- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.质量为m、长为L的金属杆ab垂直导轨放置,整个装置处于垂直AB方向的匀强磁场中.当金属杆ab中通有从A到B的恒定电流I时,金属杆ab保持静止.则磁感应强度方向和大小可能为( )
正确答案
解析
解:A、磁场的方向为竖直向上时,ab受到水平向右的安培力作用,同时还受竖直向下的重力和垂直于导轨向上的支持力作用,三力合力可以为零,由力的平衡有:
BIL=mgtanθ
解得:B=,选项A正确
B、磁场的方向竖直向下时,ab受到水平向左的安培力,此时金属杆合力不会为零,不能静止,选项B错误
C、磁场的方向竖直向右时,ab受到竖直向下的安培力作用,此时合力不会为零,不能静止,选项C错误
D、磁场垂直导轨向上时,受到沿导轨向上的安培力,与重力和支持力合力可以为零,由力的平衡有:
BIL=mgsinθ
得:B=,选项D正确
故选:AD.
关于安培力的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电导线在磁场中若电流方向与磁场平行,则不受安培力作用,故A错误;
B、根据公式F=BIL可知,安培力的大小与B、I、L都有关系,而且当磁场与电流垂直时安培力最大,故B错误;
C、根据左手定则可知,安培力和磁场和通电导线所构成的平面垂直,故C正确;
D、安培力一定与导线(电流)和磁场垂直,故D错误.
故选C.
(2015秋•石家庄期末)如图所示,长为2L的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形,置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,当该V形导线中电流为I时,其受到的安培力大小为( )
正确答案
解析
解:导线在磁场内有效长度为2Lsin30°=L,故该V形通电导线受到安培力大小为F=BI•2Lsin30°=BIL,选项C正确.
故选:C
如图是直流电动机工作原理,一矩形线圈abcd通过如图所示电流时,矩形线圈会( )
正确答案
解析
解:磁场方向向右,cd边电流向上,故安培力向内;
磁场方向向右,ab边电流向下,故安培力向外;
故从上往下看矩形线圈沿逆时针方向转动;
故选:B.
垂直放置在匀强磁场中的一段长为0.3m的导线,当通以2A的电流时,受到的磁场力大小为3×10-3N,则磁感应强度大小为______;若将导线缩短一半,且电流也减小一半,则磁感应强度的大小为______.
正确答案
0.005
0.005
解析
解:(1)根据安培力的公式:F=BIL,变形得:T
(2)当导线缩短一半,电流也减半时,磁场的磁感应强度B不变,仍为0.005T.
故答案为:0.005T,0.005T;
关于电场和磁场,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度一定为零,故A错误,
B、一小段通电导线在某处不受磁场力作用,在该处磁感应强度不一定为零,若通电导线与磁感强度垂直时,安培力也为零,B错误;
C、电场强度的大小等于把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值,故C正确;
D、磁感应强度的大小等于把一小段通电导线垂直磁场方向放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值,故D错误;
故选:C
如图所示,条形磁铁静止放在桌面上,电流方向垂直纸面向里的通电直导线由S极的上端平移到N极上端的过程中,导线始终保持与磁铁垂直,则这个过程中磁铁受到的摩擦力( )
正确答案
解析
解:如图所示,导线在S极上端时导线所受安培力方向斜向左上方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向右下方,磁铁有向右的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向左;当导线在N极上端时,导线所受安培力方向斜向右上方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向左下方,磁铁有向左的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向右;由以上分析可知,磁铁受到的摩擦力先向左后向右.故ACD错误,B正确;
故选:B.
质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上,导轨宽为d,杆与导轨间的摩擦因数为μ,有电流时ab恰好在导轨上静止,如图所示,下面是沿b到a观察时的四种不同的匀强磁场方向下的四个平面图,其中通电细杆ab与导轨间的摩擦力可能为零的是( )
正确答案
解析
解:A、杆受到向下的重力,水平向左的安培力,和垂直于斜面的支持力的作用,在这三个力的作用下,不可以处于平衡状态,摩擦力不可以为零,故A错误;
B、杆子受重力、竖直向上的安培力,在这两个力的作用下,可以处于平衡状态,故摩擦力可能为零,故B正确;
C、杆受到的重力竖直向下,安培力竖直向下,支持力,杆要静止的话,必定要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,摩擦力不可能为零,故C错误;
D、杆受到的重力竖直向下,安培力水平向左,支持力,杆要静止的话,必定要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,摩擦力不可能为零,故D错误;
故选:B.
(2015秋•鞍山校级期末)如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab、cd边均与ad边成60°角,ab=bc=cd=L,长度为L的电阻丝电阻为r,框架与一电动势为E,内阻为r的电源相连接,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场,则框架受到的安培力的合力大小为( )
正确答案
解析
解:根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向,如图
电路abcd上的电阻为3r,由几何关系得,ad段的长度为2L,所以ad上的电阻为2r,并联部分的总电阻为:
电路中的总电流:
路端电压:
abcd上的电流:
abcd上各段的安培力:
ad上的安培力:
各段受到的力中,F1 和F3在左右方向的分量大小相等,方向相反,相互抵消,所以线框受到的合外力:
所以四个选项中C正确.
故选:C
如图所示,水平面上有电阻不计的U形导轨MN、PQ,它们之间的宽度为L=0.2m.M和P之间接入电动势为E=4V、内阻为r=1Ω的电源.现垂直于导轨放置一根质量为m=0.2kg的金属棒.金属棒ab接入导轨间的电阻为R=1Ω,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B=5T,方向竖直向上.金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.75.(g=10m/s2)
(1)求刚闭合开关时ab棒的加速度大小及方向.
(2)若B的大小方向均可改变,且方向始终在垂直金属棒的平面内改变,要使ab棒能缓慢向右匀速运动,此时B的方向又如何?
正确答案
解析
解:(1)通过对导体棒的受力分析,根据共点力平衡可知:
回路中的电流为
受到的安培力为:F安=BIL=2N
根据左手定则,可知安培力方向水平向左
则刚闭合开关时ab棒的加速度大小
方向与安培力方向相同,方向水平向左;
(2)若B的大小方向均可改变,且方向始终在垂直金属棒的平面内改变,要使ab棒能缓慢向右匀速运动
满足上述条件的安培力应与ab棒的摩擦力大小相等、方向水平向右,所以有:
F安=BIL=μmg
解得B=3.75T,方向由左手定则知B的方向竖直向下;
答:(1)刚闭合开关时ab棒的加速度大小为10m/s2,方向水平向左;
(2)若B的大小方向均可改变,且方向始终在垂直金属棒的平面内改变,要使ab棒能缓慢向右匀速运动,此时B的方向应变为竖直向下.
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