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题型:简答题
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简答题

如图所示,把长为L的导体棒置于竖直向下的匀强磁场中,导体棒与磁场方向垂直,棒中通有电流I,导体棒所受安培力为F,则该处的磁感应强度为多少?若通入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度为多少?此时导体棒受到的安培力为多大?

正确答案

解:由于导体棒与磁场方向垂直,根据磁感应强度的定义得:;根据左手定则可以判断出安培力的方向垂直于纸面向里;

磁感应强度和电流无关;故增大电流不会改变磁感应强度;

此时的安培力为:F′=2BIL=2F;

答:磁感应强度为,垂直纸面向里;入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度仍为;安培力大小为2F;

解析

解:由于导体棒与磁场方向垂直,根据磁感应强度的定义得:;根据左手定则可以判断出安培力的方向垂直于纸面向里;

磁感应强度和电流无关;故增大电流不会改变磁感应强度;

此时的安培力为:F′=2BIL=2F;

答:磁感应强度为,垂直纸面向里;入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度仍为;安培力大小为2F;

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简答题

一根长L=30cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中,通入向右的电流.

(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为1.8×10-6N,则该磁场的磁感应强度为多少?

(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力大小是多少?方向如何.

正确答案

解:(1)根据F=BIL得:B==3×10-6

(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力为:F′=BIL=3×10-6×2.5×0.3=2.25×10-6N.方向垂直于纸面向里

答:①该磁场的磁感应强度为3×10-6T;

②若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力大小是2.25×10-6N,方向垂直纸面向里.

解析

解:(1)根据F=BIL得:B==3×10-6

(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力为:F′=BIL=3×10-6×2.5×0.3=2.25×10-6N.方向垂直于纸面向里

答:①该磁场的磁感应强度为3×10-6T;

②若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力大小是2.25×10-6N,方向垂直纸面向里.

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简答题

如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,在相距L=1m的平行导轨上垂直于导轨放一重为0.3N的金属棒ab,棒在两导轨间电阻R=4.5Ω,其余电阻不计,磁场方向竖直向上,这是棒恰好静止.求:

(1)流过金属棒的电流强度大小;

(2)匀强磁场的磁感应强度.

正确答案

解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可知:

(2)导体ab处于平衡状态,故有:IBL=mgtan60°

代入数据解得:B=

答:(1)流过金属棒的电流强度大小为0.3A;

(2)匀强磁场的磁感应强度T

解析

解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可知:

(2)导体ab处于平衡状态,故有:IBL=mgtan60°

代入数据解得:B=

答:(1)流过金属棒的电流强度大小为0.3A;

(2)匀强磁场的磁感应强度T

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简答题

(2016•大连模拟)如图所示,两根轻质丝线悬挂一根长为L的水平金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向里的匀强磁场中,当金属棒中通有大小为I,方向由a到b的电流时,每根丝线受到的拉力大小为F;当金属棒中通有大小也为I,方向由b到a的电流时,每根丝线受到的拉力大小为2F,试求匀强磁场的磁感应强度的大小.

正确答案

解:电流方向由a到b,安培力方向向上,根据平衡有:2F+BIL=mg,

电流方向由b到a时,安培力方向向下:2F+2F=mg+BIL 

由以上两式解得:B=

答:匀强磁场的磁感应强度的大小为

解析

解:电流方向由a到b,安培力方向向上,根据平衡有:2F+BIL=mg,

电流方向由b到a时,安培力方向向下:2F+2F=mg+BIL 

由以上两式解得:B=

答:匀强磁场的磁感应强度的大小为

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简答题

如图,把质量m=10g,长L=0.2m的导体棒用两根细线悬挂于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,要使细线中拉力为零,且导体棒静止,导体棒中的电流大小和方向应满足什么条件.

正确答案

解:细线中拉力为零,说明安培力竖直向上,根据左手定则,电流的方向为从左到右.                       

根据安培力公式有:F=BIL

则:I=

又F=mg

即:

答:电流大小为50A和方向应满足从左向右

解析

解:细线中拉力为零,说明安培力竖直向上,根据左手定则,电流的方向为从左到右.                       

根据安培力公式有:F=BIL

则:I=

又F=mg

即:

答:电流大小为50A和方向应满足从左向右

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简答题

在电场某处电场强度的大小为E=,放入电荷量为q=4×10-9C的点电荷,它受到的电场力大小为多少.

正确答案

解:电量为5.0×10-9C的点电荷,根据E=

求得它受到的电场力为:F=qE=2×4×10-9=8.0×10-9N,

答:该处电场力大小为8.0×10-9N.

解析

解:电量为5.0×10-9C的点电荷,根据E=

求得它受到的电场力为:F=qE=2×4×10-9=8.0×10-9N,

答:该处电场力大小为8.0×10-9N.

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简答题

如图所示,放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m,长为L,导体所在平行面与水平面成30°,导体棒与导轨垂直,空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,导体棒保持静止状态.求:

(1)在图中导体棒上用箭头标出电流方向.

(2)电流的大小I.

正确答案

解:导体棒静止,处于平衡状态,导体棒受力如图所示:

导体棒受到的安培力:F=BIL ①

由图示可知:F=mgtan30°=

由①②可得:I==

由左手定则可知,电流方向:由b指向a;

答:(1)如图所示;

(2)电流的大小为

解析

解:导体棒静止,处于平衡状态,导体棒受力如图所示:

导体棒受到的安培力:F=BIL ①

由图示可知:F=mgtan30°=

由①②可得:I==

由左手定则可知,电流方向:由b指向a;

答:(1)如图所示;

(2)电流的大小为

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简答题

如图(甲)所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3T.未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流的大小.

某同学对棒中恒定电流的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图).

当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡.有tanθ==,得I==11.25A.

(1)请判断,该同学的解法正确吗?若不正确则请指出错在哪里?

(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果.

正确答案

解:(1)该同学的解法错误.

错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.

(2)正确的解法如下:金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,

如图所示,安培力F做功为WF=Fs1=Bη2sin37°       

重力做功为WG=-mgs2=-mgl(l-cos37°) 

由动能定理得Bη2sin37°-mgl(l-cos37°)=0 

解得.I==5A    

答:(1)该同学的解法错误.

错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.

(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果为5A.

解析

解:(1)该同学的解法错误.

错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.

(2)正确的解法如下:金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,

如图所示,安培力F做功为WF=Fs1=Bη2sin37°       

重力做功为WG=-mgs2=-mgl(l-cos37°) 

由动能定理得Bη2sin37°-mgl(l-cos37°)=0 

解得.I==5A    

答:(1)该同学的解法错误.

错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.

(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果为5A.

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简答题

(2015秋•栖霞市期末)如图所示,水平放置的两个平行导轨与输出电压12V的直流电源相连,两个导轨间的距离为0.2m,一个质量为40g的均匀金属棒ab垂直放在金属轨道上处于静止状态,图中滑动变阻器接入电路的电阻为3Ω,其余电阻不计.取g=10m/s2.现在金属棒所在的空间加一个垂直ab方向的匀强磁场后,金属棒仍然静止且对导轨的压力恰好为零,求匀强磁场的磁感应强度的大小和方向.

正确答案

解:金属棒处于静止状态,受力平衡,且对导轨的压力恰好为零,则金属棒受到重力和安培力两个力,合力为零,则安培力大小F=mg,方向竖直向上,根据左手定则可知,匀强磁场的磁感应强度方向水平向左,根据F=mg=BIL得:

B=

答:匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5T,方向水平向左.

解析

解:金属棒处于静止状态,受力平衡,且对导轨的压力恰好为零,则金属棒受到重力和安培力两个力,合力为零,则安培力大小F=mg,方向竖直向上,根据左手定则可知,匀强磁场的磁感应强度方向水平向左,根据F=mg=BIL得:

B=

答:匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5T,方向水平向左.

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简答题

如图为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度,它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,远小于竖直边长,线圈总电阻为R,下端水平边处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直,当在线圈中央的正方形区域内加一垂直线面向里且均匀增加的匀强磁场B‘,且B'=kt时,调节砝码使两臂达到平衡,然后使B'反向,规律不变,这时需在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡,求B=?

正确答案

解:当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,需要在左边加砝码.有mg=2nBIL,

根据法拉第电磁感应定律,E=

 闭合电路欧姆定律,则有I=

因B‘=kt,所以B=

答:此时磁感应强度大小为

解析

解:当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,需要在左边加砝码.有mg=2nBIL,

根据法拉第电磁感应定律,E=

 闭合电路欧姆定律,则有I=

因B‘=kt,所以B=

答:此时磁感应强度大小为

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