- 安培力与磁电式仪表
- 共6244题
如图所示的匀强磁场中,一根垂直于磁场方向长l=1m的直导线,通有I=2A的电流强度,方向由a向b,此时该导线受到的磁场的作用力大小为F=0.4N.
(1)在图中画出该直导线所受磁场力的方向.
(2)该磁场的磁感应强度大小B是多少?
(3)如果其他条件都不发生改变,只将直线中的电流强度改变为I′=0.5A,那么这时匀强磁场的磁感应强度大小是多少?
正确答案
解:(1)根据左手定则,安培力方向竖直向上;
(2)磁感应强度:
B==
=0.2T;
(3)磁感应强度由磁场本质的属性决定与通电导线无关,故磁感应强度仍为B=0.2T.
答:(1)如图所示.
(2)该磁场的磁感应强度大小B是0.2T;
(3)匀强磁场的磁感应强度大小是0.2T.
解析
解:(1)根据左手定则,安培力方向竖直向上;
(2)磁感应强度:
B==
=0.2T;
(3)磁感应强度由磁场本质的属性决定与通电导线无关,故磁感应强度仍为B=0.2T.
答:(1)如图所示.
(2)该磁场的磁感应强度大小B是0.2T;
(3)匀强磁场的磁感应强度大小是0.2T.
将长为2m的导线ac从中点b折成如图所示的形状,放入B=
T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入4A的直流电,则整个导线所受安培力大小为______N.
正确答案
解:设ab=bc=l,由题意有:l=1m
导线在磁场内有效长度为L=2lsin60°,故整个通电导线受到安培力大小为:
F=BIL=BI•2lsin60°=×4×2×1×
N=6N,
故答案为:6
解析
解:设ab=bc=l,由题意有:l=1m
导线在磁场内有效长度为L=2lsin60°,故整个通电导线受到安培力大小为:
F=BIL=BI•2lsin60°=×4×2×1×
N=6N,
故答案为:6
如图所示,一根长L=0.2m的金属棒放在倾角为θ=37°的光滑斜面上,并通以I=5A电流,方向如图所示,整个装置放在磁感应强度为B=0.6T,垂直斜面向上的匀强磁场中,金属棒恰能静止在斜面上,则该棒的重力为多少?
正确答案
解:棒子所受的安培力F=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N.
结合受力分析图,根据共点力平衡得:N.
答:该棒的重力为1N
解析
解:棒子所受的安培力F=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N.
结合受力分析图,根据共点力平衡得:N.
答:该棒的重力为1N
(2015秋•太原校级期末)如图所示为电流天平,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,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直,当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡.然后使磁场反向,大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再次达到新的平衡.(重力加速度为g)
(1)导出用n、m、L、I、g计算B的表达式;
(2)当n=10,L=10.0cm,I=0.10A,m=5.00g时,磁感应强度是多少?(取g=10m/s2)
正确答案
解:(1)设左右砝码质量分别为m1、m2,线圈质量为m0,当磁场方向垂直向里时,根据平衡条件有:
m1g=(m0+m2)g-nILB
当磁场方向垂直向外时,根据平衡条件有:
(m1+m)g=(m0+m2)g+nILB
联列解得:
(2)代入数值解得:B=0.25T
答:(1)导出用n、m、L、I、g计算B的表达式为;
(2)当n=10,L=10.0cm,I=0.10A,m=5.00g时,磁感应强度是0.25T
解析
解:(1)设左右砝码质量分别为m1、m2,线圈质量为m0,当磁场方向垂直向里时,根据平衡条件有:
m1g=(m0+m2)g-nILB
当磁场方向垂直向外时,根据平衡条件有:
(m1+m)g=(m0+m2)g+nILB
联列解得:
(2)代入数值解得:B=0.25T
答:(1)导出用n、m、L、I、g计算B的表达式为;
(2)当n=10,L=10.0cm,I=0.10A,m=5.00g时,磁感应强度是0.25T
如图劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框αbed,be边长为I,线框下边部分处于匀强磁场中,磁感应强度大小为E,方向与线框平面垂直向里,线框中通以如图方向的电流,开始时线框处于平衡状态,现令磁场反向,磁感应强度大小仍为E,线框达到新的平衡.求此过程中线框位移的大小△x和位移方向.
正确答案
解:线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡,安培力为:FB=nBIL,且开始的方向向上,然后方向向下,大小不变.
设在电流反向之前弹簧的伸长x,则反向之后弹簧的伸长为(x+△x),
则有:kx+nBIL-G=0
k(x+△x)-nBIL-G=0
解之可得:△x=,且线框向下移动.
答:此过程中线框位移的大小△x,方向向下.
解析
解:线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡,安培力为:FB=nBIL,且开始的方向向上,然后方向向下,大小不变.
设在电流反向之前弹簧的伸长x,则反向之后弹簧的伸长为(x+△x),
则有:kx+nBIL-G=0
k(x+△x)-nBIL-G=0
解之可得:△x=,且线框向下移动.
答:此过程中线框位移的大小△x,方向向下.
(2014秋•莱州市期末)如图所示,一根长为0.2m,电流为5A的通电直导线,放在磁感应强度为0.2T的水平方向的匀强电场中,则导线受到的安培力大小是______N,方向______.
正确答案
解:导线与磁场垂直,故导线受到的安培力为:F=BIL=0.2×5×0.2N=0.2N.
由左手定则可知导线受到的安培力竖直向上上.
故答案为:0.2 竖直向上
解析
解:导线与磁场垂直,故导线受到的安培力为:F=BIL=0.2×5×0.2N=0.2N.
由左手定则可知导线受到的安培力竖直向上上.
故答案为:0.2 竖直向上
在磁感应强度B=0.3T的匀强磁场中,放置一根长l=10cm的直导线,导线中通过I=2A的电流.求以下情况,导线所受的安培力:
(1)导线和磁场方向垂直;
(2)导线和磁场方向平行.
正确答案
解:(1)当时垂直时,F=BIL=0.3×2×0.1N=0.06N
(2)导线和磁场方向平行,所受安培力为F=0
答:(1)导线和磁场方向垂直安培力为0.06N;
(2)导线和磁场方向平行安培力为0
解析
解:(1)当时垂直时,F=BIL=0.3×2×0.1N=0.06N
(2)导线和磁场方向平行,所受安培力为F=0
答:(1)导线和磁场方向垂直安培力为0.06N;
(2)导线和磁场方向平行安培力为0
如图所示,在磁感应强度B=4.0×10-2T的匀强磁场中,有一根与磁场方向垂直、长L=0.1m的通电直导线ab,通过直导线的电流强度I=5A.求:
(1)直导线在磁场中受到的安培力的大小;
(2)在图中标出安培力的方向.
正确答案
解:
(1)安培力大小公式,则有:F=BIL
解得:F=4×10-2×5×0.1=2×10-2N
(2)根据左手定则,则有:方向如图,
答:(1)直导线在磁场中受到的安培力的大小为2×10-2N;
(2)在图中标出安培力的方向水平向右.
解析
解:
(1)安培力大小公式,则有:F=BIL
解得:F=4×10-2×5×0.1=2×10-2N
(2)根据左手定则,则有:方向如图,
答:(1)直导线在磁场中受到的安培力的大小为2×10-2N;
(2)在图中标出安培力的方向水平向右.
在赤道上,地磁场可以看成沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场.如果在赤道上有一条沿东西方向的水平直导线,长为20m,导线中通有由西向东的电流30A.地磁场对这根导线的作用力大小为0.03N.试求:
(1)该导线处的地磁场大小是多少?
(2)如果将导线中的电流增加至100A,地磁场对该导线的作用力又是多大?
正确答案
解:(1)由F=BIL可得
B=
(2)受到的安培力为F=BIL=5×10-5×20×100N=0.1N
答:(1)该导线处的地磁场大小是5×10-5T
(2)如果将导线中的电流增加至100A,地磁场对该导线的作用力为0.1N
解析
解:(1)由F=BIL可得
B=
(2)受到的安培力为F=BIL=5×10-5×20×100N=0.1N
答:(1)该导线处的地磁场大小是5×10-5T
(2)如果将导线中的电流增加至100A,地磁场对该导线的作用力为0.1N
如图所示,把长L=0.25m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁强中,使导体棒和磁场方向垂直,若通过导体棒的电流I=2.0A.求:
(1)导体棒所受安培力的大小;
(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量.
正确答案
解:长L=0.25m的导体棒垂直置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁强中,则导体棒受到的安培力大小为:
F=BIL=1.0×10-2×2×0.25N=5×10-3N
(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量为:q=It=2×60C=120C
答:(1)导体棒所受安培力的大小为5×10-3N
(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量为120C.
解析
解:长L=0.25m的导体棒垂直置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁强中,则导体棒受到的安培力大小为:
F=BIL=1.0×10-2×2×0.25N=5×10-3N
(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量为:q=It=2×60C=120C
答:(1)导体棒所受安培力的大小为5×10-3N
(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量为120C.
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