- 安培力与磁电式仪表
- 共6244题
为测定一马蹄形磁铁两磁极间磁场的磁感应强度(可以认为是匀强磁场),用如图所示的装置做实验,其中用一根长度为0.1m(稍大于磁铁的宽度),质量为1×10-3Kg的均匀金属杆,两端接等长的细软铜丝线,悬挂在一个绝缘的水平架子两端上,当接通电源时,金属杆偏离竖直方向,调节滑动变阻器滑片,使两根悬线和竖直方向的夹角为37°时保持平衡,从电流表的示数中读出为2.5A.
(1)请画出金属杆的受力分析图
(2)试求马蹄形磁铁两磁极之间的磁感应强度B(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:(1)小球受重力拉力和水平向左的安培力,故受力分析如图
(2)通过受力分析有共点力平衡可知BIL=mgtan30°
B=
答:(1)受力分析如图
(2)马蹄形磁铁两磁极之间的磁感应强度B为0.03T
解析
解:(1)小球受重力拉力和水平向左的安培力,故受力分析如图
(2)通过受力分析有共点力平衡可知BIL=mgtan30°
B=
答:(1)受力分析如图
(2)马蹄形磁铁两磁极之间的磁感应强度B为0.03T
画出通电导线I受到的安培力的方向
正确答案
解:根据左手定则,四指向垂直纸面向外,手掌心向右,则导线所受的安培力方向垂直于导线向下.
,如图所示:.
答:如上图所示.
解析
解:根据左手定则,四指向垂直纸面向外,手掌心向右,则导线所受的安培力方向垂直于导线向下.
,如图所示:.
答:如上图所示.
垂直放在磁场里的通电直导线如图所示,并已标明电流,磁感应强度和安培力这三个物理量中两个物理量的方向,试在图中标出第三个物理量的方向.
正确答案
解:1、根据左手定则可以判断,电流的方向是向外的,如图:
2、根据左手定则可以判断,受力的方向是竖直向上的.如图:
答:如图
解析
解:1、根据左手定则可以判断,电流的方向是向外的,如图:
2、根据左手定则可以判断,受力的方向是竖直向上的.如图:
答:如图
在赤道上空,沿东西方向水平放一根直导线,通以由西向东的电流,问则此导线所受的地磁场的作用力的方向?
正确答案
解:赤道处的磁场方向从南向北,电流方向自西向东,根据左手定则,安培力的方向向上.
答:此导线所受的地磁场的作用力的方向向上.
解析
解:赤道处的磁场方向从南向北,电流方向自西向东,根据左手定则,安培力的方向向上.
答:此导线所受的地磁场的作用力的方向向上.
如图,通电导线在磁场中,磁感应强度B、电流I、安培力F三个物理量中,根据已知两个物理量的方向,请在图中画出第三个物理量的方向.
正确答案
解:电流向里,受到的安培力向左上方,根据左手定则可知磁场的方向垂直于F向下;
磁场方向指向左上方,安培力向左下方,所以电流方向垂直于纸面向外.
磁场方向垂直纸面向里,电流方向斜向右上,根据左手定则,安培力的方向垂直电流向左上方.
答,如图所示.
解析
解:电流向里,受到的安培力向左上方,根据左手定则可知磁场的方向垂直于F向下;
磁场方向指向左上方,安培力向左下方,所以电流方向垂直于纸面向外.
磁场方向垂直纸面向里,电流方向斜向右上,根据左手定则,安培力的方向垂直电流向左上方.
答,如图所示.
试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.
正确答案
解:A图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该竖直向上;
B图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该竖直向下;
C图中所受洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外;
D图中粒子所受洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内.
故答案为:向上 向下 垂直于纸面指向纸外 垂直于纸面指向纸内
解析
解:A图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该竖直向上;
B图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该竖直向下;
C图中所受洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外;
D图中粒子所受洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内.
故答案为:向上 向下 垂直于纸面指向纸外 垂直于纸面指向纸内
长为L的垂直于磁场B放置的通电直导线,当导线中有电流I流过时,便受到安培力F=ILB;在垂直于磁场B以速率v运动的自由电荷q受洛伦兹力f=qvB.而电流是由电荷定向运动而形成的,由此我们可以想象,安培力是磁场对长为L的通电直导线中所有参与定向运动的自由电荷施加的洛伦兹力的宏观表现.请你用所学的知识证明这种想法是正确的.
正确答案
证明:设想导线的横截面积为S,导线中单位体积的自由电荷数目为n,则长为L的导线中自由电子的数目为nLS,
当有电流I流过时这些自由电荷定向运动的速率设为v,则磁场对这根导线中所有的自由电荷施加的力为:
F=nLSqvB… ①
在导体中任取一截面A,t时间通过其自由电荷的数目为:N=nSvt
则t时间通过A截面的电量为Q=Nq=qnSvt导体的电流强度:I==nqSv…②
将②式代入①式得:F=ILB
此即整个长为L的导体棒受到的安培力.
由此可见安培力的确是磁场对长为L的通电直导线中所有参与定向动的自由电荷施加的洛伦兹力的宏观表现.
解析
证明:设想导线的横截面积为S,导线中单位体积的自由电荷数目为n,则长为L的导线中自由电子的数目为nLS,
当有电流I流过时这些自由电荷定向运动的速率设为v,则磁场对这根导线中所有的自由电荷施加的力为:
F=nLSqvB… ①
在导体中任取一截面A,t时间通过其自由电荷的数目为:N=nSvt
则t时间通过A截面的电量为Q=Nq=qnSvt导体的电流强度:I==nqSv…②
将②式代入①式得:F=ILB
此即整个长为L的导体棒受到的安培力.
由此可见安培力的确是磁场对长为L的通电直导线中所有参与定向动的自由电荷施加的洛伦兹力的宏观表现.
倾角为θ的光滑斜面处在垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,斜面上有一水平放置的通电直导线,其切面图如图所示.通电导线的质量为m,长度为l,电流方向垂直纸面向里.若通电导线沿斜面向下做匀速直线运动,求:
(1)通电直导线受到的安培力的方向和大小;
(2)通电直导线的电流多大?
正确答案
解:由左手定则可知,通电直导线受到的安培力沿斜面向上.通电导线做匀速直线运动,所以受力平衡,可求安培力的大小.B⊥I,安培力F=BIl,可求得通电直导线的电流.
(1)由左手定则得,通电直导线受到的安培力沿斜面向上.
对通电直导线受力分析如图所示.通电直导线受力平衡,有:
F=mgsin θ
方向沿斜面向上.
(2)由F=BIl得,通电直导线的电流
I==
答:(1)通电直导线受到的安培力的方向为沿斜面向上,大小为mgsin;
(2)通电直导线的电流为
解析
解:由左手定则可知,通电直导线受到的安培力沿斜面向上.通电导线做匀速直线运动,所以受力平衡,可求安培力的大小.B⊥I,安培力F=BIl,可求得通电直导线的电流.
(1)由左手定则得,通电直导线受到的安培力沿斜面向上.
对通电直导线受力分析如图所示.通电直导线受力平衡,有:
F=mgsin θ
方向沿斜面向上.
(2)由F=BIl得,通电直导线的电流
I==
答:(1)通电直导线受到的安培力的方向为沿斜面向上,大小为mgsin;
(2)通电直导线的电流为
如图所示,长为L=1m的导体棒ab,用软导线悬挂在磁感应强度为B=0.2T的、方向水平的匀强磁场中,若通以从a→b的电流I=1A,求:
(1)ab受到的安培力.
(2)若悬线恰好没有拉力,求ab的质量.
正确答案
解:(1)ab受到的安培力F=BIL=0.2×1×1=0.2N;
(2)ab静止,由平衡条件得:F=mg,
ab的质量m==
=0.02kg;
答:(1)ab受到的安培力为0.2N.
(2)若悬线恰好没有拉力,ab的质量为0.02kg.
解析
解:(1)ab受到的安培力F=BIL=0.2×1×1=0.2N;
(2)ab静止,由平衡条件得:F=mg,
ab的质量m==
=0.02kg;
答:(1)ab受到的安培力为0.2N.
(2)若悬线恰好没有拉力,ab的质量为0.02kg.
一根20cm长的铜棒水平固定,其两端用软导线与电源连接,铜棒中通有2A的电流,方向如图所示.如空间存在竖直向下的、磁感应强度为0.4T的匀强磁场,则:
(1)铜棒受到的安培力的大小为多少N?
(2)铜棒受到的安培力的方向如何?
正确答案
解:(1)安培力F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N.
(2)根据左手定则知,安培力的方向垂直纸面向里.
答:(1)铜棒受到的安培力的大小为0.16N.
(2)安培力的方向为垂直纸面向里.
解析
解:(1)安培力F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N.
(2)根据左手定则知,安培力的方向垂直纸面向里.
答:(1)铜棒受到的安培力的大小为0.16N.
(2)安培力的方向为垂直纸面向里.
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