- 安培力与磁电式仪表
- 共6244题
一张边长为0.8m的方桌,处于一个垂直桌面向下的匀强磁场中.在桌面上放一根长0.5m的通电导线,电流强度为0.2A,导线受到的磁场力的大小为5×10-5N,求:
(1)该匀强磁场磁感应强度的大小;
(2)穿过方桌桌面的磁通量的大小.
正确答案
解:(1)由 F=BIL 得
故匀强磁场的磁感应强度为5×10-4T.
(2)Ф=BS=5×10-4×0.8×0.8=3.2×10-4Wb
故穿过方桌桌面的磁通量的大小为3.2×10-4Wb.
解析
解:(1)由 F=BIL 得
故匀强磁场的磁感应强度为5×10-4T.
(2)Ф=BS=5×10-4×0.8×0.8=3.2×10-4Wb
故穿过方桌桌面的磁通量的大小为3.2×10-4Wb.
如图所示,水平放置的两根平行金属轨道相距0.2m,上面放一不计电阻质量为0.04kg的均匀金属棒ab.已知电源电动势为6v、内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω.现在金属棒所在位置施加一匀强磁场,使得金属棒ab对轨道的压力恰好为零且仍保持静止.求该匀强磁场的磁感应强度大小、方向?
正确答案
解:当F安=BIL=mg,ab对轨道的压力恰好为零,
根据欧姆定律:I=
代入数据解得:B=1T,由左手定则知方向水平向左;
答:该匀强磁场的磁感应强度大小为1T、方向水平向左.
解析
解:当F安=BIL=mg,ab对轨道的压力恰好为零,
根据欧姆定律:I=
代入数据解得:B=1T,由左手定则知方向水平向左;
答:该匀强磁场的磁感应强度大小为1T、方向水平向左.
如图所示,通电导线l垂直放于磁场中,导线长8m,磁感应强度B的值为2T,导线所受的力为32N,求导线中电流的大小.
正确答案
解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力F=BIL
电流为
答:导线中电流的大小为2A
解析
解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力F=BIL
电流为
答:导线中电流的大小为2A
倾角为的光滑斜面上,水平放一导体棒a,整个装置处于匀强磁场B中,如图所示.今在导体棒a中通以垂直纸面向里的电流I.
(1)若导体受的力沿斜面向上,则磁场方向应怎样?
(2)若要求导体能静止在斜面上,则所加磁场的最小值为多少特?
(3)若要求导体静止且对斜面的压力为零,则所加磁场的磁感强度B为多少特?方向如何?
正确答案
解:(1)由左手定则知磁场方向应是垂直斜面向上.
(2)要保持导体棒在斜面上静止,导体棒受力必须平衡,如图,作出磁感应强度B在三个不方向时力的合成图,由图看出,
当安培力与N垂直时有最小值Fmin=mgsinθ,得:B=;
由左手定则判断磁场方向应是垂直斜面向上.
(3)根据二力平衡有:F=mg
即BIL=mg
得:B=
由左手定则知B的方向应是水平向左.
答:(1)若导体受的安培力沿斜面向上,则磁场方向应垂直斜面向上
(2)若要求导体能静止在斜面上,则所加磁场的磁感强度B最小值为,B的方向应是垂直斜面向上.
(3)若要求导体静止且对斜面的压力为零,则所加磁场的磁感强度B为,方向水平向左.
解析
解:(1)由左手定则知磁场方向应是垂直斜面向上.
(2)要保持导体棒在斜面上静止,导体棒受力必须平衡,如图,作出磁感应强度B在三个不方向时力的合成图,由图看出,
当安培力与N垂直时有最小值Fmin=mgsinθ,得:B=;
由左手定则判断磁场方向应是垂直斜面向上.
(3)根据二力平衡有:F=mg
即BIL=mg
得:B=
由左手定则知B的方向应是水平向左.
答:(1)若导体受的安培力沿斜面向上,则磁场方向应垂直斜面向上
(2)若要求导体能静止在斜面上,则所加磁场的磁感强度B最小值为,B的方向应是垂直斜面向上.
(3)若要求导体静止且对斜面的压力为零,则所加磁场的磁感强度B为,方向水平向左.
如图所示,水平放置的光滑金属导轨M、N平行地置于匀强磁场中,间距为d,磁场的磁感强度大小为B,方向与导轨平面夹角为α,金属棒ab的质量为m,放在导轨上且与导轨垂直.电源电动势为E,定值电阻的阻值为R,其余部分电阻不计.求开关闭合后:
(1)导轨对棒ab的支持力大小;
(2)棒ab的加速度大小.
正确答案
解:由题意知,电键闭合时,导体棒中通过的电流方向是从a到b,根据左手定则知,导体棒受到的安培力方向如图所示
因为导体棒受三个力作用下在水平方向运动,故导体棒在竖直方向根据共点力平衡可知FN-mg-Fcosα=0
由题意得:F=BIL
则导体棒所受的合力F合=F合x=Fsinα
根据牛顿第二定律,棒产生的加速度
在电路中,根据闭合电路欧姆定律知,通过导体棒的电流大小
所以导体棒的支持力为FN=mg+BILcosα=
导体棒产生的加速度a=
答:(1)导轨对棒ab的支持力大小为;
(2)棒ab的加速度大小为
解析
解:由题意知,电键闭合时,导体棒中通过的电流方向是从a到b,根据左手定则知,导体棒受到的安培力方向如图所示
因为导体棒受三个力作用下在水平方向运动,故导体棒在竖直方向根据共点力平衡可知FN-mg-Fcosα=0
由题意得:F=BIL
则导体棒所受的合力F合=F合x=Fsinα
根据牛顿第二定律,棒产生的加速度
在电路中,根据闭合电路欧姆定律知,通过导体棒的电流大小
所以导体棒的支持力为FN=mg+BILcosα=
导体棒产生的加速度a=
答:(1)导轨对棒ab的支持力大小为;
(2)棒ab的加速度大小为
在同一水平面的两导轨相互平行,相距d=1.0m,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为m=0.3kg的金属棒放在导轨上,与导轨垂直.当金属棒中的电流为I1=5.0A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流I2=7.0A时金属棒将获得a=1.0m/s2的加速度,求:该磁场的磁感应强度B的大小.
正确答案
解:金属棒匀速运动的时候满足:BI1L=f…①
加速运动的时候满足:BI2L-f=ma…②
联立①②代入数据得:B=1.5T
答:磁场的磁感应强度为1.5T.
解析
解:金属棒匀速运动的时候满足:BI1L=f…①
加速运动的时候满足:BI2L-f=ma…②
联立①②代入数据得:B=1.5T
答:磁场的磁感应强度为1.5T.
质量为0.5kg的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以I=4A的恒定电流,如图所示,匀强磁场B垂直轨道平面,金属杆与轨道杆与轨道间动摩擦因数为0.2(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).求:
(1)判断金属杆所受安培力的方向;
(2)匀强磁场的磁感应强度B多大时金属杆恰好不发生移动?
正确答案
解:(1)四指指向电流的方向,让磁场穿过手掌心,即掌心朝下,由左手定则判断安培力方向向左;
(2)根据平衡条件:BIL=μmg
得:B=0.25T
答:(1)判断金属杆所受安培力的方向为向左;
(2)匀强磁场的磁感应强度B为0.25T时金属杆恰好不发生移动.
解析
解:(1)四指指向电流的方向,让磁场穿过手掌心,即掌心朝下,由左手定则判断安培力方向向左;
(2)根据平衡条件:BIL=μmg
得:B=0.25T
答:(1)判断金属杆所受安培力的方向为向左;
(2)匀强磁场的磁感应强度B为0.25T时金属杆恰好不发生移动.
如图甲所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度亦为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=0.5T.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.同学甲的解法如下: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:
得
同学乙的解法如下:铜棒向外偏转过程中,导线拉力不做
功,如图丙所示.
F做功为:
重力做功为:WG=-mgS2=-mgl(1-cos37°)
由动能定理得:BI(lsin37°)2-mgl(1-cos37°)=0
请你对同学甲和乙的解答以说理的方式作出评价;若你两者都不支持,则给出你认为正确的解答.
正确答案
解:(1)甲和乙同学的解法均错误
错误原因:前者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;后者将安培力做功求错.
(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
重力做功为WG=-mgS2=-mgL(1-cos37°)
由动能定理得BIL2sin37°-mgL(1-cos37°)=0
解得
答:此棒中恒定电流的大小为A.
解析
解:(1)甲和乙同学的解法均错误
错误原因:前者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;后者将安培力做功求错.
(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
重力做功为WG=-mgS2=-mgL(1-cos37°)
由动能定理得BIL2sin37°-mgL(1-cos37°)=0
解得
答:此棒中恒定电流的大小为A.
如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨作匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,棒的质量为3kg,求匀强磁场的磁感应强度的大小.
正确答案
解:对MN棒:水平方向受到安培力与阻力.设阻力大小为F.
匀速运动时,则有 I1BL-F=0
有加速度时,根据牛顿第二定律得:
I2BL-F=ma
联立上两式,代入数据得:B=1T
答:匀强磁场的磁感强度的大小为1T.
解析
解:对MN棒:水平方向受到安培力与阻力.设阻力大小为F.
匀速运动时,则有 I1BL-F=0
有加速度时,根据牛顿第二定律得:
I2BL-F=ma
联立上两式,代入数据得:B=1T
答:匀强磁场的磁感强度的大小为1T.
两根平行放置的光滑金属导轨框架与水平面的夹角为θ,导轨间距离为L.导轨上有一根垂直于导轨放置的,质量为m的均匀金属棒.电源的电动势为E,内电阻为r,导轨和金属棒的总电阻为R.求
(1)金属棒中的电流I的大小.
(2)若整个装置位于竖直向上的匀强磁场中,要使金属棒静止,磁感应强度B为多大?
正确答案
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可知I=
(2)以金属棒为研究对象受力分析,运用合成法如图:
由几何知识得:F=mgtanθ
由安培力公式:F=BIL
联立以上三式解得:B=tanθ
答:(1)金属棒中的电流I的大小
(2)所加磁场的磁感应强度大小为:tanθ
解析
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可知I=
(2)以金属棒为研究对象受力分析,运用合成法如图:
由几何知识得:F=mgtanθ
由安培力公式:F=BIL
联立以上三式解得:B=tanθ
答:(1)金属棒中的电流I的大小
(2)所加磁场的磁感应强度大小为:tanθ
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