摘要:12.应用通电导线在磁场中受力的原理.可以制成灵敏的电流天平.用电流天平可以测出通电导线在匀强磁场中受力大小.从而求出磁感应强度. 整个装置如图3-4-12甲所示.它的横臂能绕通过点和的轴自由转动.轴的左右两侧臂长相等.在轴的一侧.沿着横臂的边沿固定一条U形绝缘导线.这样在天平的一端就有了一段短直线CD.它的长度是L.天平的另一端可以悬砝码或金属丝等轻小物体.调整天平使它平衡.把有U形导线的一端放入待测的磁场中.如图3-4-13所示.然后给U形导线通电.如果磁场方向和U形导*线中的电流方向如图所示.CD段导线就受到一个向下的安培力.天平因而倾斜.在天平的另一端加上适当的砝码.使天平恢复平衡.设待测的磁感应强度是B.U形导线中通过的电流强度为I.砝码的质量为m.试求出待测的磁感应强度. mg/IL
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“电流天平”是根据通电导体在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵敏的测量仪器。它可以测出通电导体在匀强磁场中所受磁场力的大小,进一步还可求得匀强磁场的磁感应强度。“电流天平”如图所示,天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡。当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡。由此可知 ( )
A.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为
;
B.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为
;
C.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为
;
D.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为
.
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磁流体动力发电机的原理如图所示,一个水平放置的上下、前后封闭的横截面为矩形的塑料管,其宽度为l,高度为h,管内充满电阻率为ρ的某种导电流体(如水银).矩形塑料管的两端接有涡轮机,由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v0.管道的前、后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板M和N.实际流体的运动非常复杂,为简化起见作如下假设:①垂直流动方向横截面上各处流体的速度相同;②流体不可压缩;③当N、N之间有电流通过时,电流只从M、N之间正对的区域内通过.
(1)若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,则当流体以稳定的速度v0流过时,两铜板M、N之间将产生电势差.求此电势差的大小,并判断M、N两板哪个电势较高;
(2)用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接(设电流只分布在M、N之间的长方体内),由于此时磁场对流体有力的作用,使流体的稳定速度变为v(v<v0),求磁场对流体的作用力;
(3)为使速度增加到原来的值v0,涡轮机提供动力的功率必须增加,假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比,试导出新增加功率的表达式.
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(1)若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,则当流体以稳定的速度v0流过时,两铜板M、N之间将产生电势差.求此电势差的大小,并判断M、N两板哪个电势较高;
(2)用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接(设电流只分布在M、N之间的长方体内),由于此时磁场对流体有力的作用,使流体的稳定速度变为v(v<v0),求磁场对流体的作用力;
(3)为使速度增加到原来的值v0,涡轮机提供动力的功率必须增加,假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比,试导出新增加功率的表达式.
磁流体动力发电机的原理如图所示,一个水平放置的上下、前后封闭的横截面为矩形的塑料管,其宽度为l,高度为h,管内充满电阻率为ρ的某种导电流体(如水银)。矩形塑料管的两端接有涡轮机,由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v0。管道的前、后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板M和N。实际流体的运动非常复杂,为简化起见作如下假设:①垂直流动方向横截面上各处流体的速度相同;②流体不可压缩。
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(1)若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,则当流体以稳定的速度v0流过时,两铜板M、N之间将产生电势差。求此电势差的大小,并判断M、N两板哪个电势较高;
(2)用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接,由于此时磁场对流体有力的作用,使流体的稳定流速变为v(v<v0),求磁场对流体的作用力;
(3)为使流体的流速增加到原来的值v0,涡轮机提供动力的功率必须增加,假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比,试推导出新增加功率的表达式。
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磁流体动力发电机的原理如图所示,一个水平放置的上下、前后封闭的横截面为矩形的塑料管,其宽度为l,高度为h,管内充满电阻率为ρ的某种导电流体(如水银).矩形塑料管的两端接有涡轮机,由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v.管道的前、后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板M和N.实际流体的运动非常复杂,为简化起见作如下假设:①垂直流动方向横截面上各处流体的速度相同;②流体不可压缩;③当N、N之间有电流通过时,电流只从M、N之间正对的区域内通过.
(1)若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,则当流体以稳定的速度v流过时,两铜板M、N之间将产生电势差.求此电势差的大小,并判断M、N两板哪个电势较高;
(2)用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接(设电流只分布在M、N之间的长方体内),由于此时磁场对流体有力的作用,使流体的稳定速度变为v(v<v),求磁场对流体的作用力;
(3)为使速度增加到原来的值v,涡轮机提供动力的功率必须增加,假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比,试导出新增加功率的表达式.
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(1)若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,则当流体以稳定的速度v流过时,两铜板M、N之间将产生电势差.求此电势差的大小,并判断M、N两板哪个电势较高;
(2)用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接(设电流只分布在M、N之间的长方体内),由于此时磁场对流体有力的作用,使流体的稳定速度变为v(v<v),求磁场对流体的作用力;
(3)为使速度增加到原来的值v,涡轮机提供动力的功率必须增加,假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比,试导出新增加功率的表达式.
图甲为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,电子经电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,在荧光屏上形成图像,不计电子的初速度和重力。已知电子质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,假设偏转线圈产生的磁场分布在边长为L的正方形区域abcd内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。磁场区域左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小,电子速度很大,通过磁场时间t远小于磁场变化周期T,不计电子之间的相互作用。
(1)若电视机工作中由于故障导致偏转线圈中电流突然消失,其它部分工作正常,在荧光屏中心形成这点亮斑。设所有电子垂直打在荧光屏上后,全部被荧光屏吸收,且电子形成的电子为I,求荧光屏所受平均作用力F大小(用I、U、e、m表示)
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求磁感应强度的最大值B0及荧光屏上亮线的最大长度D(设电子不会打在荧光屏之外)。
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(1)若电视机工作中由于故障导致偏转线圈中电流突然消失,其它部分工作正常,在荧光屏中心形成这点亮斑。设所有电子垂直打在荧光屏上后,全部被荧光屏吸收,且电子形成的电子为I,求荧光屏所受平均作用力F大小(用I、U、e、m表示)
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求磁感应强度的最大值B0及荧光屏上亮线的最大长度D(设电子不会打在荧光屏之外)。