人教版物理选修3-1 同步练习：第3章 第2节 磁感应强度

第2节　磁感应强度
对磁感应强度的理解
1.关于磁感应强度,下列说法中正确的是(　D　)
A.若长为L、电流为I的导线在磁场中某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度必为
B.由B=可知,B与F成正比,与IL成反比
C.由B=可知,一小段通电导线在某处不受磁场力,说明该处一定无
磁场
D.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向
解析:只有当通电导线垂直放入磁场中,磁感应强度才为,若导线与磁场不垂直,则磁感应强度大于,故选项A错误.是采用比值法定义的,B与F,I,L等无关,不能说B与F成正比,与IL成反比,故选项B错误.一小段通电导线在某处不受磁场力,该处不一定无磁场,也可能是因为导线与磁场平行,故选项C错误.磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,也就是小磁针北极所受磁场力的方向,故选项D正确.
2.(多选)在磁场中的同一位置,先后引入长度相等的直导线a和b,
a,b导线的方向均与磁场方向垂直,但两导线中的电流不同,因此所受到的力也不相同.下面的四幅图像表示的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系.a,b各自有一组F,I的数据,在图像中各描出一个点.其中正确的是(　BC　)
解析:两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点,并且电流方向都与磁场方向垂直,由于磁场方向是不变的,故导线所在处的磁感应强度B是确定的.根据磁感应强度的定义式B=,当L确定时,F∝I,则FI图像应是一条过原点的直线,故选项B,C正确.
计算磁感应强度的大小
3.在磁感应强度处处相等的磁场中放一与磁场方向垂直的通电直
导线,通入的电流是2.5
A,导线长10
cm,它受到的磁场力为5×
10-2
N.问:
(1)这个磁场的磁感应强度是多大
(2)如果把通电导线中的电流增大到5
A时,该磁场的磁感应强度是
多大
解析:(1)由磁感应强度的定义式得:
B===0.2
T.
(2)磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的,和导线的长度L、电流I的大小无关,所以该点的磁感应强度是0.2
T.
答案:(1)0.2
T　(2)0.2
T
4.在磁场中放入一通电导线,导线与磁场垂直,导线长为1
cm,电流为0.5
A,所受的磁场力为5×10-4
N.求:
(1)该位置的磁感应强度多大
(2)若将通电导线跟磁场平行放置,该导体所受到的磁场力多大
解析:(1)根据公式B=得:B=
T=0.1
T.
(2)电流元平行磁场放置时,所受磁场力为零,F=0.
答案:(1)0.1
T　(2)0
磁场力
5.(多选)如图所示,通电直导线在蹄形磁铁两极间,受到力F的作用发生偏转,以下说法正确的是(　AD　)
A.这个力F是通过磁场产生的
B.这个力F没有反作用力
C.这个力F的反作用力作用在通电导线上
D.这个力F的反作用力作用在蹄形磁铁上
解析:磁场力是磁场本身性质的体现,磁场是一种物质,磁体间或磁体与通电导线间的作用都是通过磁场完成的,但是磁场看不见摸不着并不意味着只有受力物体没有施力物体,没有反作用力.这时我们需找出产生磁场的物体,它才是施力物体,力F的反作用力作用在施力物体上.
6.(多选)某地的地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5
T,一根长为500
m的导线,通入电流为10
A,该导线可能受到的磁场力为(　AB　)
A.0
B.0.1
N
C.0.3
N
D.0.4
N
解析:F=ILB=10×500×4.0×10-5
N=0.2
N.这是导线与磁场方向垂直时受到的最大磁场力,其他放置方向导线受到的磁场力要小于0.2
N,平行磁场放置时F=0,故只要小于或等于0.2
N,大于或等于0的力均是有可能的.故正确选项为A,B.
7.如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平,某同学在实验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录为导线长度4×10-2
m,天平平衡时钩码重力4×10-5
N,通过导线的电流0.5
A,请你算出通电螺线管中的磁感应强度B.
解析:由题意知,I=0.5
A,G=4×10-5
N,L=4×10-2
m.电流天平平衡时,导线所受磁场力的大小等于钩码的重力,即F=G.由磁感应强度的定义式B=得,B==
T=2.0×10-3
T.所以,通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10-3
T.
答案:2.0×10-3
T
8.一段直导线L=1
m,其中通有I=1
A的电流,它受到垂直于纸面向外的大小为F=1
N的磁场力作用.据此(　D　)
A.既可以确定这个磁场的磁感应强度的大小,又可以确定磁感应强度的方向
B.仅能确定这个磁场的磁感应强度的大小,不可以确定磁感应强度的方向
C.仅能确定这个磁场的磁感应强度的方向,不可以确定磁感应强度的大小
D.磁感应强度的大小和方向均无法确定
解析:由于导线放置情况不明,电流方向未知,且磁场方向与电流方
向不一定垂直,因此,磁感应强度的大小和方向均无法确定,选项D
正确.
9.在同一水平面内的两导轨互相平行,相距2
m,置于磁感应强度大小为1.2
T、方向竖直向上的匀强磁场中,一质量为3.6
kg的铜棒垂直放在导轨上,当棒中的电流为5
A时,铜棒受到水平方向的磁场力而沿导轨做匀速直线运动,则当棒中的电流为8
A时,铜棒的加速度大小为多大
解析:铜棒受力如图所示
当铜棒中通入电流为5
A时,由平衡条件知I1LB=Ff
当铜棒中电流增大为8
A时,由牛顿第二定律知道I2LB-Ff=ma
以上两式联立得a=2
m/s2.
答案:2
m/s2
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第2题)先后在磁场中A,B两点引入长度相等的短直导线,导线与磁场方向垂直.如图所示,图中a,b两图线分别表示在磁场中A,B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系.下列说法中正确的是(　B　)
A.A,B两点磁感应强度相等
B.A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度
C.A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度
D.无法比较磁感应强度的大小
解析:导线受到的磁场力F=ILB=BL·I,对于题图给出的FI图线,直线的斜率k=BL,由图可知ka>kb,又因A,B两处导线的长度L相同,故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度,选项B正确.
2.(针对第4题)匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长2
cm的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的电流为2
A时,它受到的磁场力大小为4×10-3
N,问:
(1)该处的磁感应强度B是多大
(2)若导线长不变,电流增大为5
A,则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少
解析:(1)根据磁感应强度的定义
B==T=0.1
T.
(2)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变,因此B=0.1
T.
根据磁感应强度的定义B=可得,电流增大为5
A,则它受磁场力
F=BI′L=0.1×5×2×10-2N=1×10-2
N.
答案:(1)0.1
T　(2)1×10-2
N　0.1
T
3.(针对第7题)金属滑杆ab连着一弹簧,水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd,ef上,如图所示,垂直cd与ef有匀强磁场,磁场方向如图所示,合上开关S,弹簧伸长2
cm,测得电路中电流为5
A,已知弹簧的劲度系数为20
N/m,ab的长为L=0.1
m.求匀强磁场的磁感应强度的大小是多少
解析:弹簧拉力F弹=kΔx
金属滑杆所受磁场力F=ILB
由平衡条件知F=F弹
即ILB=kΔx
故B==0.8
T.
答案:0.8
T
4.(针对第9题)如图所示,ab,cd为两根相距2
m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5
A的电流时,质量为3.6
kg的金属棒MN沿导轨做匀速运动;当棒中电流增大到8
A时,棒能获得2
m/s2的加速度,已知金属棒受到的磁场力方向水平.求匀强磁场的磁感应强度的大小.
解析:设磁感应强度为B,金属棒与轨道间的动摩擦因数为μ,金属棒的质量为m,金属棒在磁场中的有效长度为L=2
m.当棒中的电流为I1=5
A时,金属棒所受到的磁场力与轨道对棒的滑动摩擦力平衡,金属棒做匀速直线运动.由平衡条件可得I1LB=μmg
当金属棒中的电流为I2=8
A时,棒做加速运动,加速度为a,
根据牛顿第二定律得:I2LB-μmg=ma
联立得B==
T=1.2
T.
答案:1.2
T