高中物理 第3章 磁场 第2节 磁感应强度练习(含解析)新人教版选修31

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F I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=2.0×10-3T.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=F f
当铜棒中电流增大为8 A时,由牛顿第二定律知道I2LB-F f=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F I图线,直线的斜率k=BL,由图可知k a>k b,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
强磁场中当棒中电流增大到求匀强磁场的磁感应强度的大小
解析金属棒在磁场中的有效长度为金属棒所受到的磁场力与轨道对棒的滑动摩擦力平衡
当金属棒中的电流为
根据牛顿第二定律得
联立得B== T=1.2 T.
答案:1.2 T。