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2021-2022版高中物理 第三章 磁场 2 磁感应强度课时作业新人教版选修3-1

2021-2022版高中物理 第三章 磁场 2 磁感应强度课时作业新人教版选修3-1

年级：
姓名：

- 8 -

磁感应强度

　(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)
1.磁感应强度的单位是特斯拉,1特斯拉相当于 (　　)
A.1 kg/(A·s2)　　　　　B.1 kg·m/(A·s2)
C.1 kg·m2/s2 D.1 kg·m2/(A·s2)
【解析】选A。由公式B=,磁场力的单位是N,而电流的单位是A,长度的单位为m,则由单位的换算可得磁感应强度的单位为N/(A·m),即为1 T,根据牛顿第二定律F=ma,即1 N=1 kg·m/s2,则1特斯拉相当于1 kg/(A·s2),故选A。
2.图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是 (　　)

A.向上　　　　　　　 B.向下
C.向左 D.向右
【解析】选B。带电粒子在磁场中受洛伦兹力,磁场为4根长直导线在O点产生的合磁场,根据右手定则,a在O点产生的磁场方向为水平向左,b在O点产生磁场方向为竖直向上,c在O点产生的磁场方向为水平向左,d在O点产生的磁场方向竖直向下,所以合场方向水平向左。根据左手定则,带正电粒子在合磁场中洛伦兹力方向向下,故选B。
3.关于通电螺线管磁极的判断,下列示意图中正确的是 (　　)

【解析】选A。根据右手螺旋定则可知,A螺线管的极性是正确的,故选A。
【加固训练】
如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O为半圆弧的圆心,在O点存在的垂直纸面向里运动的匀速电子束,∠MOP=60°,在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为F1,若将M处长直导线移至P处,则O点的电子受到的洛伦兹力大小为F2,那么F2与F1之比为 (　　)

A.∶1　　B.∶2　　C.1∶1　　D.1∶2
【解析】选B。依题意,设每根导线在O点产生的磁感应强度为B1,方向竖直向下,则电子在О点受到的洛伦兹力为F1=B1ev;当M处长直导线移至P点时,O点合磁感应强度大小为B2=2×B1×cos30°=B1,则电子在O点受到的洛伦兹力为F2=B2ev=B1ev,则F2与F1之比为∶2;故选B。
4.(2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则 (　　)

A.b点处的磁感应强度大小为0
B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下
D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
【解析】选C。通电直导线周围产生磁场方向由安培定则判断,如图所示

I1在b点产生的磁场方向向上,I2在b点产生的磁场方向向下,因为I1>I2,即B1>B2,则在b点的磁感应强度不为零,A错误;由图可知,d点处的磁感应强度不为零,a点处的磁感应强度竖直向下,c点处的磁感应强度竖直向上,B、D错误,C正确。
5.(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,各选项图中能正确反映各量间关系的是 (　　)

【解析】选B、C。B、L一定,且F与I成正比,故选项C正确、选项A错误;由B=或F=BIL知:匀强磁场中B恒定不变,故选项B正确、D错误。
6.(多选)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。则 (　　)
A.该位置的磁感应强度为0.1 T
B.若将该电流撤去,该位置的磁感应强度还是0.1 T
C.若将通电导线跟磁场平行放置,该导体所受到的磁场力为5×10-4 N
D.若将通电导线跟磁场平行放置,该导体所受到的磁场力为零
【解析】选A、B、D。根据公式B=得:B=T=0.1 T,磁感应强度B与F、I、L无关,故A、B正确;若将通电导线跟磁场平行放置,该导体所受到的磁场力为零,故C错误,D正确,故选A、B、D。
二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(12分)如图所示,竖直向下的匀强磁场中,用两条竖直线悬吊一水平通电直导线,导线长为L,质量为m,通入电流I后,悬线偏离竖直方向θ且保持静止,已知导线受到的磁场力方向水平,求磁场的磁感应强度。

【解析】对导线的受力分析如图所示。由平衡条件知F=mgtanθ,根据磁感应强度的定义式得B==。

答案:
8.(12分)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,他测得的数据记录如下所示,请你算出通电螺线管中的磁感应强度B。
已知:CD段导线长度: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

【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

(15分钟·40分)
9.(6分)(多选)如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1 T。位于纸面内的细直导线,长L=1 m,通有I=1 A的恒定电流。当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零,则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值是 (　　)

A. T　　　B. T　　　C.1 T　　　D. T
【解析】选B、C、D。导线受到的安培力为零,可判断出合磁感应强度为零,沿导线方向,可求出磁感应强度B2的最小值,B2小=B1sin60°= T,故B、C、D均正确,A错误。
【加固训练】
　　根据磁感应强度的定义式B=,下列说法中正确的是 (　　)
A.在磁场中某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积成反比
B.一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该处的B一定为零
C.磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同
D.一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力F也一定为零
【解析】选D。磁感应强度的定义式B=,是比值定义的,在磁场中某确定位置,B与F与I、L的乘积没有直接关系,仅是它们的比值,A错;一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,如果电流平行于磁场放置则B不一定为零,B错;磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向垂直,C错;一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到磁场力F也一定为零,D对。
10.(6分)(多选)如图所示,直导线处于足够大的磁场中,与磁感线成θ=30°角,导线中通过的电流为I,为了增大导线所受的安培力,可采取的办法是 (　　)

A.增大电流I
B.增加直导线的长度
C.使导线在纸面内顺时针转30°角
D.使导线在纸面内逆时针转60°角
【解析】选A、B、D。由公式F=BIL,当增大电流时,可增大通电导线所受的磁场力,故A正确;由公式F=BIL,当增加直导线的长度时,可增大通电导线所受的磁场力,故B正确;当使导线在纸面内顺时针转30°时,导线与磁感线平行,则所受磁场力变为零,故C错误;当使导线在纸面内逆时针转60°时,导线有效长度伸长,则所受磁场力变大,故D正确。
11.(6分)(多选)(2020·抚顺高二检测)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外,则 (　　)

A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
【解析】选A、D。整个系统处于匀强磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外,且a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外,根据右手螺旋定则,L1直导线电流,在a、b两点磁场方向垂直纸面向里,大小相等;同理,L2直导线的电流,在a点磁场方向垂直纸面向里,在b点磁场方向垂直纸面向外,但两点的磁场大小相等,根据矢量叠加法则,则:
B0-B2-B1=
B0+B2-B1=
联立两式,可解得:B1=B0,B2=B0。故A、D正确,B、C错误。
12.(22分)如图,一段长为1 m的通电导线,质量为2.4 kg,悬挂于天花板上,现加一垂直于纸面向里的磁场B,

当通入I=3 A电流时悬线的张力恰好为零,g取10 m/s2,求:
(1)所加匀强磁场的磁感应强度的大小。
(2)如果电流方向不变,通入电流大小变为1 A时磁感应强度的大小又为多少?此时每根悬线拉力为多大?
【解析】(1)对通电导线受力分析,有mg=BIL,代入数据得:B=8 T;
(2)电流方向不变,磁感应强度不变,仍为B=8 T,
对通电导线受力分析,有:2F+BLI′=mg
代入数据得:F=8 N。
答案:(1)8 T　(2)8 T　8 N