第三章第2节应用创新演练

[随堂基础巩固]1.下面单位相当于磁感应强度的是()A.T/m2B.N/(A·m)C.N/(C·m)D.Wb解析：由B＝FIL可知，1T＝1N/(A·m)，故磁感应强度的单位是N/(A·m)，B正确。答案：B2.如图3－2－3所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流I时，发现小磁针的N极向里，S极向外，停留在与纸面垂直的位置上。这一现象说明()A.小磁针感知到了电流的磁场图3－2－3B.小磁针处磁场方向垂直纸面向里C.小磁针处磁场方向垂直纸面向外D.若把小磁针移走，该处就没有磁场了解析：小磁针可以检验磁场的存在，当导线中通入电流时，在导线的周围就产生了磁场。在小磁针位置处的磁场方向为N极的受力方向，即垂直纸面向里，故A、B正确，C错误；电流的磁场是客观存在的特殊物质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，故D不正确。答案：AB3.关于磁感应强度，下列说法正确的是()A.由B＝FIL可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减小而增大B.由B＝FIL可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受磁场力F的增大而增大C.通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零D.放置在磁场中1m长的通电导线，通过1A的电流受到的力为1N，则该处的磁感应强度就是1T解析：磁感应强度是反映磁场本身力的特征的物理量，与是否存在通电导线、电流的大小、导线的长度、导线放置方向均无关，通电导线在磁场中垂直磁场放置时所受的力F＝BIL最大，平行放置时所受的力最小，等于零，故C对。答案：C4.在磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场中，一根与磁场方向垂直放置、长度L＝0.2m的通电导线中通有I＝0.4A的电流，则导线所受磁场力大小为；若将导线转过90°与磁场方向平行时，导线所受磁场力为，此时磁场的磁感应强度为。解析：当磁感应强度B与电流I垂直放置的时候，由公式B＝FIL可知F＝BIL＝0.8×0.4×0.2N＝6.4×10－2N当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时，受到的磁场力的大小为零，磁场中某点的磁感应强度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关，B＝0.8T。答案：6.4×10－2N00.8T[课时跟踪训练](满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定的，与通电导线的受力大小及方向都无关。所以A选项错，D选项正确。因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错，对C选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置放置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)。而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错。答案：D2.把长度为L、电流为I都相同的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则()A.A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度B.A、B两点磁感应强度可能相等C.A、B两点磁感应强度一定不相等D.A点磁感应强度可能小于B点磁感应强度解析：由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较A、B两点的磁感应强度，故B、D正确。答案：BD3.下列说法中正确的是()A.电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C.把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D.把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解析：通电导线在磁场中所受的磁场力与电荷在电场中所受的电场力不同，磁场力的大小与导体放置的方向有关，当导体与磁场方向垂直时磁场力最大，当导体与磁场方向平行时磁场力为零。而只要把电荷放在电场中，电荷就会受到电场力作用，故A、C正确，B、D错误。答案：AC4.有一小段通电导线，长为1cm，电流为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度B一定是()A.B＝2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情况都有可能解析：本题考查磁感应强度的大小和方向，应知道磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的电流。如果通电导线是垂直磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1N，则该点的磁感应强度为：B＝FIL＝0.15×0.01T＝2T。如果通电导线不是垂直磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时的受力，垂直放置时受力将大于0.1N，由定义式可知，B将大于2T，故正确答案为C。答案：C5.在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20cm、通电电流I＝0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为()A.零B.10T，方向竖直向上C.0.1T，方向竖直向上D.10T，方向肯定不沿竖直方向向上解析：当B⊥I时，通电直导线所受的磁场力有最大值，由B＝FIL知，B＝10T，其方向与力F不共线(而是垂直)，故D正确。答案：D6.关于磁感应强度B、电流强度I、导线长度L和电流所受的安培力F的关系，下列说法中正确的是()A.在B＝0处，F一定等于零B.在F＝0处，B一定等于零C.在B＝1T、I＝1A、L＝1m时，F一定等于1ND.在I＝1A、L＝1m、F＝1N时，B不一定等于1T解析：由公式B＝FIL可知，在B＝0处，F一定等于零；若I＝1A，L＝1m，F＝1N，由于磁感应强度B和通电导线不一定相互垂直，所以B不一定等于1T。答案：AD7.一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图1所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用FIL表示磁感应强度B的是()图1解析：只有当通电导线垂直于磁场方向时，才可用FIL表示磁感应强度B，选项B、D均不满足这个条件，A、C正确。答案：AC8.把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图2中能正确反映各量间关系的是()图2解析：磁感应强度B与F、I、L无关，是由磁场本身的性质决定的，故B对，D错；由F＝BIL可知，在B一定时，F与IL成正比，故A错，C对。答案：BC二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9.(8分)磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为已知常数。为了近似测得某条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图3所示。因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系式为B＝。图3解析：用力F把铁片P拉开一段微小距离Δl的过程，实际上就是力F克服磁场力做功，把其他形式的能转化为磁场能的过程。用力F将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl的过程中，拉力F所做的功W＝F·Δl。磁铁与铁片间距中的能量密度为B22μ，故所储存磁场能量E＝B22μ×A·Δl据功能关系知W＝E由以上三式得B＝2μFA。答案：2μFA10.(10分)磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量。(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ且斜向下，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？(2)如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地上空地磁场的水平分量是多大？解析：(1)如图所示磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ，所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为：Bx＝Bcosθ，By＝Bsinθ。(2)在赤道上空，因为θ＝0°，故有By＝0；在极地上空，因为θ＝90°，故有Bx＝0。答案：(1)Bx＝BcosθBy＝Bsinθ(2)By＝0Bx＝0