2019-2020学年高中物理第三章磁场2磁感应强度课后检测含解析新人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第三章磁场2磁感应强度课后检测含解析新人教版选修3-1

‎2　磁感应强度 记一记 磁感应强度知识体系 ‎2个方法——类比法和比值定义法 ‎1个概念——磁感应强度 ‎1个公式——B＝ 辨一辨 ‎1.在物理学中，把很短一段通电导线叫做电流元．(√)‎ ‎2．通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零．(×)‎ ‎3．磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比．(√)‎ ‎4．磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力大小F与电流I和导线长度L的乘积的比值．(×)‎ ‎5．虽然公式B＝是根据导线在匀强磁场中受力推导出来的，但却适用于任何磁场．(√)‎ 想一想 ‎1.为什么一段通电导线不受磁场力，并不能说明导线所在处磁感应强度一定为零吗？‎ 提示：因为通电导线在磁场中受不受磁场力和所受磁场力的大小，不仅跟导线的长度、导线中电流的大小、磁场的强弱有关外，还和导线放置的方位有关．若导线和磁场方向平行，导线场力和所受磁场力的大小，不仅跟导线的长度、导线中电流的大小、磁场的强弱有关外，还和导线放置的方位有关．若导线和磁场方向平行．导线再长，电流再大，磁场再强，导线也不受磁场力作用．所以一段通电导线不受磁场力，并不能说明导线所在处磁感应强度为零．‎ ‎2．电场的方向跟正电荷所受电场力的方向相同，磁感应强度的方向和电流所受磁场力的方向相同吗？‎ 提示：电流在磁场中所受磁场力的方向跟磁感应强度的方向并不相同而是互相垂直的．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　练一练 ‎1.[2019·浙江杭州二中期末]关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下列说法正确的是(　　)‎ A．在B＝0的地方，F一定等于零 B．在F＝0的地方，B一定等于零 C．若B＝1 T，I＝‎1 A，L＝‎1 m，则F一定等于1 N - 10 -‎ D．若L＝‎1 m，I＝‎1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T 答案：A ‎2．[2019·广东中山大学附中模拟]关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是(　　)‎ A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小 B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小 C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反 D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反 答案：AC ‎3．[2019·衡水一中高二月考]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．下面的四幅图象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，在图象中各描出一个点，其中正确的是(　　)‎ 答案：C ‎4．[2019·湖北黄冈武穴中学模拟]下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是(　　)‎ A．电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同 B．电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同 C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同 D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同 答案：A - 10 -‎ 要点一 对磁感应强度的理解 ‎1.(多选)由磁感应强度的定义式B＝可知，下列说法正确的是(　　)‎ A．磁感应强度B与磁场力F成正比，方向与F方向相同 B．同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力F与磁感应强度B成正比 C．公式B＝只适用于匀强磁场 D．只要满足L很短，I很小的条件，B＝对任何磁场都适用 解析：某点的磁感应强应强度的大小和方向由磁场本身的性质决定，磁感应强度的大小与磁场中放不放通电导线、放什么样的通电导线及与通电导线所通入的电流大小、通电导线所受的磁场力的大小都没有关系，所以不能认为B与F成正比，且B的方向与F的方向不相同，故A项错误；由B＝得到F＝ILB，在IL相同时，F与B成正比，故B项正确；磁感应强度的定义式，对任何磁场都适用，故C项错误D项正确．‎ 答案：BD ‎2．(多选)有关磁感应强度B的方向，下列说法正确的是(　　)‎ A．B的方向就是小磁针N极所指的方向 B．B的方向与小磁针在任何情况下N极的受力方向一致 C．B的方向就是通电导体的受力方向 D．B的方向就是该处磁场的方向 解析：磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向，它与通电导线所受力的方向相垂直．‎ 答案：BD ‎3．(多选)有一段直导线长为‎1 cm，通有‎5 A的电流，把它置于磁场中的某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B的值可能为(　　)‎ A．1 T　　　　　　　　　　B．0.5 T C．2 T D．2.5 T 解析：当I与B垂直时，由B＝可解得B＝2 T，但题中未说明I与B垂直，故B的值也可能大于2 T.‎ 答案：CD ‎4．磁感应强度B在国际单位制中的单位是特斯拉(符号T)，下列单位中与磁感应强度的单位一致的是(　　)‎ A. B. C. D. 解析：由B＝可知，1 T＝，A项正确．‎ 答案：A 要点二 磁感应强度B与电场强度E的比较 ‎5.(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零 B．一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处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 - 10 -‎ D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受到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：在定义描述电场和磁场强弱的物理量电场强度和磁感应强度时，都是在场中放一个小物体，能使场对它有力的作用．在电场中放入的是试探电荷，电场强度E用E＝来定义，但E与F、q无关，由E＝可得F＝qE，故E＝0时，F＝0，A、C两项正确；而在磁场中放入一小段通电导线在磁场中的受力大小与导线的方向有关，平行于磁场方向放置时，磁场力F＝0，垂直于磁场方向放置时，磁场力F最大．在定义式B＝中，通电导线必须垂直磁场方向放置，因此，B、D两项错误．‎ 答案：AC ‎6．(多选)下列关于磁感应强度和电场强度的概念的说法正确的是(　　)‎ A．电场强度是描述电场强弱的物理量，反映了电场的性质，磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，反映了磁场的性质 B．电荷周围激发电场，运动电荷周围会激发磁场 C．电场中任何位置处的电场强度与引入的试探电荷无关，磁场中各处的磁感应强度与引入的电流元无关 D．电荷在电场中受到的电场力方向就是该处电场的方向，电流元在磁场中受到的磁场力的方向就是该处磁场的方向 答案：ABC - 10 -‎ 基础达标 ‎、1.‎ ‎(多选)如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生偏转，以下说法正确的是(　　)‎ 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的反作用力作用于蹄形磁铁上 解析：磁场力是磁场本身性质的体现，磁场是一种物质，磁体间或磁体与电流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．‎ 答案：AD ‎2．关于磁感应强度B，下列说法正确的是(　　)‎ A．B与F成正比，与IL成反比 B．B的大小与F、IL无关 C．当一段通电导线在空间某处受到的力为零时，该处一定没有磁场 D．将一段通电导线，保持电流I与导线长L不变，放在同一匀强磁场中，不管如何放置，它受到的力一定相同 解析：B＝只是用比值定义法对磁感应强度进行定义的，它的大小与F、IL无关，是由磁场本身决定的；通电导线在磁场中受到的力不仅与B、I、L有关，还与它们的方向有关，当导线与磁场方向垂直时受力最大，当导线与磁场方向平行时受力为零，故正确答案为B项．‎ 答案：B ‎3．(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，下列图象能正确反映各量间关系的是(　　)‎ 解析：匀强磁场各处的磁感应强度的大小和方向相同，不随F或IL而发生变化，故B项正确，D项错误．由于导线垂直于磁场，有B＝，即F＝ILB.可见在B不变的情况下F与IL成正比，所以A项错误，C项正确．正确答案为B、C.‎ 答案：BC ‎4．(多选)关于磁场中某点的磁场方向，下列说法正确的是(　　)‎ - 10 -‎ A．与该点的磁感应强度方向垂直 B．与该点的磁感应强度方向相同 C．与放在该点的小磁针静止时北极所指的方向相同 D．与地磁场方向相同 解析：根据磁场的方向规定：小磁针N极在磁场中受力方向或小磁针静止时N极的指向，就是该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．故A项错误，B、C两项正确；磁场不一定是地磁场，不能认为磁场的方向都与地磁场方向相同，D项错误．正确答案为BC.‎ 答案：BC ‎5.‎ 如图所示，在空间某点A存在大小、方向恒定的两个磁场B1、B2，B1＝3 T，B2＝4 T，A点的磁感应强度大小为(　　)‎ A．7 T B．1 T C．5 T D．大于3 T小于4 T 解析：磁感应强度B是矢量，所以其合成适用平行四边形定则，即B＝＝ T＝5 T.‎ 答案：C ‎6．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝‎20 cm、通电电流I＝‎0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上．现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为(　　)‎ A．零 B．10 T，方向竖直向上 C．0.1 T，方向竖直向下 D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向 解析：导体受到的是最大磁场力F＝1.0 N，可判知导体与磁场方向垂直，由B＝解得B＝10 T．由于磁场力的方向是竖直向上的，可判定磁场的方向一定不会竖直向上，因为二者是互相垂直的关系，方向可有多种情况．撤走导线后，P处的磁感应强度不变，仍为10 T．故正确答案为D.‎ 答案：D ‎7．长‎10 cm的导线，放入匀强磁场中，它的方向和磁场方向垂直，导线中的电流是‎3.0 A，受到的磁场力是1.5×10－3 N，则该处的磁感应强度B大小为(　　)‎ A．5.0×10－3 T　　　　　　　B．5.0×10－2 T C．5.0×10－1 T D．5.0 T 解析：依题：L＝‎10 cm＝10×10－‎‎2 m I＝‎3.0 A，F＝1.5×10－3 N 所以有B＝＝ T＝5.0×10－3 T 故A项正确．‎ 答案：A ‎8．把长度L、电流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 - 10 -‎ D．A点的磁感应强度可能小于B点的磁感应强度 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，故选B、D.‎ 答案：BD ‎9.‎ 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(　　)‎ 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＝BLI.对于题图给出的F－I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知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，B项正确．‎ 答案：B ‎10.‎ 科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的N极逆时针转过30°(如图所示)，设该位置地磁场磁感应强度水平分量为B，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时的值为(　　)‎ A. B．B C．2B D. 解析：‎ 由题可知，磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N极逆时针转过30°，根据三角形定则可知：磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，则大小为Bsin30°＝.‎ 答案：A ‎11．有磁磁感应强度B的说法中正确的是(　　)‎ A．对于B＝，比值越大，说明通电导线所在处的磁感应强度越大 - 10 -‎ B．对于B＝，F越大，说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大 C．可用量度磁感应强度大小，但B是由磁场本身因素决定的，与I、L、F无关 D．在I、L相同的情况下，垂直磁场方向放置通电导线，受力F越大的地方，B越大 解析：由磁感应强度的定义式，可知A、C、D三项正确．‎ 答案：ACD ‎12.‎ 如图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感应强度B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：由F＝BILsinθ可知，A、B两项正确；当导线在纸面内顺时针转30°时，通电导线受安培力为零，C项错误；当导线逆时针转60°角，导线所受安培力F＝BIL，达到最大，故D项正确．‎ 答案：ABD 能力达标 ‎13.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，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＝2×10－3 T.‎ 所以，通电螺线管中的磁感应强度为2×10－3 T.‎ 答案：2×10－3 T ‎14．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，那么在赤道上空地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：‎ - 10 -‎ 由地磁场知识画出如图所示的示意图．‎ ‎(1)因为磁感应强度大小为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)Bcosθ　Bsinθ　(2)0　0‎ - 10 -‎ - 10 -‎