1．如图所示，一根长为l＝0.2 m的直导线水平放置在一足够大的匀强磁场中，导线与磁场方向相互垂直。当导线内通以大小为I＝3 A的电流时，导线受到的磁场力大小为F＝6×10^-2 N，则匀强磁场的磁感应强度大小为B＝____T；当导线位置保持不变、长度缩短为原来的一半，则磁场的磁感应强度大小B＝_____T。

【答案】

0.1、0.1

【解析】

根据磁感应强度的定义式B＝\(\frac{F}{{IL}}\)，可计算磁场在某处的磁感应强度大小：

B＝\(\frac{F}{{IL}}\)＝\(\frac{{6 \times {{10}^{ - 2}}}}{{3 \times 0.2}}\)T＝0.1 T

磁感应强度描述的是磁场的强弱，其大小和方向都由磁场本身决定，与放入其中的导线长度、电流强度大小无关，所以该匀强磁场的磁感应强度大小保持不变。

 

2．如图所示，矩形导线框与一根无限长通电直导线水平放置在同一水平面上，当直导线和矩形线框中通以如图示方向的电流时，直导线受到的磁场力的方向是_____________（选填“向左”或“向右 ”）。

【答案】

向左

【解析】

方法一：运用左手定则

直导线处于通电导线框产生的磁场中，受到该磁场对直导线电流的力的作用。要判断此类问题，首先要确定磁场的方向，然后运用左手定则进行受力分析。该通电导线框所产生的磁场，可以根据右手螺旋定则进行判定：在直导线的右侧，导线框内产生的磁场方向为垂直纸面向外，导线框外产生的磁场方向为垂直纸面向里，直导线位于导线框外侧，所以处在垂直纸面向里的磁场中。然后根据左手定则判断出直导线受到向左的磁场力的作用。

方法二：运用平行通电直导线的相互作用关系

我们已经知道，通以同方向电流的平行直导线会相互吸引、通以反向电流时会相互排斥。因此矩形导线框左侧电流对长直导线排斥、右侧电流对其吸引。由于左侧与长直导线距离更近，所以排斥力大于吸引力，直导线受到的合磁场力为向左。

 

3．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一面积为S的线框垂直于磁场放置。当线框以bc边为轴顺时针转过180°角的过程中，通过线框的磁通量的变化情况是______________；若从初始位置转过90°角，这一过程中穿过线框的磁通量的变化大小为________。

【答案】

先变小后变大；BS

【解析】

在解决磁场问题时，选择合适的视角，将立体图转画成平面图可以更便于分析。画出线框转过某一角度时的平视图，在图中作线框的水平投影，可以发现随着转动角度的增大，线框在垂直于磁场方向的面积在逐渐减小，当线框转过90°角时，磁场与线框平面平行，此时磁通量为零。继续转动，投影面积开始逐渐增大，因此磁通量再次增大。

线框转动前，由于线框是水平放置的，如图中虚线所示，与磁感线完全垂直，所以磁通量最大。线框转过90°角的过程中，穿过线框的磁通量的变化大小为︱Φ₂－Φ₁︱＝︱0－BS︱＝BS。

 

4．复习本单元内容，完成图中的填空：a__________，b___________，c__________，d_______。

【答案】

B＝\(\frac{F}{{Il}}\)，N/（A·m），B＝\(\frac{\Phi }{S}\)，Wb/m²

 

5．用精确的实验可以得到如下结果：如图所示，垂直于磁场方向的很短的一小段通电导线在磁场b处，导线中电流是I，导线长为l，受到磁场力为F；如果长度不变而电流变为2I。则磁场力变为2F；如果电流不变，长度变为2l，则磁场力也变为2F。即在b处，\(\frac{F}{{Il}}\)的值是一定的。如果将这小段通电导线放在磁场中不同位置（如a、c），那么这个比值是_____（选填“相同”或“不同”）的。于是我们可以用某处的比值\(\frac{F}{{Il}}\)来描述磁场在该处的强弱，这个比值叫做磁感应强度。这种定义物理量的方法叫做_____法。

【答案】

不同，比值定义

 

6．如图所示，在一足够大的匀强磁场中有一面积为4×10^-2 m²的正方形导线框，当导线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量为2.4×10^-2 Wb，则磁场的磁感强度是B＝_____T。若将这导线框以其中一边为轴转过90°，则这时穿过导线框平面的磁通量将变为______Wb。

【答案】

0.6，0

 

7．图（a）中，通电直导线产生的磁场在附近A点的磁场方向已标出，请画出导线中电流的方向；图（b）中，请画出通电螺线管产生的磁场在A点的磁场方向。

【答案】

图略

 

8．图中，已知磁场（B）、电流（I）和磁场对电流作用力（F）三者中的两个量的方向，请画出第三个物理量的方向。

【答案】

图略

 

9．如图，条形磁铁的轴线穿过a、b、c三个金属圆环的圆心，且与三个环平面垂直，其中b、c两环同平面放置在条形磁铁的中垂面。三个圆环的面积为S_a＝S_b＜S_c。则通过a、b两环的磁通量Φ_a_______Φ_b，通过b、c两环的磁通量Φ_b_______Φ_c。（均选填“＜”、“＞”或“＝”）

【答案】

＜，＞

【解析】

 

 

10．关于磁感线的概念，下列说法中正确的是（    ）

（A）磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线

（B）磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极

（C）磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致

（D）两根磁感线可能在磁场中某点相交

【答案】

C

 

11．关于磁感应强度的大小，下列说法中正确的是（   ）

（A）由B＝\(\frac{{F}}{{IL}}\)可知，磁场中某处的磁感应强度与该处通电导线所受的磁场力成正比

（B）若通电导线在磁场中某处所受磁场力为零，该处磁感应强度一定为零

（C）磁场中某处磁感位强度的大小与放在该处的通电导线无关

（D）通电导线受磁场力大的地方，磁感应强度一定大

【答案】

C

 

12．如图所示，一通电直导线竖直放置，其右侧M、N两点的磁感应强度分别为B_M、B_N，则（    ）。

（A）B_M＞B_N，方向均垂直纸面向里

（B）B_M＜B_N，方向均垂直纸面向里

（C）B_M＞B_N，方向均垂直纸面向外

（D）B_M＜B_N，方向均垂直纸面向外

【答案】

C

 

13．用传感器测量通电螺线管轴线上的磁感应强度，然后绘出B-x图像，设x＝0处为螺线管的中央，下面哪个图最符合实际情况（        ）

【答案】

B

【解析】

 

 

14．如图所示，一个线圈固定放置，线圈中心有一个可以自由转动的小磁针，当线圈通以顺时针电流I时，小磁针将（     ）

（A）N极向纸外、S极向纸内转动

（B）N极向纸内、S极向纸外转动

（C）顺时针转动

（D）逆时针转动

【答案】

B

 

15．关于电动机，下列说法中正确的是（    ）

（A）电动机是将机械能转化为电能的装置

（B）换向器使通入线圈内的电流方向发生有规律的变化，从而使线圈能不停地转动。

（C）当电动机内的线圈转到其平面与磁场方向垂直的位置时会停止转动。

（D）直流电动机是利用线圈的转动产生电流的

【答案】

B

 

16．在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内。当线圈中通以顺时针方向电流时，如图所示，将会出现（   ）

（A）线圈向磁铁平移

（B）线圈远离磁铁平移

（C）从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁

（D）从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁

【答案】

D

 

17．在用直流玩具电动机提升砝码来测其效率的实验中，要测定的物理量有（请用每项前面的数字表示）；计算电动机效率的表达式为________。

①砝码上升的高度h；②细线的长度L；③砝码的重力G；④电动机的绕线电阻R；⑤电动机两端的电压U；⑥通过电动机的电流强度I；⑦提升砝码所用的时间t；⑧电动机的转速n；⑨电动机的质量m。

【答案】

①③⑤⑥⑦，\(\frac{{Gh}}{{UIt}}\)

 

18．在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中 

（1）在对螺线管通电________（选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零。

（2）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5 mT。将电源正负调换并减小电流，此时磁传感器的读数可能为（    ）

（A）5 mT           （B）－5 mT        （C）3 mT    （D）－3 mT

【答案】

（1）前

（2）D

 

19．一根长为20 cm的通电导线放在匀强磁场中，导线中的电流强度为0.05 A，导线与磁场方向垂直，若它受到的磁场力大小为4×10^-3 N，则磁感应强度为多少？若将导线中的电流强度增大为0.1 A，则磁感应强度是否发生变化，并简单说明理由。

【答案】

B＝0.4T；若将导线中的电流强度增大为0.1 A，磁感应强度不发生变化，还是0.4 T。因为磁场中某处的磁感应强度和放入的电流无关。当电流变了，导线受到的磁场力发生变化，但是该处的磁感应强度不变。

 

20．如图所示，金属棒ab中点连着一弹簧测力计，水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd、ef上，cd与ef间有一匀强磁场垂直导轨平面，导轨宽0.1 m，闭合电键S后，弹簧测力计的示数为0.4 N，电流表的示数为10 A。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度的方向；

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小。

【答案】

（1）磁感应强度方向竖直向上

（2）0.4 T

 

21．如图所示，质量为m、长为l的水平金属棒ab通过两根轻细金属丝悬挂在绝缘架MN的下面，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，当棒中通有由a到b的电流I后，棒ab将离开原来的位置偏离α角而平衡。则磁场的磁感应强度B＝________，方向________。

【答案】

mgtanα/IL，竖直向上

【解析】

本题需要先对金属棒进行受力分析，如右图所示，根据平衡条件可知，金属棒应受到向左的安培力的作用才能向左偏转一定角度，由于磁场为竖直方向，安培力应与磁场方向垂直，由此确定安培力的方向为水平向左，再根据左手定则判断出磁场的方向。

根据受力分析图可知，F_A＝BIL＝mgtanα。

 

22．通电直导线 A 与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线 A 受到水平向________的安培力作用。当 A、B 中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线 A 所受到的安培力方向水平向_______。

【答案】

右，右

【解析】

无

 

23．已知地球表面赤道附近地磁场的磁感线沿水平方向，由地球的地理南极指向地理北极。若在赤道上方架设一条水平、南北走向的输电线，电流的方向由南向北，则地磁场对输电线_______（选填“有”或“没有”）作用；若该输电线沿水平、东西走向，电流的方向由西向东，则输电线受到地磁场的作用力的方向为_______。

【答案】

没有，竖直向上

 

24．如图所示，用两根相同的轻质弹簧沿竖直方向悬挂一根质量为m、长为L的金属棒ab，ab处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中。若金属棒通以电流强度为I的电流，平衡后，弹簧对金属棒的作用力恰好为零，则磁场的磁感应强度为____，电流方向为______。

【答案】

\(\frac{{mg}}{{IL}}\)，a→b

 

25．下列四个物理量中不属于比值法定义的物理量是（      ）

（A）加速度a＝\(\frac{{\Delta v}}{{\Delta t}}\)    （B）电势φ＝\(\frac{{{E_p}}}{q}\) （C）电场强度E＝k\(\frac{Q}{{{r^2}}}\)       （D）磁感应强度B＝\(\frac{F}{{IL}}\)

【答案】

C

【解析】

 

 

26．关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是（    ）。

（A）磁感线和电场线都是闭合曲线

（B）磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线

（C）磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷

（D）磁感线和电场线都能分别表示磁场和电场的大小与方向

【答案】

D

 

27．匀强磁场中有一倾斜的光滑导轨，如图所示的4个图中，标出了4种匀强磁场的方向。将一金属导体棒置于导轨上，当通以垂直纸面向里的电流时，导体棒可能在导轨上保持静止的是图中的（  ）

【答案】

D

 

28．如图所示，平行轨道MN和PQ上有一辆平板小车，车上有一个通有逆时针方向电流的线框，图中虚线框1、2、3、4、5等是磁场区域，区域内有垂直纸面向里或向外的磁场。要使小车在图示位置时受到向右的推力，此时1、2部分的磁场应是图中的（    ）

【答案】

A

 

29．如图所示，蹄形磁铁水平放置，在磁场中有一水平光滑导轨，通过接线柱P、Q与导线相连，导轨上面搁有一导体细棒AB。导线将AB棒、电源、变阻器、电键等构成电路。闭合电键，可观察到导体棒AB向______（选填“左”或”右”）运动，此现象表明通电导线在磁场中_________。

【答案】

左，会受到力的作用

 

30．为测定磁场的磁感应强度，某学生小组设计了如图所示的实验。其中AB为长0.2 m的导体棒，C为置于水平面上的压力传感器。在不加磁场时将导体棒放置在压力传感器上，此时与传感器相连的计算机显示导体棒对传感器的压力为0.1 N。当在垂直纸面方向上加匀强磁场后，导体棒对压力传感器的压力变小，调节滑动变阻器使导体棒中的电流大小为1 A时，导体棒对压力传感器的压力为0.09 N。

（1）在虚线框内画出它们所加的磁场方向；

（2）该磁场的磁感应强度大小为_______T。

【答案】

（1）磁感应强度方向垂直纸面向里

（2）0.05

【解析】

（1）由于导体棒对压力传感器的压力变小，可以判断出导体棒受到一个竖直向上的安培力，由电源正负极可知导体棒中的电流向右，根据左手定则，虚线框内的磁场方向为垂直纸面向里。

（2）由于导体棒对压力传感器的压力由0.1 N变为0.09 N，可知安培力的大小为0.01 N。根据F_安＝BIL，可以求得B＝\(\frac{{{F_安}}}{{IL}}\)＝\(\frac{{0.01}}{{1 \times 0.2}}\)T＝0.05 T。

 

31．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，已知重力加速度为g。

（1）判断导体棒所受磁场力的方向；

（2）求该匀强磁场的磁感应强度B的大小。

【答案】

（1）平行于斜面向上

（2）\(\frac{{mg\sin \theta }}{{IL}}\)