题目内容

【题目】某试验小组为了探究通电长直导线产生的磁场的磁感应强度B与导线上电流强度I0和距离r间的关系,设计了如下的试验:一根固定通电长直导线通以可调节的电流强度I0,一根可以自由运动的短导线与之在同一平面内,通以恒定的电流I=2A,长度L=0.1m,应用控制变量法:

1)使两导线距离r保持不变,调节长直导线中的电流强度I0,测得相应的磁场力F,得到如下实验数据:

试验次数

1

2

3

4

5

电流强度I0/A

5.0

10

15

20

25

磁场力F/×10-4N

1.01

2.00

2.98

3.96

5.02

磁感应强度B/×10-3T

_______

_______

_______

_______

_______

填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值,并归纳磁感应强度B和产生磁场的长直导线上的电流I0的关系是______________

2)使长直导线中的电流强度I0保持不变,调节短导线与之的距离r,测得相应的磁场力F,得到如下实验数据:

试验次数

1

2

3

4

5

距离r/m

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

磁场力F/×10-4N

12.0

5.9

4.1

3.0

2.4

磁感应强度B/×10-3T

_______

_______

_______

_______

_______

填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值,并归纳磁感应强度B和空间位置与长直导线间的距离r的关系是______________

【答案】 0.505 1.00 1.49 1.98 2.51 成正比 6.00 2.95 2.05 【答题空10】1.50 1.20 成反比

【解析】1使两导线距离r保持不变,调节长直导线中的电流强度I0,测得相应的磁场力为 变形得: ,当I0=5.0 F= 1.01×10-4N 时代入可得: ;

I0=10 F= 2.00×10-4N 代入可得: I0=15 F= 2.98×10-4N 代入可得: I0=20 F=3.96×10-4N 代入可得:

I0=25 F=5.02×10-4N 代入可得: 可以看出电流增加为n倍时,F也增加为n倍,说明FI成正比

(2)使长直导线中的电流强度I0保持不变,调节短导线与之的距离r,测得相应的磁场力: 变形得: ,当r=0.05 F= 12.0×10-4N 时代入可得:

r=0.10 F= 5.9×10-4N 时代入可得: r=0.15 F= 4.1×10-4N 时代入可得: r=0.20 F= 3.0×10-4N 时代入可得: r=0.25 F= 2.4×10-4N 时代入可得: 由此可知磁感应强度B和空间位置与长直导线间的距离r成反比。

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