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: ;
当I0=10 F= 2.00×10-4N时 代入可得: ;当I0=15 F= 2.98×10-4N时 代入可得: ;当I0=20 F=3.96×10-4N时 代入可得: ;
当I0=25 F=5.02×10-4N时 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F与I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: ;
当r=0.10 F= 5.9×10-4N 时代入可得: ;当r=0.15 F= 4.1×10-4N 时代入可得: ;当r=0.20 F= 3.0×10-4N 时代入可得: ;当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。