高中物理 3.3 幾種常見的磁場練習 新人教版選修3-1

【成才之路】版高中物理3.3幾種常見的磁場練習新人教版選修3-1基礎夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．下列關(guān)于電場線和磁感線的說法中，正確的是()A．電場線和磁感線都是電場或磁場中實際存在的線B．磁場中兩條磁感線一定不相交，但在復雜電場中的電場線是可以相交的C．電場線是一條不閉合曲線，而磁感線是一條閉合曲線D．電場線越密的地方，同一試探電荷所受的電場力越大；磁感線分布越密的地方，同一通電導線所受的磁場力也越大答案：C解析：電場線與磁感應線分別是為了形象描述電場、磁場而引入的假想線，實際不存在，A錯。兩種場線的切線方向均表示相應的場方向，兩種場線都不會相交，B錯。電場線起始于正電荷、終止于負電荷，而磁感線在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極，組成閉合曲線，C對。電場線越密，表示該處電場越強，同一試探電荷在此處受電場力越大；磁感線越密，表示該處磁場越強，但通電導線受到的磁場力大小還與通電導線方向和導線中的電流方向和大小有關(guān)，故電流受到的磁場力不一定大，D錯。2．如圖是鐵棒甲與鐵棒乙內(nèi)部各分子電流取向的示意圖，甲棒內(nèi)部各分子電流取向是雜亂無章的，乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，則下列說法中正確的是()A．兩棒均顯磁性B．兩棒均不顯磁場C．甲棒不顯磁性，乙棒顯磁性D．甲棒顯磁性，乙棒不顯磁性答案：C解析：甲棒中分子電流雜亂無章，分子電流的磁場相互抵消，對外不顯磁性；乙棒中分子電流取向大致一致，分子電流的磁場相互疊加，對外顯示出較強的磁性。C正確。3.如圖所示為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以O點為坐標原點，沿z軸正方向磁感應強度B大小的變化最有可能為()答案：C解析：由磁感線的疏密程度表示B的大小，因沿z軸方向B先減小后增大，故最有可能的為C圖。4．(銀川一中～學年高二上學期期末)如圖所示的磁場中，與磁場方向垂直放置一個含有鐵芯的小通電螺線管，給螺線管通以如圖所示的電流，則螺線管的運動情況為()A．P端向外Q端向里旋轉(zhuǎn) B．P端向里Q端向外旋轉(zhuǎn)C．PQ將上下平動 D．PQ將左右平行答案：A解析：通電螺線管的磁場分布與條件磁鐵相似，所以Q相當于磁鐵的N極，所以Q端向里旋轉(zhuǎn)，故選A。5．下列各圖中，已標出電流I、磁感應強度B的方向，其中符合安培定則的是()答案：BC解析：根據(jù)安培定則可判定B、C選項正確。6.如圖所示是云層之間閃電的模擬圖，圖中A、B是位于北、南方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中在兩云的尖端之間形成了一個放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，則關(guān)于A、B的帶電情況說法中正確的是()A．帶同種電荷 B．帶異種電荷C．B帶正電 D．A帶正電答案：BD解析：云層間放電必須發(fā)生在異種電荷之間，故B對；在云層間放電時，形成的強電場和高溫將空氣電離成正離子和負離子，并在強電場的作用下做定向移動，形成電流，相當于通電直導線形成磁場。由題意知，從南往北看，磁場是逆時針的，根據(jù)安培定則可以判斷電流是從A流向B的，故可知A帶正電，B帶負電。所以D選項正確。二、非選擇題7.如圖所示線圈平面與水平方向成θ角，磁感線豎直向下，設磁感應強度為B，線圈面積為S，則穿過線圈的磁通量Φ＝________。答案：BScosθ解析：線圈平面abcd與磁感應強度B方向不垂直，不能直接用Φ＝BS計算，處理時可以用不同的方法。方法一：把S投影到與B垂直的方向，即水平方向，如圖中a′b′cd，S⊥＝Scosθ，故Φ＝BS⊥＝BScosθ。方法二：把B分解為平行于線圈平面的分量B∥和垂直于線圈平面的分量B⊥，顯然B∥不穿過線圈，且B⊥＝Bcosθ，故Φ＝B⊥S＝BScosθ。8.有兩個固定的完全相同的通電圓環(huán)，通過的電流大小相同，方向如圖所示，其中一個位于豎直平面內(nèi)，另一個位于水平平面內(nèi)，每個圓環(huán)中的電流在它們的共同圓心O處產(chǎn)生的磁感應強度大小均為B，求：O點總磁感應強度的大??？答案：eq\r(2)B解析：O點總磁感應強度為每個圓環(huán)上電流所產(chǎn)生的磁感應強度的矢量和。由安培定則知，水平面內(nèi)圓環(huán)電流在O點產(chǎn)生的磁場豎直向下，豎直平面內(nèi)的圓環(huán)電流在O點產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，兩者相互垂直。所以B合＝eq\r(B2＋B2)＝eq\r(2)B。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是()A．回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小為mgtanθB．回形針靜止時受到的細線的拉力大小為mgcosθC．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流排列無序了D．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流消失了答案：C解析：回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定，故A、B錯誤；對回形針加熱，回形針磁性消失是因為分子電流排列無序了，所以選項C正確，D錯誤。2．(泰安市～學年高二上學期檢測)如圖所示，直導線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠，其磁場互不影響，當開關(guān)S閉合后，則小磁針北極N(黑色一端)指示磁場方向正確的是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d答案：C解析：依據(jù)安培定則，判斷出電流的磁場方向；再根據(jù)小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向，判知C正確。3．取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖(a)所示的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應強度大小為B，若將另一根長導線對折后繞成如圖(b)所示的螺旋管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應強度大小為()A．0 B．0.5BC．B D．2B答案：A解析：用雙線繞成的螺絲管，雙線中的電流剛好相反，其在周圍空間產(chǎn)生的磁場相互抵消，所以螺線管內(nèi)部磁感應強度為零。4．如圖所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd為正方形，邊長為L，它按圖示位置放置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B，下面說法中正確的是()A．通過abcd平面的磁通量大小為L2·BB．通過dcFE平面的磁通量大小為eq\f(\r(2),2)L2·BC．通過abFE平面的磁通量大小為零D．通過整個三棱柱的磁通量為零答案：BCD解析：根據(jù)Φ＝B·S⊥，因此通過abcd平面的磁通量Φ＝BL2sin45°＝eq\f(\r(2),2)BL2，A錯誤；平面dcFE⊥B，而dc＝L，cF＝Lsin45°＝eq\f(\r(2),2)L，所以平面dcFE的面積S＝dc·cF＝eq\f(\r(2),2)L2，因而Φ′＝B·S＝eq\f(\r(2),2)BL2，B正確；平面abFE在B的垂直方向上的投影面積為零，所以通過的磁通量為零，C正確；雖然磁通量是標量，但有正、負，若規(guī)定磁感線從外表面穿入三棱柱的磁通量為正，那么磁感線由三棱柱內(nèi)表面穿出時的磁通量為負，而穿入三棱柱的磁感線總與穿出的磁感線相等，因此穿過整個三棱柱的磁通量為零，D正確。5．如圖所示，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過磁針上方時，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是()A．向右飛行的正離子束 B．向左飛行的正離子束C．向右飛行的負離子束 D．向左飛行的負離子束答案：BC解析：小磁針N極的指向即是磁針所在處的磁場方向。題中磁針S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，說明離子束下方的磁場方向由紙內(nèi)指向紙外。由安培定則可判定由離子束的定向運動所產(chǎn)生的電流方向由右向左，故若為正離子，則應是自右向左運動，若為負離子，則應是自左向右運動。故正確答案為B、C。二、非選擇題6．如圖所示是一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖。其工作原理類似于打點計時器，當電磁鐵通入電流時，可吸引或排斥上部的小磁鐵，從而帶動彈性金屬片對橡皮碗下面的氣室施加力的作用，達到對外充氣的效果。請回答以下問題：(1)當電流從電磁鐵的接線柱a流入時，發(fā)現(xiàn)吸引小磁鐵向下運動，則電磁鐵的上端為________極，小磁鐵的下端為________極。(2)你認為這種充氣泵是利用直流電好，還是利用交流電好？答案：________。(3)纏繞電磁鐵用的鐵芯可分為硬磁性材料和軟磁性材料。硬磁性材料在磁場撤去后還會有很強的磁性，而軟磁性材料在磁場撤去后就沒有明顯的磁性了。你認為這種鐵芯最好用________材料制作。答案：(1)SN(2)交流電(3)軟磁性解析：(1)由安培定則可以判斷出電磁鐵上端為S極，小磁鐵下端為N極。(2)如果用直流電，小磁鐵要么被吸引不放，要么被排斥遠離，無法進行連續(xù)的充氣，故用交流電好。(3)因為需要連續(xù)充氣，所以應該用軟磁性材料制作。7．已知北京地面處的地磁場水平分量約為3×10－5T，某校物理興趣小組做估測磁體附近磁感應強度的實驗。他們將一小羅盤磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上，如下圖所示。小磁針靜止時N極指向y軸正方向，當接通電源后，發(fā)現(xiàn)小磁針N極指向與y軸正方向