2024-2025學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)3幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)練習(xí)含解析新人教版選修3-1

PAGE6-幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(2024·北京市平谷區(qū)高二上學(xué)期期末)關(guān)于磁感線，下列說(shuō)法正確的是(C)A．磁感線只能表示磁場(chǎng)的方向B．磁感線只能表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱C．磁感線的疏密能形象描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱D．磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的解析：磁感線是人們?yōu)樾蜗竺枋龃艌?chǎng)的特點(diǎn)而引入的，不是真實(shí)存在的，磁感線上各點(diǎn)的切線方向就是各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度，故選項(xiàng)C正確，ABD錯(cuò)誤。2．用一根條形磁鐵的一端去吸引三枚大頭針的根部，待平衡后，如圖所示結(jié)果正確的是(C)解析：大頭針被磁化后，相靠近一端的磁極相同而排斥，選項(xiàng)C正確。3．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(wú)章的，乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，則下列說(shuō)法中正確的是(C)A．兩棒均顯磁性B．兩棒均不顯磁性C．甲棒不顯磁性，乙棒顯磁性D．甲棒顯磁性，乙棒不顯磁性解析：依據(jù)安培的分子電流假說(shuō)可知，分子電流使每個(gè)分子相當(dāng)于一個(gè)小磁針，甲鐵棒中各分子電流取向是雜亂無(wú)章的，磁性抵消，對(duì)外不顯示磁性；乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，分子電流的磁性增加，對(duì)外顯示磁性，C正確。4．(2024·黑龍江大慶試驗(yàn)中學(xué)高二上學(xué)期期末)如圖所示，套在條形磁鐵外的三個(gè)線圈，其面積S1＞S2＝S3，且“3”線圈處于磁鐵的正中間。設(shè)各線圈中的磁通量依次為Φ1、Φ2、Φ3。則它們的大小關(guān)系是(C)A．Φ1＞Φ2＞Φ3 B．Φ1＞Φ2＝Φ3C．Φ1＜Φ2＜Φ3 D．Φ1＜Φ2＝Φ3解析：在條形磁鐵內(nèi)外都有磁場(chǎng)，套在條形磁鐵外的三個(gè)線圈的磁通為內(nèi)部向左的磁通減去外部向右的磁通，而內(nèi)部向左的磁通相同，外部向右的磁通越大，抵消越多，總磁通越少，1,2在同一位置，1的外部面積大，則向右的磁通大，故Φ2＞Φ1；2,3面積一樣，3位置外部B小，則外部向右磁通小，則Φ3＞Φ2；可知：Φ1＜Φ2＜Φ3，選項(xiàng)C正確。5．(2024·寧夏中衛(wèi)一中高二上學(xué)期期末)下列各圖中，已標(biāo)出電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，其中符合安培定則的是(BC)解析：依據(jù)安培定則可判定B、C選項(xiàng)正確。6．彼此絕緣、相互交叉的兩根通電直導(dǎo)線與閉合線圈共面，圖中穿過(guò)線圈的磁通量可能為零的是(AD)解析：依據(jù)安培定則判定電流I1、I2在閉合線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向，可知選項(xiàng)A、D中的磁通量可能為零。二、非選擇題7．如圖所示，線圈平面與水平方向夾角θ＝60°，磁感線豎直向下，線圈平面面積S＝0.4m2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.6T，則穿過(guò)線圈的磁通量Φ為多少？把線圈以cd答案：0.12Wb0.36Wb解析：線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積S⊥＝Scos60°＝0.4×eq\f(1,2)m2＝0.2m2穿過(guò)線圈的磁通量Φ＝BS⊥＝0.6×0.2Wb＝0.12Wb。線圈以cd為軸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)120°角后變?yōu)榕c磁場(chǎng)垂直，但由于此時(shí)磁感線從線圈平面穿入的方向與原來(lái)相反，故此時(shí)通過(guò)線圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4Wb＝－0.24Wb。故磁通量的變更量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb。實(shí)力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．阿明有一個(gè)磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來(lái)，其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意變更電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(C)A．電路中的電源必需是溝通電源B．電路中的a端點(diǎn)須連接直流電源的正極C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度解析：由題意可知，玩偶穩(wěn)定地飄浮起來(lái)，且下端為S極，則線圈的上端為S極，依據(jù)右手螺旋定則可得，電源通的是直流電，且a端為電源的負(fù)極，故A、B錯(cuò)誤，若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，從而增加線圈的磁場(chǎng)，導(dǎo)致玩偶飄浮的最大高度增加，故C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，則線圈中的電流減小，導(dǎo)致玩偶飄浮的最大高度減小，故D錯(cuò)誤。2．如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則下列說(shuō)法正確的是(C)A．回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小為mgtanθB．回形針靜止時(shí)受到的細(xì)線的拉力大小為mgcosθC．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過(guò)一會(huì)發(fā)覺(jué)回形針不被磁鐵吸引了，緣由是回形針加熱后，分子電流排列無(wú)序了D．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過(guò)一會(huì)發(fā)覺(jué)回形針不被磁鐵吸引了，緣由是回形針加熱后，分子電流消逝了解析：回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)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(cuò)誤；對(duì)回形針加熱，回形針磁性消逝是因?yàn)榉肿与娏髋帕袩o(wú)序了，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。3．(2024·新疆烏魯木齊七十中高二上學(xué)期期末)如圖所示，一個(gè)面積為2S的矩形線框abcd，水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與線框平面夾角為30°角，O1O2分別為bc邊和ad邊的中點(diǎn)?，F(xiàn)將線框的右半邊繞逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，在這一過(guò)程中，通過(guò)線框的磁通量的變更量的大小為(B)A．eq\f(\r(3)－2,2)BS B．eq\f(\r(3)－1,2)BSC．eq\f(\r(3)＋1,2)BS D．(eq\r(3)－1)BS解析：當(dāng)線框轉(zhuǎn)動(dòng)前，穿過(guò)矩形線框的磁通量為：Φ1＝2BSsin30°＝BS；當(dāng)線框右半邊轉(zhuǎn)動(dòng)后，整個(gè)面的磁通量為：Φ2＝BSsin30°＋BScos30°＝eq\f(1＋\r(3),2)BS，磁通量變更量為：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝eq\f(\r(3)－1,2)BS，故選項(xiàng)B正確，ACD錯(cuò)誤。4．如圖所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者串聯(lián)在同一電路中，它們之間相距較遠(yuǎn)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)互不影響，開(kāi)關(guān)S閉合后，圖中所示的四個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針a、b、c、d的北極(黑色一端)靜止時(shí)的指向正確的是(B)A．a(chǎn) B．bC．c D．d解析：可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)的北極指向與其所在處磁感線的方向一樣，通過(guò)直導(dǎo)線AB四周的磁感線是以導(dǎo)線AB上各點(diǎn)為圓心的同心圓，且都在與導(dǎo)線垂直的平面上，其方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?俯視)，A錯(cuò)誤。通電螺線管C四周的磁感線分布與條形磁鐵四周的磁感線分布相像，可知小磁針b處的磁感線方向由右指向左，小磁針c處的磁感線方向由左指向右，B正確，C錯(cuò)誤。電磁鐵D四周的磁感線分布與蹄形磁鐵四周的磁感線分布相像，可知小磁針d處的磁感線方向是由左指向右，D錯(cuò)誤。5．(2024·湖北武漢外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二上學(xué)期期末)如圖，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是(CD)A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同解析：依據(jù)安培定則可知M、N導(dǎo)線中的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直MN連線，由a→d，故O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于M、N兩導(dǎo)線中電流大小相等，依據(jù)對(duì)稱性知Ba＝Bb，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直于M、N連線，方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；c、d關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，M、N兩導(dǎo)線中的電流在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和相等且方向均為c→d，選項(xiàng)C正確；由于a、b、c、d四點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均相同，選項(xiàng)D正確。6．南極考察隊(duì)隊(duì)員在地球南極旁邊用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛一未通電的螺線管，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將減小B．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將增大C．若將b端接電源正極，a端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將增大D．不論螺線管通電狀況如何，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)均不變解析：分析彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是否變更或怎樣變更，關(guān)鍵在于確定螺線管與地球磁場(chǎng)之間的作用狀況。一方面，可以將地球等效處理為一個(gè)大磁鐵，地理南極相當(dāng)于磁鐵的N極，因而在南極旁邊地磁場(chǎng)方向近似豎直向上，如圖所示。另一方面，可利用右手螺旋定則確定通電螺線管在四周產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，再依據(jù)“同名磁極相斥，異名磁極相吸”原理判定螺線管與地球之間的作用狀況。二、非選擇題7．已知北京地面處的地磁場(chǎng)水平重量約為3×10－5T，某校物理愛(ài)好小組做估測(cè)磁體旁邊磁感應(yīng)強(qiáng)度的試驗(yàn)。他們將一小羅盤(pán)磁針?lè)旁谝粋€(gè)水平放置的螺線管的軸線上，如下圖所示。小磁針靜止時(shí)N極指向y軸正方向，當(dāng)接通電源后，發(fā)覺(jué)小磁針N極指向與y軸正方向成60°