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

PAGE5-幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(建議用時(shí)：40分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1．關(guān)于磁通量，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大C．穿過(guò)某一面積的磁通量為零，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不肯定為零D．磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度解析：選C.磁通量Φ＝BS是標(biāo)量，它的方向是人為規(guī)定的，正、負(fù)只是表明從不同的面穿入，磁通量大不肯定磁感應(yīng)強(qiáng)度大．若圓環(huán)與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零．2．下列四幅圖為電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布圖，其中正確的是()A．①③ B．②③C．①④ D．②④解析：選C.由安培定則可以推斷出直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，①正確，②錯(cuò)誤．③和④為環(huán)形電流，留意讓彎曲的四指指向電流的方向，可推斷出③錯(cuò)誤，④正確．故正確選項(xiàng)為C.3．關(guān)于磁場(chǎng)、磁感線和電場(chǎng)線，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁感線是閉合曲線，而靜電場(chǎng)線不是閉合曲線B．磁感線和電場(chǎng)線都是一些相互平行的曲線C．地磁場(chǎng)起于地球的北極旁邊，終止于地球的南極旁邊D．磁感線和電場(chǎng)線都是真實(shí)存在的線解析：選A.磁體四周的磁感線從N極動(dòng)身回到S極，在內(nèi)部則是從S極回到N極，磁感線是閉合曲線，電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)動(dòng)身，終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷，靜電場(chǎng)線不是閉合曲線，A正確；磁感線和電場(chǎng)線不肯定相互平行，B錯(cuò)誤；磁體四周的磁感線從N極動(dòng)身回到S極，在內(nèi)部則是從S極回到N極，故地磁場(chǎng)起于地球的地理南極旁邊，進(jìn)入地球的地理北極旁邊，不是終止，C錯(cuò)誤；磁感線和電場(chǎng)線是為了形象描述磁場(chǎng)和電場(chǎng)而引入的假想的線，實(shí)際并不存在，D錯(cuò)誤．4．為了說(shuō)明地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心的軸的環(huán)形電流I引起的．在下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是()解析：選B.地磁場(chǎng)是從地球的南極旁邊出來(lái)，進(jìn)入地球的北極旁邊，除兩極外地表上空的磁場(chǎng)都具有向北的磁場(chǎng)重量，由安培定則，環(huán)形電流外部磁場(chǎng)方向向北，可知，B正確．A圖地表上空磁場(chǎng)方向向南，A錯(cuò)誤．C、D在地表上空產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是東西方向，C、D錯(cuò)誤．5．如圖所示，兩個(gè)同心放置的平面金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過(guò)圓心且與兩環(huán)平面垂直，則通過(guò)兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是()A．Φa＞Φb B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．不能確定解析：選A.通過(guò)圓環(huán)的磁通量為穿過(guò)圓環(huán)的磁感線的條數(shù)，首先明確條形磁鐵的磁感線分布狀況，另外要留意磁感線是閉合的曲線．條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從S極到N極，在磁體的外部是從N極到S極，內(nèi)部有多少根磁感線，外部的整個(gè)空間就有多少根磁感線同內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線．對(duì)兩個(gè)圓環(huán)，磁體內(nèi)部的磁感線全部穿過(guò)圓環(huán)，外部的磁感線穿過(guò)多少，磁通量就抵消多少，所以面積越大，磁通量反而越小．6．(多選)如圖所示，被磁化的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引，下列說(shuō)法正確的是()A．回形針下端為N極B．回形針上端為N極C．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過(guò)一會(huì)兒發(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．用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，回形針不被磁鐵吸引，緣由是回形針加熱后，分子電流消逝了解析：選AC.回形針被磁化后的磁場(chǎng)方向與條形磁鐵磁場(chǎng)方向一樣，故回形針的下端為N極，A對(duì)，B錯(cuò)；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，故C對(duì)，D錯(cuò)．7.三根完全相同的長(zhǎng)直導(dǎo)線相互平行，它們的截面處于一個(gè)正方形abcd的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，導(dǎo)線中通有大小和方向都相同的電流，如圖所示．已知每根通電導(dǎo)線在其四周產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與該導(dǎo)線的距離成反比，通電導(dǎo)線b在d處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則三根通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在d處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A．2B B．3BC．2.1B D．3.8B解析：選B.設(shè)a、b、c三根通電導(dǎo)線在d處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為Ba、Bb和Bc，正方形的邊長(zhǎng)為l，則有Bb＝B＝eq\f(k,\r(2)l)＝eq\f(\r(2)k,2l)，Ba＝Bc＝eq\f(k,l)，又Ba與Bc的矢量和為Bac＝eq\f(\r(2)k,l)＝2B，且方向與Bb方向相同，故d處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B合＝Bb＋Bac＝3B，選項(xiàng)B正確．8．(多選)如圖所示，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為eq\f(l,2)、l和3l.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列推斷正確的是()A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大B．b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D．b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零解析：選AD.磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，由安培定則可推斷每根導(dǎo)線在其左側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，在其右側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外．因?qū)Ь€中電流相等，每條導(dǎo)線在離導(dǎo)線越近處產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng)，故Ba>Bc，選項(xiàng)A正確．而b處因兩根導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，故b處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)D正確．【B組素養(yǎng)提升】9．(多選)如圖所示，一帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)A處和環(huán)上方B處分別放一個(gè)小磁針，平衡后小磁針北極的指向是()A．A處指向左 B．A處指向右C．B處指向左 D．B處指向右解析：選AD.帶負(fù)電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成了與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的環(huán)形電流，此環(huán)形電流在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左，在B處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右，故選項(xiàng)A、D正確．10．如圖所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由Ⅰ平移到Ⅱ，其次次將金屬框繞CD邊翻轉(zhuǎn)到Ⅱ，設(shè)先后兩次通過(guò)金屬框的磁通量變更分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則()A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．不能推斷解析：選C.通電導(dǎo)線MN四周的磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，靠近MN處的磁場(chǎng)強(qiáng)些，磁感線密一些，遠(yuǎn)離MN處的磁場(chǎng)弱些，磁感線疏一些；當(dāng)金屬框在Ⅰ位置時(shí)，穿過(guò)金屬框的磁通量為ΦⅠ，當(dāng)金屬框平移至Ⅱ位置時(shí)，磁通量為ΦⅡ，則磁通量的變更量為ΔΦ1＝|ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ.當(dāng)金屬框翻轉(zhuǎn)到Ⅱ位置時(shí)，磁感線相當(dāng)于從“反面”穿過(guò)，穿過(guò)金屬框的磁通量為－ΦⅡ，則磁通量的變更量是ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1＜ΔΦ2.11.三根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，分別垂直地通過(guò)一等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，如圖所示．現(xiàn)在使每條通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則該處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小如何？方向如何？解析：依據(jù)安培定則，I1和I3在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同，大小均為B，合成大小為2B，I2在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與它們垂直，如圖所示．由大小均為B可知，O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0＝eq\r(（2B）2＋B2)＝eq\r(5)B.設(shè)B0與斜邊夾角為α，則：tanα＝eq\f(2B,B)＝2.所以B0的方向?yàn)榕c斜邊成夾角α＝arctan2斜向右下方．答案：eq\r(5)B與斜邊成夾角α＝arctan2斜向右下方12．如圖所示，有一個(gè)100匝的線圈，其橫截面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.20m的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)垂直．若將這個(gè)線圈橫截面的形態(tài)由正方形變更成圓形(橫截面的周長(zhǎng)不變)，在這一過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量變更了多少？解析：線圈橫截面是正方形時(shí)的面積S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2穿過(guò)線圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb截面形態(tài)為圓形時(shí)，其半徑r＝eq\f(4L,2π)＝eq\f(2L,π)截面積大小S2＝πeq\b\lc\(\rc\)(\