高中物理 3.3 幾種常見的磁場練習(xí) 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(xí)新人教版選修3-1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．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(shí)際存在的線B．磁場中兩條磁感線一定不相交，但在復(fù)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(dǎo)線所受的磁場力也越大答案：C解析：電場線與磁感應(yīng)線分別是為了形象描述電場、磁場而引入的假想線，實(shí)際不存在，A錯。兩種場線的切線方向均表示相應(yīng)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(fù)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(qiáng)，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(qiáng)，但通電導(dǎo)線受到的磁場力大小還與通電導(dǎo)線方向和導(dǎo)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(qiáng)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(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)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(xué)年高二上學(xué)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(yùn)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(dāng)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(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()答案：BC解析：根據(jù)安培定則可判定B、C選項(xiàng)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(qiáng)電場和高溫將空氣電離成正離子和負(fù)離子，并在強(qiáng)電場的作用下做定向移動，形成電流，相當(dāng)于通電直導(dǎo)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(fù)電。所以D選項(xiàng)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(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度B方向不垂直，不能直接用Φ＝BS計(jì)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(yīng)強(qiáng)度大小均為B，求：O點(diǎn)總磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??？答案：eq\r(2)B解析：O點(diǎn)總磁感應(yīng)強(qiáng)度為每個圓環(huán)上電流所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。由安培定則知，水平面內(nèi)圓環(huán)電流在O點(diǎn)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(diǎn)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(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細(xì)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(xì)線的拉力大小為mgcosθC．現(xiàn)用點(diǎn)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(diǎn)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?yàn)榉肿与娏髋帕袩o序了，所以選項(xiàng)C正確，D錯誤。2．(泰安市～學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖所示，直導(dǎo)線AB、螺線管E、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn)，其磁場互不影響，當(dāng)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?yàn)榇艌龅姆较?，判知C正確。3．取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖(a)所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖(b)所示的螺旋管，并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(biāo)量，但有正、負(fù)，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(fù)，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(fù)離子束 D．向左飛行的負(fù)離子束答案：BC解析：小磁針N極的指向即是磁針?biāo)谔幍拇艌龇较?。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(yùn)動所產(chǎn)生的電流方向由右向左，故若為正離子，則應(yīng)是自右向左運(yùn)動，若為負(fù)離子，則應(yīng)是自左向右運(yùn)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(diǎn)計(jì)時器，當(dāng)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(dá)到對外充氣的效果。請回答以下問題：(1)當(dāng)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(yùn)動，則電磁鐵的上端為________極，小磁鐵的下端為________極。(2)你認(rèn)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(qiáng)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(rèn)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(yuǎn)離，無法進(jìn)行連續(xù)的充氣，故用交流電好。(3)因?yàn)樾枰B續(xù)充氣，所以應(yīng)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(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)。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(dāng)接通電源后，發(fā)現(xiàn)小磁針N極指向與y軸正方向