高中物理新教材同步必修第三册 第13章 培优综合练(五)同步讲义

培优综合练(五)一、选择题1.(2018·惠州市高二上期末)如图1所示为通电螺线管的纵剖面图，“⊗”和“⊙”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针(涂黑的一端为N极)静止时指向错误的是()图1A．aB．bC．cD．d答案B解析小磁针静止时N极的指向为该处磁感线的切线方向，由通电螺线管的磁感线分布情况可知，b小磁针的指向错误，故选B.2.如图2所示，将两个半径相同、粗细相同、互相垂直的圆形导线圈固定在一起，其圆心恰好重合，两线圈通有相同大小的电流．设每个线圈中电流在圆心处产生的磁感应强度均为1T，则圆心O处的磁感应强度大小均为()图2A．1TB．1.4TC．2TD．1.7T答案B解析通过安培定则判断可知，两通电线圈在圆心O处产生的磁感应强度方向相互垂直，故圆心O处的磁感应强度大小为eq\r(2)B≈1.4T，故B正确．3.(2018·重庆市万州二中高二上期末)在地球赤道上进行实验时，用磁传感器测得赤道上P点地磁场的磁感应强度大小为B0.将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上，让N极指向正北方向，如图3所示，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1；现将条形磁铁以P点为轴旋转90°，使其N极指向正东方向，此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)()图3A．B1－B0 B．B1＋B2C.eq\r(B\o\al(02)－B\o\al(12)) D.eq\r(2B\o\al(02)＋B\o\al(12)－2B0B1)答案D解析根据题意，赤道上P点地磁场的磁感应强度大小为B0；条形磁铁N极指向正北方向时，其磁感应强度也向正北方向，故条形磁铁在P点产生的磁感应强度大小为B＝B1－B0；条形磁铁N极指向正东方向时，其磁感应强度也向正东方向，此时两个磁感线强度方向垂直，则此时P点的磁感应强度大小为B′＝eq\r(B1－B02＋B\o\al(02))＝eq\r(2B\o\al(02)＋B\o\al(12)－2B0B1)，故选D.4.六根相互绝缘的导线，在同一平面内组成四个相同的正方形，导线中通以大小相等的电流，方向如图4所示，在这四个正方形区域中，指向纸面内且磁通量最大的区域是()图4A．Ⅰ B．ⅡC．Ⅲ D．Ⅳ答案A解析以“点”代表磁场指向纸外，“叉”代表磁场指向纸内，根据安培定则分析可知，各导线在四个区域产生的磁场方向如下表所示．导线区域Ⅰ区域Ⅱ区域Ⅲ区域Ⅳ1叉叉叉叉2叉叉点点3点点点点4叉叉叉叉5叉点点叉6点点点点根据通电直导线周围的磁感线分布情况和磁场的叠加可知，指向纸面内的磁通量最大的区域是区域Ⅰ，故A正确，B、C、D错误．5．(2018·哈尔滨市第三中学期中)如图5所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B＝1T的匀强磁场中，以导线为中心、R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法正确的是()图5A．直导线中电流方向垂直纸面向里B．a点的磁感应强度为eq\r(2)T，方向向右C．b点的磁感应强度为eq\r(2)T，方向斜向下，与原匀强磁场方向成45°角D．d点的磁感应强度为0答案C解析由c点磁感应强度为0可得电流在c点产生的磁场的磁感应强度大小B′＝B＝1T，方向水平向左，由安培定则可知导线中电流方向垂直纸面向外，电流在a、b、d各点产生的磁场方向分别为向右、向下、向上，且磁感应强度大小均为1T，故对于a点，Ba＝2T，对于b点，Bb＝eq\r(2)T，方向斜向下，与原匀强磁场方向成45°角，对于d点，Bd＝eq\r(2)T，方向斜向上，与原匀强磁场方向成45°角，故C正确．6.(多选)(2018·汕头市潮阳实验学校期末)如图6所示，三角形线框ABC与长直导线MN彼此绝缘，AB∥MN，且线框被导线分成面积相等的两部分，当导线中通有由N到M的恒定电流I时，下列说法正确的是()图6A．穿过三角形线框的磁通量为0B．穿过三角形线框的磁通量一定不为0C．穿过三角形线框的磁通量可能为0D．导线MN向左移动少许，穿过三角形线框的磁通量可能为0答案BD解析根据安培定则可知穿过线框右侧的磁场向里、穿过左侧的磁场向外．但通电导线MN左侧的线框部分比右侧部分处的磁感应强度大，根据磁通量概念可知穿过左侧部分的磁通量大于右侧的，则穿过线框的磁通量不为0，导线MN向左移动少许可能使两侧的磁通量等大而反向、合磁通量为0，选项B、D对，A、C错．7.如图7所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环中心且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为()图7A．Φa>ΦbB．Φa<ΦbC．Φa＝ΦbD．不能比较答案A解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内、外磁感线的条数相同；②磁铁内、外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏．两个同心放置的同平面的金属圆环与条形磁铁垂直且条形磁铁在圆环内时，通过圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa<Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a<Φ出b，所以穿过两圆环的磁通量Φa>Φb，故A正确．8．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图8所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针．实验中可能观察到的现象是()图8A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转答案C解析根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B匝数多少，无论线圈A中电池多少，都不能在线圈B中产生感应电流，选项A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确，D错误．9．如图9所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()图9A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动D．将电键突然断开的瞬间答案A解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流产生；同样，将电键断开的瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流．10．如图10所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中(范围足够大)，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流()图10A．向左平动 B．向右平动C．绕O1O2转动 D．向上或向下平动答案C解析当线圈向左、向右、向上、向下等方向平动时穿过线圈的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项A、B、D错误；当线圈绕O1O2转动时穿过线圈的磁通量发生变化，会产生感应电流，选项C正确．11．(多选)如图11所示，矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中能使线圈产生感应电流的是()图11A．以bc边为轴转动90° B．以ad边为轴转动90°C．将线圈向下平移 D．将线圈向上平移答案AB解析以bc边为轴转动90°和以ad为轴转动90°的过程，穿过矩形线圈的磁通量都发生变化，而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量均不变，根据产生感应电流的条件可知A、B正确，C、D错误．12.如图12所示为一水平放置的条形磁铁，一闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐．当线框由图中位置Ⅰ经过中间位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，穿过线框的磁通量变化情况为()图12A．不发生变化B．先减少后增加C．先增加后减少D．不能确定答案B解析条形磁铁的磁感线分布如图所示，两端磁感线分布密集，中间磁感线分布稀疏，线框在位置Ⅱ时磁通量最小，故从Ⅰ经Ⅱ到Ⅲ，磁通量先减少后增加，选项B正确．二、非选择题13．如图13所示，矩形线圈的面积为0.2m2，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角，求：图13(1)穿过线圈的磁通量是多大；(2)当线圈从图示位置绕ab边转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少．答案(1)0.01Wb(2)增大了0.01Wb或减小了0.02Wb解析(1)穿过线圈的磁通量为：Φ＝BSsin30°＝0.1×0.2×eq\f(1,2)Wb＝0.01Wb.(2)若线圈逆时针方向转过60°，则此时穿过线圈的磁通量Φ′＝BS＝0.02Wb那么ΔΦ＝Φ′－Φ＝0.01Wb若线圈顺时针方向转过60°，则此时穿过线圈的磁通量Φ″＝－BSsin30°＝－0.01Wb那么ΔΦ′＝Φ″－Φ＝－0.02Wb.14．如图14所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆形线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r,10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为eq\f(r,2)，1匝．图14(1)在磁感应强度B减为eq\f(B,2)的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了eq\f(Bπr2,2)(2)减少了eq\f(1,4)Bπr2减少了eq\f(1,2)Bπr2解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样．ΔΦ＝(eq\f(B,2)－B)·πr2＝－eq\f(Bπr2,2