高中物理 3.3 几种常见的磁场练习 新人教版选修3-1

【成才之路】版高中物理3.3几种常见的磁场练习新人教版选修3-1基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布越密的地方，同一通电导线所受的磁场力也越大答案：C解析：电场线与磁感应线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错。两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错。电场线起始于正电荷、终止于负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C对。电场线越密，表示该处电场越强，同一试探电荷在此处受电场力越大；磁感线越密，表示该处磁场越强，但通电导线受到的磁场力大小还与通电导线方向和导线中的电流方向和大小有关，故电流受到的磁场力不一定大，D错。2．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是()A．两棒均显磁性B．两棒均不显磁场C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性答案：C解析：甲棒中分子电流杂乱无章，分子电流的磁场相互抵消，对外不显磁性；乙棒中分子电流取向大致一致，分子电流的磁场相互叠加，对外显示出较强的磁性。C正确。3.如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为()答案：C解析：由磁感线的疏密程度表示B的大小，因沿z轴方向B先减小后增大，故最有可能的为C图。4．(银川一中～学年高二上学期期末)如图所示的磁场中，与磁场方向垂直放置一个含有铁芯的小通电螺线管，给螺线管通以如图所示的电流，则螺线管的运动情况为()A．P端向外Q端向里旋转 B．P端向里Q端向外旋转C．PQ将上下平动 D．PQ将左右平行答案：A解析：通电螺线管的磁场分布与条件磁铁相似，所以Q相当于磁铁的N极，所以Q端向里旋转，故选A。5．下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是()答案：BC解析：根据安培定则可判定B、C选项正确。6.如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于北、南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中正确的是()A．带同种电荷 B．带异种电荷C．B带正电 D．A带正电答案：BD解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场。由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电。所以D选项正确。二、非选择题7.如图所示线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ＝________。答案：BScosθ解析：线圈平面abcd与磁感应强度B方向不垂直，不能直接用Φ＝BS计算，处理时可以用不同的方法。方法一：把S投影到与B垂直的方向，即水平方向，如图中a′b′cd，S⊥＝Scosθ，故Φ＝BS⊥＝BScosθ。方法二：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcosθ，故Φ＝B⊥S＝BScosθ。8.有两个固定的完全相同的通电圆环，通过的电流大小相同，方向如图所示，其中一个位于竖直平面内，另一个位于水平平面内，每个圆环中的电流在它们的共同圆心O处产生的磁感应强度大小均为B，求：O点总磁感应强度的大小？答案：eq\r(2)B解析：O点总磁感应强度为每个圆环上电流所产生的磁感应强度的矢量和。由安培定则知，水平面内圆环电流在O点产生的磁场竖直向下，竖直平面内的圆环电流在O点产生的磁场垂直纸面向外，两者相互垂直。所以B合＝eq\r(B2＋B2)＝eq\r(2)B。能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是()A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtanθB．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcosθC．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了答案：C解析：回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误。2．(泰安市～学年高二上学期检测)如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是()A．a B．bC．c D．d答案：C解析：依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知C正确。3．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺旋管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()A．0 B．0.5BC．B D．2B答案：A解析：用双线绕成的螺丝管，双线中的电流刚好相反，其在周围空间产生的磁场相互抵消，所以螺线管内部磁感应强度为零。4．如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是()A．通过abcd平面的磁通量大小为L2·BB．通过dcFE平面的磁通量大小为eq\f(\r(2),2)L2·BC．通过abFE平面的磁通量大小为零D．通过整个三棱柱的磁通量为零答案：BCD解析：根据Φ＝B·S⊥，因此通过abcd平面的磁通量Φ＝BL2sin45°＝eq\f(\r(2),2)BL2，A错误；平面dcFE⊥B，而dc＝L，cF＝Lsin45°＝eq\f(\r(2),2)L，所以平面dcFE的面积S＝dc·cF＝eq\f(\r(2),2)L2，因而Φ′＝B·S＝eq\f(\r(2),2)BL2，B正确；平面abFE在B的垂直方向上的投影面积为零，所以通过的磁通量为零，C正确；虽然磁通量是标量，但有正、负，若规定磁感线从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么磁感线由三棱柱内表面穿出时的磁通量为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确。5．如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是()A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束 D．向左飞行的负离子束答案：BC解析：小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向。题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外。由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动。故正确答案为B、C。二、非选择题6．如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似于打点计时器，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。请回答以下问题：(1)当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为________极，小磁铁的下端为________极。(2)你认为这种充气泵是利用直流电好，还是利用交流电好？答案：________。(3)缠绕电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯最好用________材料制作。答案：(1)SN(2)交流电(3)软磁性解析：(1)由安培定则可以判断出电磁铁上端为S极，小磁铁下端为N极。(2)如果用直流电，小磁铁要么被吸引不放，要么被排斥远离，无法进行连续的充气，故用交流电好。(3)因为需要连续充气，所以应该用软磁性材料制作。7．已知北京地面处的地磁场水平分量约为3×10－5T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如下图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向