2024-2025学年高中物理第三章磁场3几种常见的磁澄时作业含解析新人教版选修3-11

PAGE7-几种常见的磁场(20分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.关于磁感线,下列说法中正确的是 ()A.两条磁感线的空隙处肯定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极C.磁感线上随意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一样D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交【解析】选C。由于磁感线是形象描述磁场的假想的线,空隙处存在磁场,A错误;磁感线上随意一点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向,即小磁针N极受力的方向,C正确;磁铁外部的磁感线从N极指向S极,内部从S极指向N极,磁感线是闭合曲线,B错误;磁感线的疏密表示磁场强弱,磁感线密集处磁场强,磁感线稀疏处磁场弱,磁感线在空间不相交,D错误。2.(多选)如图所示,处在竖直平面的环形导线圈的正中心有一个小磁针a,在圆环外侧有一小磁针b,a、b与圆环都处于同一竖直面内,当导线中通以图示方向的恒定电流时(不考虑地磁场影响和两小磁针间的作用),则 ()A.小磁针a的N极向里转动B.小磁针a的N极向外转动C.小磁针b的N极向里转动D.小磁针b的N极向外转动【解析】选A、D。依据右手螺旋定则知,环形电流内部的磁场方向向里,外部的磁场方向向外,则小磁针a的N极向里偏转,小磁针b的N极向外转动。故A、D正确,B、C错误。3.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面对里,如图所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中 ()A.b、d两点的磁感应强度相等B.a、b两点的磁感应强度相等C.c点的磁感应强度的值最小D.b点的磁感应强度的值最大【解析】选C。如图所示,由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度,可见b、d两点的磁感应强度大小相等,但方向不同,A项错误;a点的磁感应强度最大,c点的磁感应强度最小,B、D项错误,C项正确。【补偿训练】如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流,a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是 ()A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.a、c两点处的磁感应强度的方向不同【解析】选C。依据安培定则推断磁场方向,再结合矢量的合成学问求解。依据安培定则推断:两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点处的磁感应强度不为零,故A选项错误;a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故B选项错误;依据对称性,c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故C选项正确;a、c两点处的磁感应强度方向相同,故D选项错误。4.(多选)关于安培分子电流假说,下列说法正确的是 ()A.假说的依据是安培通过精密仪器视察到了分子电流B.假说揭示了静止的电荷也可以产生磁场C.磁体的磁场是电荷的运动形成的分子电流产生的D.一根铁棒不显磁性是因为分子电流取向杂乱【解析】选C、D。安培依据通电螺线管的磁场与条形磁铁的相像提出在分子内部存在一种环形电流,使每个分子成为一个小磁针,没有视察到分子电流,故A错误;静止电荷之间的相互作用力是通过电场产生的,故B错误;“分子电流”并不是专指分子内部存在环形电流,分子电流假说揭示了磁体的磁场与电流的磁场具有共同的本质,即磁场都是由电荷的运动形成的,故C正确;未被磁化的物体,分子电流的方向特别紊乱,对外不显磁性;磁化时,分子电流的方向大致相同,于是对外界显示出磁性,故D正确。5.(多选)如图所示,一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方,并与磁针指向平行,能使小磁针的N极转向读者,那么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【解析】选B、C。向右飞行的正离子束和向左飞行的负离子束相当于向右的电流;向左飞行的正离子束和向右飞行的负离子束相当于向左的电流,选B、C。6.如图所示,边长为L的n匝正方形线框abcd内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,下列说法正确的是 ()A.穿过线框abcd的磁通量为BL2B.穿过线框abcd的磁通量为nBL2C.穿过线框abcd的磁通量为D.穿过线框abcd的磁通量为【解析】选C。要找有磁感线穿过的有效面积,磁通量也可理解为穿过某面积的磁感线的条数,磁通量与匝数无关。二、非选择题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.如图所示,有一个垂直于纸面对里的匀强磁场,磁感应强度B=0.8T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1.0cm。现在纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1.0cm,10匝;B线圈半径为2.0cm,1匝(1)若磁场方向不变,在磁感应强度B减为0.4T的过程中,线圈A和B中磁通量各变更多少?(2)若磁感应强度大小不变,在磁场方向转过30°角的过程中,线圈C中的磁通量变更多少?【解析】(1)A线圈的面积为:SA=π,磁通量的变更量是指计算1匝线圈的变更量,因此在磁感应强度B削减为0.4T的过程中,A线圈的磁通量变更量为:ΔΦA=ΔBSA=1.256×10-4Wb,即A线圈的磁通量削减了1.256×10-4Wb;B线圈有磁场穿过的有效面积SB=SA,则在磁感应强度B削减为0.4T的过程中,B线圈的磁通量变更量等于A线圈的磁通量变更量,即B线圈的磁通量也削减了1.256×10-4Wb;(2)C线圈的面积为:SC=π,当磁场转过30°角的过程中,C中的磁通量变更了:ΔΦC=(Bcos30°-B)SC=-8.414×10-6Wb,即C中的磁通量削减了8.414×10-6Wb。答案:(1)都削减了1.256×10-4Wb(2)削减了8.414×10-6Wb(25分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是()A.二者均为假想的线,事实上并不存在B.试验中常用铁屑来模拟磁感线形态,因此磁感线是真实存在的C.随意两条磁感线不相交,电场线也是D.磁感线是闭合曲线,电场线是不闭合的【解析】选A、C、D。磁感线的特点:①磁感线上随意一点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向,即小磁针N极受力的方向。②磁铁外部的磁感线从N极指向S极,内部从S极指向N极,磁感线是闭合曲线。③磁感线的疏密表示磁场强弱,磁感线密集处磁场强,磁感线稀疏处磁场弱。④磁感线在空间不相交,故本题选A、C、D。2.当导线中分别通以图示方向的电流,小磁针静止时北极指向读者的是()【解析】选C。通电直导线电流从左向右,依据右手螺旋定则,则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面对里,所以小磁针静止时北极背离读者,故A错误;如图所示,依据右手螺旋定则,磁场的方向逆时针(从上向下看),因此小磁针静止时北极背离读者,故B错误;环形导线的电流方向如图所示,依据右手螺旋定则,则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面对外,所以小磁针静止时北极指向读者,故C正确;依据右手螺旋定则,结合电流的方向,则通电螺线管的内部磁场方向为由右向左,则小磁针静止时北极指向左,故D错误。3.(多选)如图所示为电流产生磁场的分布图,正确的分布图是 ()【解析】选A、D。由安培定则可以推断出直线电流产生的磁场方向,A正确、B错误。C和D为环形电流,留意让弯曲的四指指向电流的方向,可推断出D正确、C错误,故正确选项为A、D。4.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,其次次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变更分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则 ()A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能推断【解析】选C。通电导线MN四周的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些,当线框在Ⅰ位置时,穿过平面的磁通量为ΦⅠ,当线框平移至Ⅱ位置时,磁通量为ΦⅡ,则磁通量的变更量为ΔΦ1=|ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ-ΦⅡ,当线框翻转到Ⅱ位置时,磁感线相当于从“反面”穿过平面,则磁通量为-ΦⅡ,则磁通量的变更量是ΔΦ2=|-ΔΦⅡ-ΔΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ,所以ΔΦ1<ΔΦ2。5.如图所示,两根靠近但彼此绝缘的直导线相互垂直,通以大小相同的电流,在哪一个区域两根导线的磁场方向一样且向里()A.Ⅰ区 B.Ⅱ区C.Ⅲ区 D.Ⅳ区【解析】选D。由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向。如图所示,“·”表示磁感线垂直纸面对外,“×”表示磁感线垂直纸面对里。所以第四象限磁场方向一样且向里,故选D。6.取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图甲所示的螺线管,当该螺线管中通以电流大小为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乙所示的螺线管,并通以电流大小也为I的电流时,则在螺线管内中部的磁感应强度大小为 ()A.0B.0.5BC.BD.2B【解析】选A。用双线绕成的螺线管,双线中的电流刚好相反,其在四周空间产生的磁场相互抵消,所以螺线管内中部的磁感应强度为0。二、非选择题(本题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(10分)如图所示,匀强磁场磁感应强度为B,矩形线圈长为2L,宽为L,起先时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场中,另一半在匀强磁场外,若要线圈以ab边为轴转动60°,求线圈磁通量的变更。【解析】原来的磁通量Φ1=BS=BL2转过60°时,由数学学问可知dc边恰好离开磁场,此时Φ2=0ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BL2。答案:BL28.(10分)一个面积是40cm2的导线框,垂