2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波1磁場(chǎng)及其描述課時(shí)練習(xí)含解析魯科版必修3

PAGE7-磁場(chǎng)及其描述(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述,下列說法中正確的是()A.磁感線總是從磁鐵的N極動(dòng)身,到S極終止的B.磁感線可以形象地描述各磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一樣C.磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示,因而是真實(shí)存在的D.兩個(gè)磁場(chǎng)的疊加區(qū)域,磁感線可能相交【解析】選B。磁鐵內(nèi)部磁感線從S極到N極,A錯(cuò)誤;磁感線上每一點(diǎn)切線方向表示磁場(chǎng)方向,磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,小磁針靜止時(shí)北極受力方向和北極靜止時(shí)指向均為磁場(chǎng)方向,B正確。磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假設(shè)的一組有方向的閉合的曲線,事實(shí)上并不存在,C錯(cuò)誤;疊加區(qū)域合磁場(chǎng)的方向也具有唯一性,故磁感線不行能相交,D錯(cuò)誤。2.在磁場(chǎng)中的同一位置放置一條直導(dǎo)線,導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)方向垂直,則下列描述導(dǎo)線受到的安培力F的大小與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系圖像正確的是 ()【解析】選A。依據(jù)題意,導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直,則導(dǎo)線受到的安培力的大小與通過導(dǎo)線的電流大小之間的關(guān)系滿意F=BIL,故A正確B、C、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】先后在磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)引入長(zhǎng)度相等的短直導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直。如圖所示,圖中a,b兩圖線分別表示在磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)導(dǎo)線所受的力F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系。下列說法中正確的是 ()A.A、B兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相等B.A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.無法比較磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小【解析】選B。導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F=IBL=BL·I,對(duì)于題圖給出的F-I圖線,直線的斜率k=BL,由圖可知ka>kb,又因A、B兩處導(dǎo)線的長(zhǎng)度L相同,故A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,則B正確,A、C、D錯(cuò)誤。3.如圖所示,假設(shè)將一個(gè)小磁針放在地球的北極點(diǎn)上,那么小磁針的N極將 ()A.指北B.指南C.豎直向上D.豎直向下【解析】選D。地磁場(chǎng)的分布規(guī)律與條形磁鐵類似,在地理北極旁邊,地磁場(chǎng)豎直向下,此處小磁針的N極應(yīng)豎直向下,D對(duì)?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖所示,小磁針的指向正確的是 ()【解題指南】解答此類問題應(yīng)留意以下兩點(diǎn):(1)明確通電螺線管和通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)方向的判定方法。(2)用磁感線的特點(diǎn)來解決此類問題?！窘馕觥窟xA、B、D。小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)樵撎幋艌?chǎng)方向,由安培定則可知A中螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)方向向左,A正確;B中赤道處的磁場(chǎng)方向由南向北,B正確;C中小磁針?biāo)谔幍拇艌?chǎng)方向向下,C錯(cuò)誤;D中U形磁體間的磁場(chǎng)向右,D正確。4.如圖所示是“超導(dǎo)磁懸浮”現(xiàn)象,懸浮在空中的是一塊重力為G的永久磁鐵,下方是超導(dǎo)體,則下列說法正確的是 ()A.懸浮磁體受到的懸浮力大于重力GB.懸浮磁體受到的懸浮力等于重力GC.懸浮磁體對(duì)超導(dǎo)體的力小于重力GD.超導(dǎo)體對(duì)桌面的壓力等于重力G【解析】選B。懸浮磁體處于靜止?fàn)顟B(tài),故受到的懸浮力等于重力G,A錯(cuò)誤,B正確;依據(jù)牛頓第三定律,懸浮磁體對(duì)超導(dǎo)體的力等于重力G,故C錯(cuò)誤;超導(dǎo)體對(duì)桌面的壓力等于超導(dǎo)體和懸浮磁體的重力之和,應(yīng)大于G,故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】假如你看過中心電視臺(tái)體育頻道的象棋講座,就會(huì)發(fā)覺棋子都是由磁性材料制成的。棋子不會(huì)掉下來是因?yàn)?()A.質(zhì)量小,重力可以忽視不計(jì)B.受到棋盤對(duì)它向上的靜摩擦力C.棋盤對(duì)它的吸引力與重力平衡D.它一方面受到棋盤的吸引力,另一方面還受到空氣的浮力【解析】選B。磁性棋子受到棋盤的吸引力而對(duì)棋盤產(chǎn)生壓力,棋盤對(duì)棋子有彈力,重力使棋子有向下滑動(dòng)的趨勢(shì),因此棋子受到棋盤對(duì)它向上的靜摩擦力,此力和重力平衡,使棋子不會(huì)掉下來(由于空氣浮力遠(yuǎn)小于重力,故可以忽視不計(jì)),選項(xiàng)B正確。5.如圖所示為一通電螺線管,a、b、c分別是通電螺線管內(nèi)、外的三點(diǎn),則三點(diǎn)中磁感線最密處為 ()A.a處B.b處C.c處D.無法推斷【解析】選A。通電螺線管的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵,內(nèi)部最強(qiáng),兩端稍弱,外部的中間部分最弱,選項(xiàng)A正確。【加固訓(xùn)練】如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)下掛一鐵球,將彈簧測(cè)力計(jì)緩慢向上移動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) ()A.不變B.漸漸減小C.先減小再增大D.先增大再減小【解析】選B。彈簧測(cè)力計(jì)向上移動(dòng)時(shí),鐵球受到的磁場(chǎng)力漸漸減小,因此彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小。選項(xiàng)B正確。6.如圖所示,兩根特別靠近且相互垂直并相互絕緣的長(zhǎng)直導(dǎo)線,當(dāng)通以如圖所示方向的電流時(shí),電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線所在平面內(nèi)的哪個(gè)區(qū)域內(nèi)方向是一樣且向里的 ()A.區(qū)域ⅠB.區(qū)域ⅡC.區(qū)域Ⅲ D.區(qū)域Ⅳ【解析】選A。由安培定則可知,I1電流在其上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里,I2電流在其右方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里,故只有在區(qū)域Ⅰ,兩個(gè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)才都向里,選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(10分)我國(guó)某地的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平重量是3.0×10-5T,豎直重量是4.0×10-5T,問:該地磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少?方向如何?【解析】依據(jù)題意可知,依據(jù)合成法則,則有:B=5×10-5T,與水平方向夾角的正切值為:tanθ=;方向與水平方向成53°角向下。答案:5.0×10-5T與水平方向成53°角向下8.(14分)如圖所示是試驗(yàn)室里用來測(cè)量磁場(chǎng)力的一種儀器——電流天平,某同學(xué)在試驗(yàn)室里,用電流天平測(cè)算通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度,他測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄如下所示,請(qǐng)你算出通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。已知:CD段導(dǎo)線長(zhǎng)度為4×10-2m,天平平衡時(shí)鉤碼重力為4×10-5N,通過導(dǎo)線的電流為0.5A【解析】由題意知,I=0.5A,G=4×10-5N,L=4×10-2m。電流天平平衡時(shí),導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大小等于鉤碼的重力,即F=G。由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B=得B==T=2.0×10-3T所以,通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0×10-3T。答案:2.0×10-3T(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示為某種用來束縛原子的磁場(chǎng)的磁感線分布狀況,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大小的變更最有可能為 ()【解析】選C。磁感線的疏密程度表示B的大小,沿z軸正方向B先減小后增大,故最有可能的為圖C。10.(6分)(多選)家用照明電路中的兩根導(dǎo)線是相互平行的,當(dāng)用電器正常工作時(shí),兩根導(dǎo)線中有如圖所示的大小、方向周期性變更的電流,關(guān)于兩根導(dǎo)線之間的作用力,下列說法正確的是 ()A.兩根導(dǎo)線之間始終沒有作用力B.火線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)零線產(chǎn)生力的作用,但火線不會(huì)受到力的作用C.兩根導(dǎo)線之間有時(shí)有作用力,有時(shí)沒有D.零線對(duì)火線有作用力時(shí),火線對(duì)零線也肯定有作用力【解析】選C、D。零線與火線中的電流始終等大反向,當(dāng)火線中有電流時(shí),零線中也有電流,此時(shí)火線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)零線產(chǎn)生力的作用,反過來零線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)對(duì)火線產(chǎn)生力的作用;在某些時(shí)刻,火線和零線中的電流均為零,則此時(shí)兩根導(dǎo)線之間沒有力的作用。故選項(xiàng)C、D正確。11.(6分)(多選)如圖,紙面內(nèi)有兩條相互垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點(diǎn),它們相對(duì)于L2對(duì)稱。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面對(duì)外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面對(duì)外,則 ()A.流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0B.流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0C.流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0D.流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0【解析】選A、C。由對(duì)稱性可知,流經(jīng)L1的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,設(shè)為B1,流經(jīng)L2的電流在a、b兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等但方向相反,設(shè)其大小為B2,由磁場(chǎng)疊加原理有B0-B1-B2=,B0-B1+B2=,聯(lián)立解得B1=,B2=,所以A、C正確,B、D錯(cuò)誤。12.(22分)在強(qiáng)弱勻稱的磁場(chǎng)(各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向均相同的磁場(chǎng))中長(zhǎng)為2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放置,當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí),它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10-3N,問:(1)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大?(2)若電流不變,導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1cm,則它受到的磁場(chǎng)力和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度各是多少?(3)若導(dǎo)線長(zhǎng)度不變,電流增大為5A,則它受到的磁場(chǎng)力和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度各是多少?【解析】(1)依據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義可得B==T=0.1T。(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身確定,不因?qū)?/p>