2024-2025學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)3幾種常見的磁澄時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-11

PAGE7-幾種常見的磁場(chǎng)(20分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.關(guān)于磁感線,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.兩條磁感線的空隙處肯定不存在磁場(chǎng)B.磁感線總是從N極到S極C.磁感線上隨意一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一樣D.兩個(gè)磁場(chǎng)疊加的區(qū)域,磁感線就可能相交【解析】選C。由于磁感線是形象描述磁場(chǎng)的假想的線,空隙處存在磁場(chǎng),A錯(cuò)誤;磁感線上隨意一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,即小磁針N極受力的方向,C正確;磁鐵外部的磁感線從N極指向S極,內(nèi)部從S極指向N極,磁感線是閉合曲線,B錯(cuò)誤;磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱,磁感線密集處磁場(chǎng)強(qiáng),磁感線稀疏處磁場(chǎng)弱,磁感線在空間不相交,D錯(cuò)誤。2.(多選)如圖所示,處在豎直平面的環(huán)形導(dǎo)線圈的正中心有一個(gè)小磁針a,在圓環(huán)外側(cè)有一小磁針b,a、b與圓環(huán)都處于同一豎直面內(nèi),當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流時(shí)(不考慮地磁場(chǎng)影響和兩小磁針間的作用),則 ()A.小磁針a的N極向里轉(zhuǎn)動(dòng)B.小磁針a的N極向外轉(zhuǎn)動(dòng)C.小磁針b的N極向里轉(zhuǎn)動(dòng)D.小磁針b的N極向外轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】選A、D。依據(jù)右手螺旋定則知,環(huán)形電流內(nèi)部的磁場(chǎng)方向向里,外部的磁場(chǎng)方向向外,則小磁針a的N極向里偏轉(zhuǎn),小磁針b的N極向外轉(zhuǎn)動(dòng)。故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。3.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一根長(zhǎng)通電直導(dǎo)線,電流的方向垂直于紙面對(duì)里,如圖所示,a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn),在這四點(diǎn)中 ()A.b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大【解析】選C。如圖所示,由矢量疊加原理可求出各點(diǎn)的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,可見b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,B、D項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn),且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流,a、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點(diǎn),c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同D.a、c兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【解析】選C。依據(jù)安培定則推斷磁場(chǎng)方向,再結(jié)合矢量的合成學(xué)問(wèn)求解。依據(jù)安培定則推斷:兩直線電流在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直于MN向下,O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)對(duì)稱性,c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故C選項(xiàng)正確;a、c兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(多選)關(guān)于安培分子電流假說(shuō),下列說(shuō)法正確的是 ()A.假說(shuō)的依據(jù)是安培通過(guò)精密儀器視察到了分子電流B.假說(shuō)揭示了靜止的電荷也可以產(chǎn)生磁場(chǎng)C.磁體的磁場(chǎng)是電荷的運(yùn)動(dòng)形成的分子電流產(chǎn)生的D.一根鐵棒不顯磁性是因?yàn)榉肿与娏魅∠螂s亂【解析】選C、D。安培依據(jù)通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁鐵的相像提出在分子內(nèi)部存在一種環(huán)形電流,使每個(gè)分子成為一個(gè)小磁針,沒(méi)有視察到分子電流,故A錯(cuò)誤;靜止電荷之間的相互作用力是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的,故B錯(cuò)誤;“分子電流”并不是專指分子內(nèi)部存在環(huán)形電流,分子電流假說(shuō)揭示了磁體的磁場(chǎng)與電流的磁場(chǎng)具有共同的本質(zhì),即磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)形成的,故C正確;未被磁化的物體,分子電流的方向特別紊亂,對(duì)外不顯磁性;磁化時(shí),分子電流的方向大致相同,于是對(duì)外界顯示出磁性,故D正確。5.(多選)如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針的上方,并與磁針指向平行,能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者,那么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【解析】選B、C。向右飛行的正離子束和向左飛行的負(fù)離子束相當(dāng)于向右的電流;向左飛行的正離子束和向右飛行的負(fù)離子束相當(dāng)于向左的電流,選B、C。6.如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的n匝正方形線框abcd內(nèi)部有一邊長(zhǎng)為的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,下列說(shuō)法正確的是 ()A.穿過(guò)線框abcd的磁通量為BL2B.穿過(guò)線框abcd的磁通量為nBL2C.穿過(guò)線框abcd的磁通量為D.穿過(guò)線框abcd的磁通量為【解析】選C。要找有磁感線穿過(guò)的有效面積,磁通量也可理解為穿過(guò)某面積的磁感線的條數(shù),磁通量與匝數(shù)無(wú)關(guān)。二、非選擇題(14分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.如圖所示,有一個(gè)垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T,磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為1.0cm?，F(xiàn)在紙面內(nèi)先后放上圓線圈,圓心均在O處,A線圈半徑為1.0cm,10匝;B線圈半徑為2.0cm,1匝(1)若磁場(chǎng)方向不變,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減為0.4T的過(guò)程中,線圈A和B中磁通量各變更多少?(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,在磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中,線圈C中的磁通量變更多少?【解析】(1)A線圈的面積為:SA=π,磁通量的變更量是指計(jì)算1匝線圈的變更量,因此在磁感應(yīng)強(qiáng)度B削減為0.4T的過(guò)程中,A線圈的磁通量變更量為:ΔΦA(chǔ)=ΔBSA=1.256×10-4Wb,即A線圈的磁通量削減了1.256×10-4Wb;B線圈有磁場(chǎng)穿過(guò)的有效面積SB=SA,則在磁感應(yīng)強(qiáng)度B削減為0.4T的過(guò)程中,B線圈的磁通量變更量等于A線圈的磁通量變更量,即B線圈的磁通量也削減了1.256×10-4Wb;(2)C線圈的面積為:SC=π,當(dāng)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中,C中的磁通量變更了:ΔΦC=(Bcos30°-B)SC=-8.414×10-6Wb,即C中的磁通量削減了8.414×10-6Wb。答案:(1)都削減了1.256×10-4Wb(2)削減了8.414×10-6Wb(25分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分)1.(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說(shuō)法正確的是()A.二者均為假想的線,事實(shí)上并不存在B.試驗(yàn)中常用鐵屑來(lái)模擬磁感線形態(tài),因此磁感線是真實(shí)存在的C.隨意兩條磁感線不相交,電場(chǎng)線也是D.磁感線是閉合曲線,電場(chǎng)線是不閉合的【解析】選A、C、D。磁感線的特點(diǎn):①磁感線上隨意一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,即小磁針N極受力的方向。②磁鐵外部的磁感線從N極指向S極,內(nèi)部從S極指向N極,磁感線是閉合曲線。③磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱,磁感線密集處磁場(chǎng)強(qiáng),磁感線稀疏處磁場(chǎng)弱。④磁感線在空間不相交,故本題選A、C、D。2.當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流,小磁針靜止時(shí)北極指向讀者的是()【解析】選C。通電直導(dǎo)線電流從左向右,依據(jù)右手螺旋定則,則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌?chǎng)方向垂直紙面對(duì)里,所以小磁針靜止時(shí)北極背離讀者,故A錯(cuò)誤;如圖所示,依據(jù)右手螺旋定則,磁場(chǎng)的方向逆時(shí)針(從上向下看),因此小磁針靜止時(shí)北極背離讀者,故B錯(cuò)誤;環(huán)形導(dǎo)線的電流方向如圖所示,依據(jù)右手螺旋定則,則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌?chǎng)方向垂直紙面對(duì)外,所以小磁針靜止時(shí)北極指向讀者,故C正確;依據(jù)右手螺旋定則,結(jié)合電流的方向,則通電螺線管的內(nèi)部磁場(chǎng)方向?yàn)橛捎蚁蜃?則小磁針靜止時(shí)北極指向左,故D錯(cuò)誤。3.(多選)如圖所示為電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的分布圖,正確的分布圖是 ()【解析】選A、D。由安培定則可以推斷出直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,A正確、B錯(cuò)誤。C和D為環(huán)形電流,留意讓彎曲的四指指向電流的方向,可推斷出D正確、C錯(cuò)誤,故正確選項(xiàng)為A、D。4.如圖所示,通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面,第一次將金屬框由Ⅰ平移到Ⅱ,其次次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到Ⅱ,設(shè)先后兩次通過(guò)金屬框的磁通量變更分別為ΔΦ1和ΔΦ2,則 ()A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能推斷【解析】選C。通電導(dǎo)線MN四周的磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng),靠近MN處的磁場(chǎng)強(qiáng)些,磁感線密一些,遠(yuǎn)離MN處的磁感線疏一些,當(dāng)線框在Ⅰ位置時(shí),穿過(guò)平面的磁通量為ΦⅠ,當(dāng)線框平移至Ⅱ位置時(shí),磁通量為ΦⅡ,則磁通量的變更量為ΔΦ1=|ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ-ΦⅡ,當(dāng)線框翻轉(zhuǎn)到Ⅱ位置時(shí),磁感線相當(dāng)于從“反面”穿過(guò)平面,則磁通量為-ΦⅡ,則磁通量的變更量是ΔΦ2=|-ΔΦⅡ-ΔΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ,所以ΔΦ1<ΔΦ2。5.如圖所示,兩根靠近但彼此絕緣的直導(dǎo)線相互垂直,通以大小相同的電流,在哪一個(gè)區(qū)域兩根導(dǎo)線的磁場(chǎng)方向一樣且向里()A.Ⅰ區(qū) B.Ⅱ區(qū)C.Ⅲ區(qū) D.Ⅳ區(qū)【解析】選D。由右手螺旋定則可判定通電導(dǎo)線磁場(chǎng)的方向。如圖所示,“·”表示磁感線垂直紙面對(duì)外,“×”表示磁感線垂直紙面對(duì)里。所以第四象限磁場(chǎng)方向一樣且向里,故選D。6.取兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)導(dǎo)線,用其中一根繞成如圖甲所示的螺線管,當(dāng)該螺線管中通以電流大小為I的電流時(shí),測(cè)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(zhǎng)導(dǎo)線對(duì)折后繞成如圖乙所示的螺線管,并通以電流大小也為I的電流時(shí),則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 ()A.0B.0.5BC.BD.2B【解析】選A。用雙線繞成的螺線管,雙線中的電流剛好相反,其在四周空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消,所以螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0。二、非選擇題(本題共2小題,共20分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.(10分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,矩形線圈長(zhǎng)為2L,寬為L(zhǎng),起先時(shí)矩形線圈與磁場(chǎng)垂直,且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,另一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)外,若要線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°,求線圈磁通量的變更。【解析】原來(lái)的磁通量Φ1=BS=BL2轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí),由數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)可知dc邊恰好離開磁場(chǎng),此時(shí)Φ2=0ΔΦ=|Φ2-Φ1|=BL2。答案:BL28.(10分)一個(gè)面積是40cm2的導(dǎo)線框,垂