2024-2025學年新教材高中物理第5章初識電磁場與電磁波1磁場及其描述課時練習含解析魯科版必修3

PAGE7-磁場及其描述(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關于磁場和磁感線的描述,下列說法中正確的是()A.磁感線總是從磁鐵的N極動身,到S極終止的B.磁感線可以形象地描述各磁場的強弱和方向,它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一樣C.磁感線可以用細鐵屑來顯示,因而是真實存在的D.兩個磁場的疊加區(qū)域,磁感線可能相交【解析】選B。磁鐵內部磁感線從S極到N極,A錯誤;磁感線上每一點切線方向表示磁場方向,磁感線的疏密表示磁場的強弱,小磁針靜止時北極受力方向和北極靜止時指向均為磁場方向,B正確。磁感線是為了形象地描述磁場而假設的一組有方向的閉合的曲線,事實上并不存在,C錯誤;疊加區(qū)域合磁場的方向也具有唯一性,故磁感線不行能相交,D錯誤。2.在磁場中的同一位置放置一條直導線,導線的方向與磁場方向垂直,則下列描述導線受到的安培力F的大小與通過導線的電流I的關系圖像正確的是 ()【解析】選A。依據題意,導線方向與磁場方向垂直,則導線受到的安培力的大小與通過導線的電流大小之間的關系滿意F=BIL,故A正確B、C、D錯誤?！炯庸逃柧殹肯群笤诖艌鲋蠥、B兩點引入長度相等的短直導線,導線與磁場方向垂直。如圖所示,圖中a,b兩圖線分別表示在磁場中A、B兩點導線所受的力F與通過導線的電流I的關系。下列說法中正確的是 ()A.A、B兩點磁感應強度相等B.A點的磁感應強度大于B點的磁感應強度C.A點的磁感應強度小于B點的磁感應強度D.無法比較磁感應強度的大小【解析】選B。導線受到的磁場力F=IBL=BL·I,對于題圖給出的F-I圖線,直線的斜率k=BL,由圖可知ka>kb,又因A、B兩處導線的長度L相同,故A點的磁感應強度大于B點的磁感應強度,則B正確,A、C、D錯誤。3.如圖所示,假設將一個小磁針放在地球的北極點上,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。地磁場的分布規(guī)律與條形磁鐵類似,在地理北極旁邊,地磁場豎直向下,此處小磁針的N極應豎直向下,D對?！炯庸逃柧殹?多選)如圖所示,小磁針的指向正確的是 ()【解題指南】解答此類問題應留意以下兩點:(1)明確通電螺線管和通電直導線產生磁場方向的判定方法。(2)用磁感線的特點來解決此類問題。【解析】選A、B、D。小磁針靜止時N極的指向為該處磁場方向,由安培定則可知A中螺線管內的磁場方向向左,A正確;B中赤道處的磁場方向由南向北,B正確;C中小磁針所在處的磁場方向向下,C錯誤;D中U形磁體間的磁場向右,D正確。4.如圖所示是“超導磁懸浮”現象,懸浮在空中的是一塊重力為G的永久磁鐵,下方是超導體,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.懸浮磁體對超導體的力小于重力GD.超導體對桌面的壓力等于重力G【解析】選B。懸浮磁體處于靜止狀態(tài),故受到的懸浮力等于重力G,A錯誤,B正確;依據牛頓第三定律,懸浮磁體對超導體的力等于重力G,故C錯誤;超導體對桌面的壓力等于超導體和懸浮磁體的重力之和,應大于G,故D錯誤?！炯庸逃柧殹考偃缒憧催^中心電視臺體育頻道的象棋講座,就會發(fā)覺棋子都是由磁性材料制成的。棋子不會掉下來是因為 ()A.質量小,重力可以忽視不計B.受到棋盤對它向上的靜摩擦力C.棋盤對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棋盤產生壓力,棋盤對棋子有彈力,重力使棋子有向下滑動的趨勢,因此棋子受到棋盤對它向上的靜摩擦力,此力和重力平衡,使棋子不會掉下來(由于空氣浮力遠小于重力,故可以忽視不計),選項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、外的三點,則三點中磁感線最密處為 ()A.a處B.b處C.c處D.無法推斷【解析】選A。通電螺線管的磁場類似于條形磁鐵,內部最強,兩端稍弱,外部的中間部分最弱,選項A正確?！炯庸逃柧殹咳鐖D所示,彈簧測力計下掛一鐵球,將彈簧測力計緩慢向上移動時,彈簧測力計的示數 ()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。彈簧測力計向上移動時,鐵球受到的磁場力漸漸減小,因此彈簧測力計的示數減小。選項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直導線,當通以如圖所示方向的電流時,電流所產生的磁場在導線所在平面內的哪個區(qū)域內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電流在其上方產生的磁場方向垂直紙面對里,I2電流在其右方產生的磁場方向向里,故只有在區(qū)域Ⅰ,兩個電流產生的磁場才都向里,選項A正確,B、C、D錯誤。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要標明單位)7.(10分)我國某地的地磁場的磁感應強度的水平重量是3.0×10-5T,豎直重量是4.0×10-5T,問:該地磁感應強度的大小是多少?方向如何?【解析】依據題意可知,依據合成法則,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)如圖所示是試驗室里用來測量磁場力的一種儀器——電流天平,某同學在試驗室里,用電流天平測算通電螺線管中的磁感應強度,他測得的數據記錄如下所示,請你算出通電螺線管中的磁感應強度B。已知:CD段導線長度為4×10-2m,天平平衡時鉤碼重力為4×10-5N,通過導線的電流為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,導線所受磁場力的大小等于鉤碼的重力,即F=G。由磁感應強度的定義式B=得B==T=2.0×10-3T所以,通電螺線管中的磁感應強度為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的磁感線分布狀況,以O點為坐標原點,沿z軸正方向磁感應強度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線是相互平行的,當用電器正常工作時,兩根導線中有如圖所示的大小、方向周期性變更的電流,關于兩根導線之間的作用力,下列說法正確的是 ()A.兩根導線之間始終沒有作用力B.火線中電流產生的磁場會對零線產生力的作用,但火線不會受到力的作用C.兩根導線之間有時有作用力,有時沒有D.零線對火線有作用力時,火線對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,當火線中有電流時,零線中也有電流,此時火線中電流產生的磁場會對零線產生力的作用,反過來零線中電流產生的磁場也會對火線產生力的作用;在某些時刻,火線和零線中的電流均為零,則此時兩根導線之間沒有力的作用。故選項C、D正確。11.(6分)(多選)如圖,紙面內有兩條相互垂直的長直絕緣導線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,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中,外磁場的磁感應強度大小為B0,方向垂直于紙面對外。已知a、b兩點的磁感應強度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面對外,則 ()A.流經L1的電流在b點產生的磁感應強度大小為B0B.流經L1的電流在a點產生的磁感應強度大小為B0C.流經L2的電流在b點產生的磁感應強度大小為B0D.流經L2的電流在a點產生的磁感應強度大小為B0【解析】選A、C。由對稱性可知,流經L1的電流在a、b兩點產生的磁感應強度大小相等,設為B1,流經L2的電流在a、b兩點產生的磁感應強度大小相等但方向相反,設其大小為B2,由磁場疊加原理有B0-B1-B2=,B0-B1+B2=,聯立解得B1=,B2=,所以A、C正確,B、D錯誤。12.(22分)在強弱勻稱的磁場(各點的磁感應強度大小、方向均相同的磁場)中長為2cm的通電導線垂直磁場方向放置,當通過導線的電流為2A時,它受到的磁場力大小為4×10-3N,問:(1)該處的磁感應強度B是多大?(2)若電流不變,導線長度減小到1cm,則它受到的磁場力和該處的磁感應強度各是多少?(3)若導線長度不變,電流增大為5A,則它受到的磁場力和該處的磁感應強度各是多少?【解析】(1)依據磁感應強度的定義可得B==T=0.1T。(2)磁場的磁感應強度由磁場本身確定,不因導