2024-2025版高中物理第三章磁場3幾種常見的磁澄時作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE7-幾種常見的磁場(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)于磁現(xiàn)象的電本質(zhì),下列說法中正確的是 ()A.磁與電緊密聯(lián)系,有磁必有電,有電必有磁B.不管是磁體的磁場還是電流的磁場都起源于電荷的運(yùn)動C.永久性磁鐵的磁性不是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的D.依據(jù)安培假說可知,磁體內(nèi)分子電流總是存在的,因此,任何磁體都不會失去磁性【解析】選B。運(yùn)動的電荷才會產(chǎn)生磁場,故A錯誤;一切磁現(xiàn)象都起源于電流或運(yùn)動電荷,不管是磁體的磁場還是電流的磁場都起源于電荷的運(yùn)動,故B正確;永久磁鐵的磁場也是由運(yùn)動的電荷(分子電流即電子繞原子核的運(yùn)動形成的電流)產(chǎn)生的,故C錯誤;依據(jù)安培假說可知,磁體內(nèi)分子電流總是存在的,因此,磁體內(nèi)的分子電流的取向變得雜亂無章時,會失去磁性,故D錯誤。所以B正確,A、C、D錯誤。2.如圖所示,環(huán)形導(dǎo)線中通有順時針方向的電流I,則該環(huán)形導(dǎo)線中心的磁場方向為 ()A.水平向左B.水平向右C.垂直于紙面對里 D.垂直于紙面對外【解析】選C。題圖中電流為環(huán)形電流,由右手螺旋定則可得:彎曲四指指向電流方向,大拇指方向為內(nèi)部磁場方向,所以內(nèi)部磁場應(yīng)垂直于紙面對里,故選C。3.如圖所示,線圈平面與條形磁鐵的軸線垂直,現(xiàn)將線圈沿軸線由A點(diǎn)平移到B點(diǎn),穿過線圈磁通量的改變狀況是 ()A.變大 B.先變大,后變小C.不變 D.變小【解析】選D。線圈在N極和S極旁邊時,磁場較強(qiáng),磁感線較密,穿過線圈的磁感線較多,磁通量較大,而遠(yuǎn)離條形磁鐵磁極旁邊,磁場變?nèi)?磁感線較疏,穿過線圈的磁通量較小。故線圈在A處的磁通量比較大。線圈從A到B的過程中磁通量漸漸減小,故D正確,A、B、C錯誤。4.(2024·全國卷Ⅲ)如圖,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場中,兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面對里的電流I時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。假如讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 ()A.0 B.B0C.B0 D.2B0【解析】選C。如圖所示,P、Q中的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,設(shè)為B1,由幾何關(guān)系可知B1=B0假如讓P中的電流反向、其他條件不變時,如圖所示,由幾何關(guān)系可知:a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B==B0,故C正確,A、B、D錯誤。5.如圖所示,一矩形線框從abcd位置移動到a′b′c′d′位置的過程中,關(guān)于穿過線框的磁通量狀況,下列敘述正確的是(線框平行于紙面移動) ()A.始終增加B.始終削減C.先增加后削減D.先增加,再削減直到零,然后再增加,然后再削減【解析】選D。離導(dǎo)線越近,磁場越強(qiáng),當(dāng)線框從左向右靠近導(dǎo)線的過程中,穿過線框的磁通量增大,當(dāng)線框跨在檔線上向右運(yùn)動時,磁通量減小,當(dāng)導(dǎo)線在線框正中心時,磁通量為零,從該位置向右,磁通量又增大,當(dāng)線框離開導(dǎo)線向右運(yùn)動的過程中,磁通量又減小。故A、B、C錯誤,D正確。6.如圖所示,六根導(dǎo)線相互絕緣通入等值電流,甲、乙、丙、丁四個區(qū)域是面積相等的正方形,則方向垂直指向紙內(nèi)的磁通量最大的區(qū)域是 ()A.甲B.乙C.丙D.丁【解析】選D。依據(jù)Φ=BS可得,當(dāng)S一樣的時候,比較磁感應(yīng)強(qiáng)度,先依據(jù)右手定則推斷每根通電直導(dǎo)線在每個區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁場,然后依據(jù)矢量的疊加可得,丁區(qū)域的磁場最強(qiáng),且方向指向紙內(nèi),D正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖所示,固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I,矩形金屬線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)。線框位于導(dǎo)線下方,且線框的一邊與導(dǎo)線平行,當(dāng)線框被移動時,關(guān)于穿過線框的磁通量的改變狀況,下列說法正確的有 ()A.當(dāng)線框水平向左移動時,穿過線框的磁通量變小B.當(dāng)線框水平向右移動時,穿過線框的磁通量不變C.當(dāng)線框豎直向下移動時,穿過線框的磁通量變小D.當(dāng)線框豎直向下移動時,穿過線框的磁通量不變【解析】選B、C。依據(jù)右手螺旋定則推斷出直導(dǎo)線四周的磁場方向,離導(dǎo)線越遠(yuǎn),磁場越弱;當(dāng)線框水平向左或向右移動時,穿過線框的磁通量不變,故A錯誤,B正確;當(dāng)線框豎直向下移動時,穿過線框的磁通量變小,故C正確,D錯誤。二、非選擇題(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)值計算的要標(biāo)明單位)7.(12分)如圖所示,矩形線圈的面積為0.2m2(1)穿過線圈的磁通量是多大?(2)當(dāng)線圈從圖示位置繞ab邊轉(zhuǎn)過60°的過程中,穿過線圈的磁通量改變了多少?【解析】(1)圖中穿過線框的磁通量為:Φ=BSsin30°=0.1×0.2×Wb=0.01Wb;(2)逆時針方向轉(zhuǎn)過60°時的磁通量,Φ′=BS=0.02Wb;那么ΔΦ=Φ′-Φ=0.01Wb;順時針方向轉(zhuǎn)過60°時的磁通量,Φ″=-BSsin30°=-0.01Wb;那么ΔΦ=Φ-Φ″=0.02Wb。答案:(1)0.01Wb(2)0.01Wb或0.02Wb8.(12分)如圖所示,有一個垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T,磁場有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為1cm,在紙面內(nèi)先后放不同的圓形線圈,圓心均在O處,A線圈半徑為1cm,10匝;B線圈半徑為2cm,1匝;C線圈半徑為0.5cm,1匝。(1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小為0.4T的過程中,線圈A和B中磁通量改變量的大小分別為多少?(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小維持0.8T不變而方向轉(zhuǎn)過30°,則在此過程中線圈C中磁通量改變量的大小為多少?【解析】(1)對A線圈:Φ1=B1·πR2,Φ2=B2·πR2磁通量改變量的大小ΔΦA(chǔ)=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×Wb=1.3×10-4Wb對B線圈:磁通量改變量的大小ΔΦB=|Φ4-Φ3|=(0.8-0.4)×3.14×Wb=1.3×10-4Wb。(2)對C線圈:Φc=B·πr2磁場方向轉(zhuǎn)過30°時,Φ′c=B·πr2cos30°磁通量改變量的大小ΔΦc=|Φ′c-Φc|=B·πr2(1-cos30°)=8.4×10-6Wb。答案:(1)1.3×10-4Wb1.3×10-4Wb(2)8.4×10-6Wb(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示,通有直流電的螺線管內(nèi)有點(diǎn)a,管外有點(diǎn)b、c,則關(guān)于a、b、c三點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,正確的說法是 ()A.因b點(diǎn)離磁極最近,磁性最強(qiáng),其排列應(yīng)當(dāng)是Bb>Bc>BaB.因為a、b、c三點(diǎn)在同一條磁感線上,所以Bb=Bc=BaC.a點(diǎn)在螺線管內(nèi)部,磁感線最密,其排列依次應(yīng)當(dāng)是Ba>Bb>BcD.因通電方向不變,無法推斷各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的大小【解析】選C。螺線管的磁場特點(diǎn)是:軸線上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)部最大,因為全部磁感線均通過內(nèi)部,內(nèi)部磁感線最密集,通電螺線管中軸線上中心兩側(cè)對稱點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小基本相等,通電螺線管中軸線上中間有一段各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小基本不變。所以a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大。b點(diǎn)離磁極最近,磁性較強(qiáng),c點(diǎn)位置磁感線稀疏,磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,故排列依次應(yīng)當(dāng)是Ba>Bb>Bc。故C正確,A、B、D錯誤。10.(6分)如圖所示,a、b、c三個閉合線圈放在同一平面內(nèi),當(dāng)線圈a中有電流I通過時,穿過它們的磁通量分別為Φa、Φb、Φc,則 ()A.Φa<Φb<ΦcB.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<ΦbD.Φa>Φc>Φb【解析】選B。a線圈中通過環(huán)形電流,依據(jù)安培定則可知,通過a線圈內(nèi)的磁感線方向垂直紙面對里,線圈外的磁感線方向垂直紙面對外,依據(jù)磁通量定義可知Фa>Фb>Фc,所以只有選項B正確。11.(6分)在某些電子電路中常運(yùn)用如圖所示的雙線并繞閉合線圈,在同樣狀況下,這樣的做法可以 ()A.削減線圈的電阻大小B.增加線圈的電阻大小C.增加線圈內(nèi)磁場強(qiáng)度D.減小線圈內(nèi)磁場強(qiáng)度【解析】選D。雙線的電流大小相等,方向相反,依據(jù)右手螺旋定則知,電流產(chǎn)生的磁場方向相反,減小了線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,故D正確。12.(22分)一個單匝矩形線圈abcd,邊長ab=30cm,bc=20cm,如圖所示,該線圈放在O-xyz直角坐標(biāo)系內(nèi),線圈平面垂直于xOy平面,與x軸和y軸的夾角分別為α=30°和β=60°,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0×10-2T,計算:當(dāng)磁場分別沿Ox、Oy、Oz方向時,穿過線圈的磁通量各為多少?！窘馕觥烤匦尉€圈的面積S=ab×bc=0.30×0.20m2=6×10沿三個軸方向的投影的面積Sx=Scosβ=6×10-2×m2=3×10-2mSy=Scosα=6×10-2×m2=3×10-2m2Sz=0當(dāng)磁場方向沿Ox方向時,穿過線圈的磁通量中Φx=BSx=1.0×10-2×3×10-2Wb=3×1Wb當(dāng)磁場方向沿Oy方向時,穿過線圈的磁通量中Φy=BSy=1.0×10-2×3×10-2Wb=3×10-4Wb當(dāng)磁場方向沿Oz方向時,穿過線圈的磁通量中Φz=BSz=0答案:3×10-4Wb3×10-4Wb0【加固訓(xùn)練】(多選)關(guān)于安培分子電流假說的說法正確的是 ()A.安培視察到物質(zhì)內(nèi)部有分子電流存在就提出了假說B.為了說明磁鐵產(chǎn)生磁場的緣由,安培提出了假說C.事實上物體內(nèi)部都存在類似的分子電流D.據(jù)后來科學(xué)家探討,原子內(nèi)電子繞核旋轉(zhuǎn)形成環(huán)形電流與安培分子電流假說相符【解析】選B、C、D。安培為了說明磁鐵產(chǎn)生磁場的緣由,提出的分子環(huán)形電流假說,認(rèn)為在原子、分子或分子團(tuán)等物質(zhì)微粒內(nèi)部