2024-2025學年高中物理第三章磁場3幾種常見的磁場練習含解析新人教版選修3-1

PAGE6-幾種常見的磁場基礎夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(2024·北京市平谷區(qū)高二上學期期末)關于磁感線，下列說法正確的是(C)A．磁感線只能表示磁場的方向B．磁感線只能表示磁場的強弱C．磁感線的疏密能形象描述磁場的強弱D．磁感線可以用細鐵屑來顯示，因而是真實存在的解析：磁感線是人們?yōu)樾蜗竺枋龃艌龅奶攸c而引入的，不是真實存在的，磁感線上各點的切線方向就是各點的磁感應強度的方向，磁感線的疏密程度表示磁場的強弱程度，故選項C正確，ABD錯誤。2．用一根條形磁鐵的一端去吸引三枚大頭針的根部，待平衡后，如圖所示結果正確的是(C)解析：大頭針被磁化后，相靠近一端的磁極相同而排斥，選項C正確。3．如圖是鐵棒甲與鐵棒乙內(nèi)部各分子電流取向的示意圖，甲棒內(nèi)部各分子電流取向是雜亂無章的，乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，則下列說法中正確的是(C)A．兩棒均顯磁性B．兩棒均不顯磁性C．甲棒不顯磁性，乙棒顯磁性D．甲棒顯磁性，乙棒不顯磁性解析：依據(jù)安培的分子電流假說可知，分子電流使每個分子相當于一個小磁針，甲鐵棒中各分子電流取向是雜亂無章的，磁性抵消，對外不顯示磁性；乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，分子電流的磁性增加，對外顯示磁性，C正確。4．(2024·黑龍江大慶試驗中學高二上學期期末)如圖所示，套在條形磁鐵外的三個線圈，其面積S1＞S2＝S3，且“3”線圈處于磁鐵的正中間。設各線圈中的磁通量依次為Φ1、Φ2、Φ3。則它們的大小關系是(C)A．Φ1＞Φ2＞Φ3 B．Φ1＞Φ2＝Φ3C．Φ1＜Φ2＜Φ3 D．Φ1＜Φ2＝Φ3解析：在條形磁鐵內(nèi)外都有磁場，套在條形磁鐵外的三個線圈的磁通為內(nèi)部向左的磁通減去外部向右的磁通，而內(nèi)部向左的磁通相同，外部向右的磁通越大，抵消越多，總磁通越少，1,2在同一位置，1的外部面積大，則向右的磁通大，故Φ2＞Φ1；2,3面積一樣，3位置外部B小，則外部向右磁通小，則Φ3＞Φ2；可知：Φ1＜Φ2＜Φ3，選項C正確。5．(2024·寧夏中衛(wèi)一中高二上學期期末)下列各圖中，已標出電流I、磁感應強度B的方向，其中符合安培定則的是(BC)解析：依據(jù)安培定則可判定B、C選項正確。6．彼此絕緣、相互交叉的兩根通電直導線與閉合線圈共面，圖中穿過線圈的磁通量可能為零的是(AD)解析：依據(jù)安培定則判定電流I1、I2在閉合線圈內(nèi)的磁場方向，可知選項A、D中的磁通量可能為零。二、非選擇題7．如圖所示，線圈平面與水平方向夾角θ＝60°，磁感線豎直向下，線圈平面面積S＝0.4m2，勻強磁場磁感應強度B＝0.6T，則穿過線圈的磁通量Φ為多少？把線圈以cd答案：0.12Wb0.36Wb解析：線圈在垂直磁場方向上的投影面積S⊥＝Scos60°＝0.4×eq\f(1,2)m2＝0.2m2穿過線圈的磁通量Φ＝BS⊥＝0.6×0.2Wb＝0.12Wb。線圈以cd為軸順時針方向轉(zhuǎn)過120°角后變?yōu)榕c磁場垂直，但由于此時磁感線從線圈平面穿入的方向與原來相反，故此時通過線圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4Wb＝－0.24Wb。故磁通量的變更量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb。實力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意變更電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是(C)A．電路中的電源必需是溝通電源B．電路中的a端點須連接直流電源的正極C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度解析：由題意可知，玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，且下端為S極，則線圈的上端為S極，依據(jù)右手螺旋定則可得，電源通的是直流電，且a端為電源的負極，故A、B錯誤，若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，從而增加線圈的磁場，導致玩偶飄浮的最大高度增加，故C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，則線圈中的電流減小，導致玩偶飄浮的最大高度減小，故D錯誤。2．如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是(C)A．回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小為mgtanθB．回形針靜止時受到的細線的拉力大小為mgcosθC．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)覺回形針不被磁鐵吸引了，緣由是回形針加熱后，分子電流排列無序了D．現(xiàn)用點燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)覺回形針不被磁鐵吸引了，緣由是回形針加熱后，分子電流消逝了解析：回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定，故A、B錯誤；對回形針加熱，回形針磁性消逝是因為分子電流排列無序了，所以選項C正確，D錯誤。3．(2024·新疆烏魯木齊七十中高二上學期期末)如圖所示，一個面積為2S的矩形線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B，方向與線框平面夾角為30°角，O1O2分別為bc邊和ad邊的中點。現(xiàn)將線框的右半邊繞逆時針旋轉(zhuǎn)90°，在這一過程中，通過線框的磁通量的變更量的大小為(B)A．eq\f(\r(3)－2,2)BS B．eq\f(\r(3)－1,2)BSC．eq\f(\r(3)＋1,2)BS D．(eq\r(3)－1)BS解析：當線框轉(zhuǎn)動前，穿過矩形線框的磁通量為：Φ1＝2BSsin30°＝BS；當線框右半邊轉(zhuǎn)動后，整個面的磁通量為：Φ2＝BSsin30°＋BScos30°＝eq\f(1＋\r(3),2)BS，磁通量變更量為：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝eq\f(\r(3)－1,2)BS，故選項B正確，ACD錯誤。4．如圖所示，長直導線AB、螺線管C、電磁鐵D三者串聯(lián)在同一電路中，它們之間相距較遠，產(chǎn)生的磁場互不影響，開關S閉合后，圖中所示的四個可自由轉(zhuǎn)動的小磁針a、b、c、d的北極(黑色一端)靜止時的指向正確的是(B)A．a(chǎn) B．bC．c D．d解析：可自由轉(zhuǎn)動的小磁針在磁場中靜止時的北極指向與其所在處磁感線的方向一樣，通過直導線AB四周的磁感線是以導線AB上各點為圓心的同心圓，且都在與導線垂直的平面上，其方向為逆時針方向(俯視)，A錯誤。通電螺線管C四周的磁感線分布與條形磁鐵四周的磁感線分布相像，可知小磁針b處的磁感線方向由右指向左，小磁針c處的磁感線方向由左指向右，B正確，C錯誤。電磁鐵D四周的磁感線分布與蹄形磁鐵四周的磁感線分布相像，可知小磁針d處的磁感線方向是由左指向右，D錯誤。5．(2024·湖北武漢外國語學校高二上學期期末)如圖，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是(CD)A．O點處的磁感應強度為零B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點處磁感應強度的方向相同解析：依據(jù)安培定則可知M、N導線中的電流在O點產(chǎn)生的磁場方向均垂直MN連線，由a→d，故O處的磁感應強度不為零，選項A錯誤；由于M、N兩導線中電流大小相等，依據(jù)對稱性知Ba＝Bb，磁感應強度方向均垂直于M、N連線，方向相同，選項B錯誤；c、d關于O點對稱，M、N兩導線中的電流在c、d兩點產(chǎn)生的磁感應強度的矢量和相等且方向均為c→d，選項C正確；由于a、b、c、d四點磁感應強度方向均相同，選項D正確。6．南極考察隊隊員在地球南極旁邊用彈簧測力計豎直懸掛一未通電的螺線管，如圖所示，下列說法正確的是(AC)A．若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將減小B．若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大C．若將b端接電源正極，a端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大D．不論螺線管通電狀況如何，彈簧測力計示數(shù)均不變解析：分析彈簧測力計示數(shù)是否變更或怎樣變更，關鍵在于確定螺線管與地球磁場之間的作用狀況。一方面，可以將地球等效處理為一個大磁鐵，地理南極相當于磁鐵的N極，因而在南極旁邊地磁場方向近似豎直向上，如圖所示。另一方面，可利用右手螺旋定則確定通電螺線管在四周產(chǎn)生的磁場方向，再依據(jù)“同名磁極相斥，異名磁極相吸”原理判定螺線管與地球之間的作用狀況。二、非選擇題7．已知北京地面處的地磁場水平重量約為3×10－5T，某校物理愛好小組做估測磁體旁邊磁感應強度的試驗。他們將一小羅盤磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上，如下圖所示。小磁針靜止時N極指向y軸正方向，當接通電源后，發(fā)覺小磁針N極指向與y軸正方向成60°