2024高中物理第三章磁場(chǎng)課時(shí)23幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)訓(xùn)練含解析新人教版選修3-1

PAGEPAGE6幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)eq\o(\s\up7(限時(shí)：45分鐘總分：100分),\s\do5())一、單項(xiàng)選擇題(每小題6分，共42分)1．關(guān)于磁感線與電場(chǎng)線的描述，下列說(shuō)法正確的是(B)A．電場(chǎng)線起始于電荷，磁感線起始于磁極B．靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線肯定不閉合；磁感線肯定是閉合的C．磁感線是小磁針在磁場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡D．沿磁感線方向磁場(chǎng)漸漸減弱解析：磁感線是假想的線，沒(méi)有起點(diǎn)也沒(méi)有終點(diǎn)，且是閉合的曲線，磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱．靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線不是閉合的曲線，始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn))，止于無(wú)窮遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)．2．取兩根完全相同的長(zhǎng)導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖甲所示的螺線管，當(dāng)在該螺線管中通以大小為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，并通以大小也為I的電流，則在該螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(A)A．0 B．0.5BC．B D．2B解析：長(zhǎng)導(dǎo)線對(duì)折后繞成的螺線管相當(dāng)于兩個(gè)反向流淌的電流繞成的螺線管，依據(jù)右手定則判定管內(nèi)中部?jī)蓚€(gè)反向電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反、大小相等，矢量和為零．所以A正確．3.如圖所示，兩同心圓環(huán)A和B處在同一平面內(nèi)，B的半徑小于A的半徑，一條形磁鐵的軸線與圓環(huán)平面垂直，則穿過(guò)兩圓環(huán)的磁通量ΦA(chǔ)與ΦB的大小關(guān)系是(C)A．ΦA(chǔ)>ΦB B．ΦA(chǔ)＝ΦBC．ΦA(chǔ)<ΦB D．無(wú)法比較解析：在磁體的外部磁感線從N極到S極，且A環(huán)面積大于B環(huán)面積(SA>SB)，所以向下穿過(guò)A環(huán)的磁感線條數(shù)比穿過(guò)B環(huán)的多，所以穿過(guò)A環(huán)的合磁通量小，即ΦA(chǔ)<ΦB，選項(xiàng)C正確．4.如圖所示，條形磁鐵放在水平地面上，兩個(gè)完全相同的線圈a和b在等高處水平放置，a線圈在N極的正上方，b線圈位于磁鐵的正中心．關(guān)于穿過(guò)a、b線圈的磁通量Φa和Φb，下列推斷正確的是(A)A．Φa>Φb B．Φa＝ΦbC．Φa<Φb D．無(wú)法判定解析：依據(jù)條形磁鐵四周磁場(chǎng)的分布狀況可知，穿過(guò)a線圈的磁通量不為零，且磁感線是從下向上穿過(guò)線圈平面，而穿過(guò)b線圈的磁通量恰好為零，故選項(xiàng)A正確．5．如圖所示為一通電螺線管，a、b、c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．a(chǎn)處 B．b處C．c處 D．無(wú)法推斷6.如圖所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面．若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過(guò)線圈的磁通量為(B)A．πBR2 B．πBr2C．nπBR2 D．nπBr2解析：磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，且磁感線穿過(guò)的面積為πr2，而并非πR2，故B選項(xiàng)對(duì)．7．如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則下列說(shuō)法正確的是(C)A．回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小為mgtanθB．回形針靜止時(shí)受到的細(xì)線的拉力大小為mgcosθC．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過(guò)一會(huì)發(fā)覺(jué)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(wú)序了D．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過(guò)一會(huì)發(fā)覺(jué)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(shí)受到的磁鐵對(duì)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(cuò)誤；對(duì)回形針加熱，回形針磁性消逝是因?yàn)榉肿与娏髋帕袩o(wú)序了，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題(每小題8分，共24分)8．如圖所示，一帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)A處和環(huán)上方B處分別放一個(gè)小磁針，平衡后小磁針北極的指向是(AD)A．A處指向左 B．A處指向右C．B處指向左 D．B處指向右解析：帶負(fù)電的金屬環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成了與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的環(huán)形電流，此環(huán)形電流在A處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左，在B處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向右，故選項(xiàng)A、D正確．9．南極考察隊(duì)隊(duì)員在地球南極旁邊用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛一未通電螺線管，如圖所示．下列說(shuō)法正確的是(AC)A．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將減小B．若將a端接電源正極，b端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將增大C．若將b端接電源正極，a端接電源負(fù)極，則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將增大D．不論螺線管通電狀況如何，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)均不變解析：分析彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是否改變或怎樣改變，關(guān)鍵在于確定螺線管與地磁場(chǎng)之間的作用狀況．一方面，可以將地球等效處理為一個(gè)大磁鐵，地理南極相當(dāng)于磁鐵的N極，因而在南極旁邊地磁場(chǎng)方向近似豎直向上，如圖所示．另一方面，可利用安培定則判定通電螺線管在四周產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，再依據(jù)“同名磁極相斥，異名磁極相吸”原理可判定螺線管與地磁場(chǎng)之間的作用狀況，故正確選項(xiàng)為A、C.10．如圖所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd為正方形，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，它們按圖示位置放置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下面說(shuō)法中正確的是(BCD)A．通過(guò)abcd平面的磁通量大小為L(zhǎng)2·BB．通過(guò)dcfe平面的磁通量大小為eq\f(\r(2),2)L2·BC．通過(guò)abfe平面的磁通量大小為零D．通過(guò)整個(gè)三棱柱表面的磁通量為零解析：本題考查磁通量，abcd平面在垂直于B方向的投影S⊥＝eq\f(\r(2),2)L2，所以Φ＝BS⊥＝eq\f(\r(2),2)L2B，A錯(cuò)；dcfe平面與B垂直，S＝eq\f(\r(2),2)L2，所以Φ＝eq\f(\r(2),2)L2B，B正確；abfe平面與B平行，S⊥＝0，Φ＝0，C正確；整個(gè)三棱柱穿進(jìn)的磁感線和穿出的磁感線條數(shù)相等，抵消為零，所以Φ＝0，D正確．三、非選擇題(共34分)11．(16分)如圖所示是一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖．其工作原理類似于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，當(dāng)電磁鐵通入電流時(shí)，可吸引或排斥上部的小磁鐵，從而帶動(dòng)彈性金屬片對(duì)橡皮碗下面的氣室施加力的作用，達(dá)到對(duì)外充氣的效果．請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱a流入時(shí)，發(fā)覺(jué)吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，則電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為N極．(2)你認(rèn)為這種充氣泵是利用直流電好，還是利用溝通電好？答案：溝通電．(3)纏繞電磁鐵用的鐵芯可分為硬磁性材料和軟磁性材料．硬磁性材料在磁場(chǎng)撤去后還會(huì)有很強(qiáng)的磁性，而軟磁性材料在磁場(chǎng)撤去后就沒(méi)有明顯的磁性了．你認(rèn)為這種鐵芯最好用軟磁性材料制作．解析：(1)由安培定則可以推斷出電磁鐵上端為S極，小磁鐵下端為N極．(2)假如用直流電，小磁鐵要么被吸引不放，要么被排斥遠(yuǎn)離，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)的充氣，故用溝通電好．(3)因?yàn)轫氁B續(xù)充氣，所以應(yīng)當(dāng)用軟磁性材料制作.12.(18分)如圖所示，ab、cd為兩根相距2m的平行金屬導(dǎo)軌，水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通以5A的電流時(shí)，質(zhì)量為3.6kg的金屬棒MN沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)棒中電流增大到8A時(shí)，棒能獲得2m/s2的加速度．已知金屬棒受到的磁場(chǎng)力方向水平，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。鸢福?.2T解析：設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬棒與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，金屬棒的質(zhì)量為m，金屬棒在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度L＝2m．當(dāng)棒中的電流I1＝5A時(shí)，金