粤教版(2019)必修三 6.2 磁感应强度
一、单选题
1.如图所示,在由a、b、c、d四根电流相等的导线摆成的空间中,存在A、B、C三个点,其中点位于四根导线摆成的正方形区域的中心,A、两点到点的距离相同且位于同一水平线,A、两点到a、b的距离均相同,且A到d的距离与到d的距离相同,若在A点产生的磁场强度为,下列说法不正确的是( )
A.点的磁场强度为0
B.点的磁场大小与A点相同
C.若将d导线撤走,A、点的磁感应强度的绝对值的数量和为
D.若将a导线撤走,A、点的磁感应强度的绝对值的数量和为
2.下列说法中正确的是( )
A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定:一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度l、通过的电流I乘积的比值,即B=
B.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小与方向无关
C.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
3.下列关于磁场或电场的说法正确的是( )
A.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
B.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零
C.由可知,磁场中某点磁感应强度的大小跟放在磁场中该点的通电导线受力的大小有关
D.丹麦物理学家安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,称为电流的磁效应
4.如图所示,正方形abcd的四个顶角各有一根垂直于正方形平面的细长直导线,通有大小相同的电流,相邻导线电流方向相反,O为正方形的中心,下列说法正确的是( )
A.a、b连线中点的磁感应强度为零
B.a、b连线中点与a、d连线中点的磁感应强度相同
C.a、c两点的两根导线受到的安培力大小相等,方向垂直
D.a、b两点的两根导线受到的安培力大小相等,方向垂直
5.如图所示,A、B、C、D、E、F 是正六边形的顶点,O 为正六边形的中心。两根分别固定在 A、D 两点且均垂直于正六边形所在平面的长直导线(图中未画出),通有大小相等、方向相反的恒定电流。则与 B 点磁感应强度相同的点是 ( )
A.O 点 B.C 点 C.E 点 D.F 点
6.为了解释地球的磁性,安培假设地球的磁场是由以地心为圆心的环形电流/引起的。如图所示的四幅图中,能正确表示安培假说中的环形电流方向的是( )
A. B.
C. D.
7.如图,两根平行通电长直导线固定,左边导线中通有垂直纸面向里、大小为的恒定电流,两导线连线(水平)的延长线处,一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下、忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流,下列判断正确的是( )
A.,方向垂直纸面向外 B.,方向垂直纸面向外
C.,方向垂直纸面向里 D.,方向垂直纸面向里
8.如图所示,三根长直通电导线中电流大小相同,通电电流方向为:b导线和d导线中电流向纸内,c导线中电流向纸外,已知a点为b、d两点的连线的中点,ac垂直于bd,且ab=ad=ac,则a点的磁场方向为( )
A.垂直于纸面指向纸外
B.垂直于纸面指向纸内
C.沿纸面由a指向b
D.沿纸面由a指向d
9.如图所示,在yz平面的环形金属线圈以坐标系原点O为中心,xy平面为水平面,地球磁场指向+y方向。位于原点O处的小磁针(图中未画出),可绕z轴在xy平面自由转动,当环形线圈中的电流为2.0A时,磁针与+x轴的夹角为37。(已知环形电流在O点产生的磁场,其磁感应强度和电流成正比,sin37=0.6)。若要使磁针与+x轴的夹角变为45,则环形线圈中的电流应调整为( )
A.1.2A B.1.5A
C.1.8A D.2.5A
10.我国是最早在航海中使用指南针的国家,郑和下西洋的船队已经装备了罗盘,如图所示。在实验精度要求不高的情况下,可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度,具体做法是:在一根南北方向放置的直导线正下方5cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方;当给导线通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度,根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量为,直导线通电后罗盘指针停在北偏西30°的位置,由此测出该通电直导线在其正下方5cm处产生磁场的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
11.关于物理学史下列说法正确的是( )
A.伽俐略通过理想斜面实验验证了牛顿第一定律
B.电子是由英国物理学家卢瑟福发现的
C.奥斯特发现了电流的磁效应现象,并提出了分子电流假说
D.法拉第提出在电荷的周围存在由它产生的电场这一观点
12.磁感应强度的定义式,式中L表示与磁场方向垂直的一小段通电导体棒的长度,I表示通过导体棒的电流,F表示通电导体棒受到的磁场力,下列说法正确的是( )
A.B与F成正比 B.B与IL成反比
C.B的方向与F相同 D.B的大小和方向与IL无关,由磁场本身决定
13.三根相互平行长直导线a、b、c分别从等腰直角三角形三个顶点处垂直穿过纸面且固定,导线中通有大小和方向均相同的恒定电流,如图所示.若b导线中的电流产生的磁场在a、c连线中点O处的磁感应强度大小为B0,则O点处的磁感应强度大小为( )
A.B0 B.B0 C.3B0 D.B0
14.如图,在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中,设螺线管的M端为x=0处。磁传感器调零后,测量通电螺线管轴线x上各点的磁感应强度B并绘出B-x图,则最符合实际的B-x图线是( )
A. B.
C. D.
15.关于磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.通电导线在某处不受安培力的作用,则该处的磁感应强度一定为零
B.只是定义式,磁感应强度是磁场本身的属性,与放不放通电导线无关
C.通电导线所受安培力的方向就是磁感应强度的方向
D.磁场中磁感应强度大的地方,磁通量一定很大
二、填空题
16.某同学利用如图所示装置研究磁与电的关系,请仔细观察图中的装置、操作和现象,然后归纳得出初步结论。
比较甲、乙两图可知:___________。
比较甲、丙两图可知:___________。
17.直导线ab内通有稳恒电流,产生磁场方向如图,导线中的电流方向为_________(选填“从a到b”或“从b到a”);一线框从M处沿ab所在竖直平面向下移动到N处,线框内的磁通量变化情况是________。
18.通过学习,我们可以知道很多物理学家对物理学做出的贡献,如:奥斯特发现了____,首次揭示了电与磁的联系;________最先测出了大气压的值约为1. 013×105帕.
19.匀强磁场
(1)概念:各点的磁感应强度的____相等、_____相同的磁场。
(2)磁感线特点:匀强磁场的磁感线是间隔____的平行直线。
三、解答题
20.已知某地地面处地磁场的磁感应强度的水平分量约为3×10-5T,某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上,如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向,当接通电源后,发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向。请在图上标明螺线管导线的绕向,并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小。(结果保留一位有效数字)
21.如图所示,已知磁场的方向,试画出产生相应磁场的电流方向。
22.如图所示,放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab,当通有自b到a的电流时,导体棒受到方向向右、大小F=1N的磁场力的作用,已知导体棒在马蹄形磁铁内部的长度L=5cm,通过导体棒的电流大小I=10A,求:
(1)导体棒中的电流在其正右侧位置所形成的磁场的磁场方向;
(2)马蹄形磁铁中导体棒所在位置的磁感应强度B的大小.
23.如图,条形磁体竖直放置,一个水平圆环从条形磁体上方位置M向下运动,先到达磁体上端位置N,然后到达磁体中部,再到达磁体下端位置,最后到达下方。在运动过程中,穿过圆环的磁通量如何变化?
24.演示实验:将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高,沿南北方向水平放置。将小磁针平行地放在直导线的上方和下方,请观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。观察到什么现象?通过这个现象可以得出什么结论呢?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】
A.因为四根导线通过的电流大小相等,再根据右手螺旋定则可知,导线a、b在B点产生的磁感应强度大小相等方向相反,导线c、d在B点产生的磁感应强度大小相等方向也相反,则点的磁场强度为0,故A正确;
B.因为四根导线通过的电流大小相等,再根据右手螺旋定则可知,导线a、b在A、C两点产生的磁感应强度都大小相等方向相反,即导线a、b在A、C两点产生的磁感应强度为零。而由于A点距导线d的距离等于C点距导线c的距离,则根据对称性可知,点的磁场大小与A点相同,故B正确;
C.由题意可知,导线d在A点产生的感应强度与导线c在A点产生的感应强度之和为,根据对称性可知,导线d在A点产生的感应强度与导线c在C点产生的感应强度大小相等。若将d导线撤走,A、点的磁感应强度的绝对值的数量和为导线c在C点产生的感应强度大小加上导线c在A点产生的感应强度大小,即为,故C正确;
D.由题意可知,导线d在A点产生的感应强度与导线c在A点产生的感应强度之和为,即
若将a导线撤走,则有
又导线b在A点产生的磁感应强度等于在C点产生的磁感应强度,即
结合对称性可知,A、点的磁感应强度的绝对值的数量和为
故D错误。
本题选不正确的,故选D。
2.B
【详解】
A.通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度,要注意该定义式的条件。故A错误;
B.某处磁感应强度的大小和方向只与场强本身有关,跟放在磁场中的通电导线受力的大小与方向无关,故B正确;
C.通电导线在某点不受磁场力的作用,可能是导线的方向与磁场的方向平行,该点的磁感应强度不一定为零。故C错误;
D.根据左手定则可知,磁感应强度的方向与安培力的方向垂直。故D错误。
故选B。
3.B
【详解】
A.通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大,例如当导线与磁场方向平行时受安培力为零,选项A错误;
B.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零,选项B正确;
C.磁场中某点磁感应强度的大小是由磁场本身决定的,跟放在磁场中该点的通电导线受力的大小无关,选项C错误;
D.奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转,称为电流的磁效应,选项D错误。
故选B。
4.D
【详解】
A.、两根导线在a、b连线中点的合磁感应强度垂直、向下,、两根导线在a、b连线中点的合磁感应强度垂直、向上,由于、离a、b连线中点的距离较大,所以a、b连线中点的磁感应强度垂直a、b连线向下,故A错误;
B.由对称性可知,a、b连线中点与a、d连线中点的磁感应强度大小相等,方向不同,故B错误;
CD.根据同向电流相互吸引,异向电流相互排斥的规律,、、、四处导线受力如图
且导线间距离越小作用力越大,则四根导线受到的合力方向都是沿对角线指向外侧,可知a、c两点的两根导线受到的安培力大小相等,方向相反,a、b两点的两根导线受到的安培力大小相等,方向垂直,故D正确,C错误。
故选D。
5.C
【详解】
根据安培定则,固定在 A点的导线在B点产生的磁感应强度与固定在 D点的导线在E点产生的磁感应强度大小相同,方向相同;固定在 D点的导线在B点产生的磁感应强度与固定在A点的导线在E点产生的磁感应强度大小相同,方向相同;根据磁场的叠加原理知,与 B 点磁感应强度相同的点是E 点。同理可知,O 点、C 点、F 点磁感应强度与B 点磁感应强度不相同。
故选C。
6.B
【详解】
因为地磁的南极在地理北极的附近,故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方,又由根据安培定则:拇指与四指垂直,而四指弯曲的方向就是电流流动的方向,故四指的方向应该向西。
故选B。
7.B
【详解】
小磁针静止时N极方向平行于纸面向下,说明该处的磁场方向向下,因I1在该处形成的磁场方向向上,则I2在该处形成的磁场方向向下,且比I1在该处的磁感强度大,所以合磁场方向向下,由安培定则可知I2方向垂直纸面向外且I2>I1,ACD错误,B正确。
故选B。
8.C
【详解】
因为三根导线中的电流大小相等,同时,距离a点的距离相等,所以三根导线在a点的磁感应强度大小相等。根据右手定则,可判断出,b导线在a点的磁场方向竖直向下,d导线在a点的磁场方向竖直向上,所以b、d导线在该处的磁感应强度等大反向,合磁感应强度为0。c导线在a点的磁场方向为沿纸面由a指向b。
故选C。
9.B
【详解】
根据安培定则可知环形电流在O点产生的磁场方向沿+x轴方向,设地磁场的磁感应强度大小为B,当环形线圈中的电流为I1=2.0A时,由题意并根据磁感应强度的矢量合成法则可得
若要使磁针与+x轴的夹角变为45,设环形线圈中的电流应调整为I2,同理可得
联立以上两式解得
故选B。
10.A
【详解】
由题意可知,该通电直导线在其正下方5cm处产生磁场的磁感应强度与地磁场的水平分量合成后的合磁场方向沿北偏西30°,则直导线产生的磁场大小为
故选A。
11.D
【详解】
A.伽俐略利用理想斜面实验证明了力不是维持物体运动的原因,A错误;
B.1897年英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子,揭示了原子有内部结构,B错误;
C.奥斯特发现了电流的磁效应,安培并提出了分子电流假说,C错误;
D.法拉第提出在电荷的周围存在由它产生的电场的观点,得出了场的概念,并用电场线和磁感线形象地描述了电场和磁场,D正确。
故选D。
12.D
【详解】
磁感应强度描述的是磁场本身性质的物理量,与放入磁场中的通电导线及受力无关。故ABC错误;D正确。
故选D。
13.D
【详解】
由安培定则可知,导线a与导线c在O点产生磁场的磁感应强度的矢量和等于零,则O点的磁感应强度大小等于导线b在O点产生的磁感应强度的大小,则O点处的磁感应强度大小为B0,则D正确,ABC错误。
故选D。
14.C
【详解】
由于通电螺线管内部的磁场时匀强磁场,磁感应强度处处相同,由于内部磁感线比管口密,磁感应强度B较大,ABD错误,C正确。
故选C。
15.B
【详解】
A.通电导线在某处不受安培力的作用,可能是电流方向与磁场方向平行,而该处的磁感应强度不一定为零,选项A错误;
B.磁感应强度
只是定义式,磁感应强度是磁场本身的属性,与放不放通电导线无关,选项B正确;
C.通电导线所受安培力的方向与磁感应强度的方向垂直,选项C错误;
D.根据可知,磁场中磁感应强度大的地方,磁通量不一定很大,选项D错误。
故选B。
16. 通电导体周围有磁场 通电导体周围的磁场方向与电流方向有关
【详解】
[1]比较甲乙可知,乙图中小磁针没有动,而甲中小磁针发生了偏转,证明通电电流可以产生磁场;
[2]比较乙丙可知,两图电流反向后,小磁针的偏转也发生了变化,说明两次产生的磁场方向不同,故能说明磁场方向与电流方向有关。
17. 从b到a 先增大后减小再增大再减小
【详解】
[1]由安培定可知导线中的电流方向为从b到a;
[2]通电导线附近,越靠近导线磁感应强度越大,线框下边刚刚到ab所在平面,线框的磁通量最大,当线框中点到达ab所在平面,磁通量减小到0,当线框上边刚到ab所在平面时磁通量反向增加到最大,再继续向下,磁通量减小,所以线框内的磁通量变化情况是先增大后减小再增大再减小。
18. 电流的磁效应; 托里拆利
【详解】
①奥斯特将通电导体放在小磁针上方时,小磁针发生了偏转,说明通电导体周围存在磁场,他发现了电流的磁效应;
②意大利科学家托里拆利最早较精确测出了大气压的数值,在1.013×105帕左右.
【点睛】
物理学史一直是考试中的热点,了解相关的物理学史可以使我们了解科学家的贡献,激发我们学习物理的兴趣.
19. 大小 方向 相等
略
20.见解析
【详解】
导线的绕向如图所示
由题意,可知
B=B地tan60°≈5×10-5T
21.见解析
【详解】
根据右手螺旋定则,作图如下:
22.(1)导体棒中的电流在其正右侧位置所形成的磁场方向竖直向上(2)2T
【详解】
(1)由安培定则可知,导体棒中的电流在其正右侧所形成的磁场方向竖直向上.
(2)导体棒所在位置的磁感应强度
解得:B=2T
23.M到P增大,P到L减小。
【详解】
回环从M到N过程中,穿过线线的磁感线条数增多,则磁通最变大;由N到P的过程,线圈包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线,内外磁感线相互抵消;因越到中间外部磁感少;故本过程磁通量是变大的;而P→Q的过程是N到P的过程的相反过程,磁通是变小的;Q→L的过程中远离磁铁,磁通量变小。
故M到P增大,P到L减小。
24.见解析
【详解】
观察到通电时小磁针发生偏转,断电时小磁针又回到原来的位置,通电后导线周围的小磁针发生偏转,说明通电后导线周围的空间对小磁针产生力的作用,由此我们可以得出:通电导线和磁体一样,周围存在着磁场。
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