2014高中物理 第2章 电流与磁场 章末检测1（教科版选修1-1）

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第2章 电流与磁场 章末检测1
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(共9个小题，每题7分，共63分)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．1954年，我国地质探矿队伍发现，在山东某地一面积约4万平方公里地区的地磁场十分异常．据此，勘探队伍推测该地区地下可能蕴藏着 (　　)．
A．铜矿 B. 铁矿
C. 煤矿 D. 石油
解析　根据铁矿产生的磁场对该处地磁场有影响可知，答案为B.
答案　B
2．《新民晚报》曾报道一则消息：“上海信鸽从内蒙古放飞后，历经20余天，返回上海区鸽巢”，信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领，实在令人称奇，人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如下猜想：
A．信鸽对地形地貌有极强的记忆力
B．信鸽能发射并接收某种超声波
C．信鸽能发射并接收某种次声波
D．信鸽体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向
那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢？科学家们曾做过这样一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍，而缚磁铁的信鸽全部飞散了．科学家的实验支持了上述哪种猜想 (　　)．
解析　这是一道要求从阅读试题的过程中收集信息、分析处理信息的应用类题，题中设计了一个陷阱(似乎科学家的实验表明信鸽辨别方向的能力与磁场无关，否则缚有小磁铁的一组信鸽怎会全飞散呢？)．然而其实D是正确的，因为信鸽所缚的小磁铁所产生的磁场扰乱了它靠体内磁性物质借助地磁场辨别方向的能力，所以缚磁铁的一组信鸽全部飞散．
答案　D
3．实验表明：磁体能吸引一元硬币．对这种现象的解释正确的是 (　　)．
A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁
B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝
C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多
D．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引
解析　根据磁性的定义，磁体能吸引硬币，说明硬币含有磁性材料，但不能确定具体是什么材料，故选项A、B均错误；磁体的磁性越强，只能说明其吸引力越大，而不能说明其吸引的物质种类多，故选项C错误；用排除法可知，选项D正确．
答案　D
4．下列可能发生相互作用的是 (　　)．
A．静止电荷对固定通电直导线
B．固定磁铁对静止电荷
C．磁铁对运动电荷
D．磁铁对电流
解析　各种磁铁间、电流间、电流与磁极间发生作用的实质是运动电荷之间通过磁场发生相互作用．因此，根据磁体间作用的相互性可知，磁体不可能对静止电荷产生磁场力．故选项A、B错误，选项C、D正确．
答案　CD
5．关于感应电动势的大小，下列说法正确的是 (　　)．
A．穿过闭合回路的磁能量最大时，其感应电动势一定最大
B．穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零
C．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零
D．穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零
答案　D
图1
6．如图1所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．则导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(　　)．
A．方向沿纸面向上，大小为(＋1)ILB
B．方向沿纸面向上，大小为(－1)ILB
C．方向沿纸面向下，大小为(＋1)ILB
D．方向沿纸面向下，大小为(－1)ILB
解析　本题考查安培力的大小与方向的判断．该导线可以用a和d之间的直导线长为(＋1)L来等效代替，根据F＝BIL，可知大小为(＋1)BIL，方向根据左手定则判断．A正确．
答案　A
图2
7．如图2所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直．给导线通以垂直纸面向里的电流，用N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线通电后与通电前相比较 (　　)．
A．N减小，f＝0 B．N减小，f≠0
C．N增大，f＝0 D．N增大，f≠0
解析　由于直接对磁铁进行受力分析较为复杂，可以根据牛顿第三定律，选取导线作为研究对象．如图所示，画出一条通过电流I处的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由左手定则可知导线受安培力方向竖直向上，由牛顿第三定律可知，电流对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用．
答案　C
图3
8．如图3所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I的方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是 (　　)．
A．加水平向右的磁场 B．加水平向左的磁场
C．加垂直纸面向里的磁场 D．加垂直纸面向外的磁场
解析　由于绳子的拉力为零，所以直导线所受的安培力向上，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里．故C正确．
答案　C
9．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是 (　　)．
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流
解析　当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场的线圈切割磁感线．穿过线圈的磁通量发生改变，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是电磁感应的工作原理．故选项B正确，选项A、C、D均错误．
答案　B
二、非选择题(共37分)
图4
10．如图4所示，矩形导线框abcd，其中ac和bd平行，相距30 cm，放在具有理想边界MN的匀强磁场中，MN左侧的磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度B1＝0.6 T；MN右侧的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B2＝1.2 T．线框的ab边跟MN相距0.6 m，另有一根导线PQ放在线框abdc上，距ab边0.4 m，求穿过PQ和ab围成的闭合回路的磁通量是多少？如果将导线PQ向右移动，移动多远时，穿过PQ、ab所围面积的磁通量为零？
解析　如图所示，设ab、PQ相距0.4 m时穿过PQ和ab围成的闭合回路abQP的磁通量为Φ1，则Φ1＝B1SabQP＝B1·ab·aP＝0.6×0.3×0.4 Wb＝0.072 Wb，设将导线PQ向右移动到P′Q′位置时，穿过PQ和ab所围面积的磁通量为0，则
Φ＝B1SabNM－B2SMNQ′P′＝B1·aM·ab－B2(l－PM)·ab＝0，
所以B1·aM＝B2(l－PM)
即有等式0.6×0.6＝1.2[l－(0.6－0.4)]
解得l＝0.5 m
答案　0.072 Wb　0.5 m
图5
11．如图5所示，一个边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间均匀变化满足B＝kt规律，已知细线所能承受的最大拉力FT＝2mg，求从t＝0时起，经多长时间细线会被拉断？
解析　设t时刻细线恰被拉断，由题意知，B＝kt①
金属框中产生的感应电动势
E＝·S＝kL2/2②
金属框受到的安培力：
F＝BIL＝＝③
由力的平衡条件得，FT＝mg＋F④
解①、②、③、④得t＝.
答案　
图6
12．在倾角为α的光滑斜轨上，置有一通有电流I、长L、质量为m的导体棒，如图6所示．
(1)欲使导体棒静止在斜轨上，所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向如何？
(2)欲使导体棒静止在斜轨上，且对斜轨无压力，所加匀强磁场的磁感应强度B的大小是多少？方向如何？
解析　(1)导体棒在光滑斜轨上除受重力和支持力外，还受安培力的作用．为使其静止在斜面上，最小安培力的方向应沿斜面向上，其受力如图甲所示．由左手定则可知，磁场方向应垂直于斜面向上．
图甲
由平衡条件可知：BIL＝mgsin α，
所以磁感强度的最小值为：
B＝sinα.
图乙
(2)通电导线静止在斜轨上，且对斜面无压力时，只受重力和安培力作用，故安培力应竖直向上，所加匀强磁场应水平向左，其受力情况如图乙所示．
由平衡条件得：B′IL＝mg，
所以磁感应强度的大小为：B′＝.
答案　(1)sin α　垂直斜面向上
(2)mg/IL　水平向左
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