人教版物理选修3-1 同步练习：第3章 第3节 几种常见的磁场

第3节　几种常见的磁场
　　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　
对安培定则的理解与应用
1.直线电流周围的磁场,其磁感线分布和方向用下列哪个图来表示最合适(　D　)
解析:由安培定则可判断A,C错误.直线电流周围的磁感线的分布,由近及远,由密逐渐变疏,而不是等距的同心圆,B错误、D正确
2.如图所示是三根平行直导线的截面图,若它们的电流大小都相同,且ab=ac=ad,则a点的磁感应强度的方向是(　D　)
A.垂直纸面指向纸里
B.垂直纸面指向纸外
C.沿纸面由a指向b
D.沿纸面由a指向d
解析:每根导线在a点产生的磁感应强度大小相等,关键是确定每根导线在a处产生的磁感应强度的方向,由矢量合成法则求合磁感应强度,判知选项D正确.
3.(2016汉川市高二期末)如图所示,一束带正电的粒子沿着水平方向向右飞过小磁针正上方时,小磁针N极将(　B　)
A.向纸外偏转
B.向纸内偏转
C.静止不动
D.无法确定
解析:一束带正电的粒子沿着水平方向向右飞过磁针正上方,则电流方向从左向右,根据安培定则可知,小磁针处于垂直纸面向里的磁场中,因小磁针静止时N极指向磁场方向,则小磁针的N极向纸内偏转,S极向纸外偏转,故选项B正确,选项A,C,D错误.
4.(多选)南极考察队经常就南极特殊的地理位置进行科学测量.考察队员一次实验如下:在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图所示.下列说法正确的是(　AC　)
A.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小
B.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
C.若将b端接电源正极,a端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变
解析:地球南极附近即为地磁N极,螺线管相当于一条形磁铁,根据安培定则判断出“条形磁铁”的极性.再根据同名磁极相互吸引,异名磁极相互排斥,判断知选项A,C正确.
5.铁环上绕有绝缘的通电导线,电流方向如图所示,则铁环中心O处的磁场方向为(　A　)
A.向下
B.向上
C.垂直纸面向里
D.垂直纸面向外
解析:由安培定则可判断出左、右两线圈的上端都是N极,下端都是S极,故O点处磁场方向向下,选项A正确.
对安培分子电流假说的认识
6.(多选)用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象(　AD　)
A.永久磁铁的磁场
B.直线电流的磁场
C.环形电流的磁场
D.软铁棒被磁化的现象
解析:分子电流假说是安培依据通电螺线管外部磁场与条形磁铁磁场的相似性为解释磁体的磁现象而提出的,所以选项A,D正确.
7.科学研究表明,地球自西向东的自转速度正在变慢.假如地球的磁场是由地球表面带电引起的,则可以断定(　C　)
A.地球表面带正电,由于地球自转变慢,地磁场将变弱
B.地球表面带正电,由于地球自转变慢,地磁场将变强
C.地球表面带负电,由于地球自转变慢,地磁场将变弱
D.地球表面带负电,由于地球自转变慢,地磁场将变强
解析:地球的磁场类似于通电螺线管的磁场.地理的南极是地磁N极,地理北极是地磁S极.按照安培定则,可以看出要有自东向西的电流才符合,那么必然是由于地球表面带负电自西向东旋转引起的.由于地球自转变慢,相当于电流减弱,地磁场将变弱,故选项C正确.
对磁通量的认识及计算
8.下列关于磁通量的论述中正确的是(　B　)
A.磁感应强度越大的地方,穿过线圈的磁通量也越大
B.匀强磁场中,穿过线圈的磁感线条数越多,则磁通量越大
C.穿过线圈的磁通量为零的地方,磁感应强度一定为零
D.磁感应强度越大的地方,线圈的面积越大,则穿过线圈的磁通量
越大
解析:穿过线圈的磁通量大小不仅跟磁感应强度有关,还与线圈放置的位置有关,当磁感线与线圈平面平行时,穿过线圈的磁通量为零,选项A,C,D错误;磁通量的物理意义是匀强磁场中穿过某一面积的磁感线条数,穿过线圈的磁感线条数越多,则磁通量越大,选项B正确.
9.(多选)彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面,图中穿过线圈的磁通量可能为零的是(　AD　)
解析:要使线圈中的磁通量为零,必须满足两个导线关于线圈的中心轴线对称,并且两导线在线圈中磁场方向相反,故选项A,D正确
10.某处匀强磁场方向竖直向下,大小为0.1
T.某线圈ABCD,边长为20
cm,放在水平面上,当把线圈CD侧抬起至与水平方向成60°角时,穿过线圈平面的磁通量改变了　　　　.
解析:开始时磁通量:Φ1=B·S=0.1×0.22Wb=0.004
Wb,末态磁通量:Φ2=BS·cos
60°=0.1×0.22×
Wb=0.002
Wb,所以ΔΦ=Φ1-Φ2
=0.002
Wb.
答案:0.002
Wb
11.如图,有一条通有恒定电流的长直导线,在其右侧有一个闭合的矩形线圈abcd,线圈的ab边与导线之间隔开一段距离且与直导线平行.开始时直导线与矩形线圈共面,现让矩形线圈绕其某一边转动,在转动90°的过程中,直导线中电流产生的磁场穿过矩形线圈的磁通量的变化情况是(　D　)
A.绕ab边转动时,磁通量一直减小到零
B.绕ab边转动时,磁通量先减小后增大
C.绕cd边转动时,磁通量一直减小到零
D.绕cd边转动时,磁通量先减小后增大
解析:线圈绕ab边转动90°过程中,穿过线圈的磁通量逐渐减小但
不为零,选项A,B错误;绕cd边转动90°过程中,由于线圈平面和磁场方向的夹角变化,穿过线圈的磁通量先减小后增大,选项D正确,C错误.
12.边长为10
cm的正方形线圈,固定在磁场中,磁场方向与线圈平面夹角θ=30°,如图所示,磁感应强度随时间的变化规律为B=2+3t(T),则在第1
s内穿过线圈的磁通量变化量ΔΦ为多大
解析:t=0时,B0=2
T
t=1
s时,B1=(2+3×1)
T=5
T
由Φ=BS⊥得ΔΦ=ΔBSsin
30°
=(B1-B0)L2sin
30°
=(5-2)×0.12×
Wb
=1.5×10-2
Wb.
答案:1.5×10-2
Wb
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第2题)如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线a和b,通有等值电流.在纸面上距a,b等远处有一点P,若P点合磁感应强度B的方向水平向左,则导线a,b中的电流方向是(　A　)
A.a中向纸里,b中向纸外
B.a中向纸外,b中向纸里
C.a,b中均向纸外
D.a,b中均向纸里
解析:因为通电直导线周围磁场的磁感线是多组以导线上各点为圆心垂直于导线的同心圆,所以直导线a中电流在P处激发的磁场方向垂直于a,P连线,直导线b中电流在P处激发的磁场方向垂直于b,P连线.又因为P点合磁感应强度B的方向水平向左,所以由矢量合成法则可知,a中电流在P处激发的磁场方向垂直aP向下,b中电流在P处激发的磁场方向垂直bP向上,再根据安培定则很容易判断a,b中的电流方向,a中向纸里,b中向纸外,故选项A正确.
2.(针对第5题)(多选)如图所示,螺线管中通有电流,如果在图中的a,b,c三个位置上各放一个小磁针,其中a在螺线管内部,则下列说法正确的是(　BD　)
A.放在a处的小磁针的N极向左
B.放在b处的小磁针的N极向右
C.放在c处的小磁针的S极向右
D.放在a处的小磁针的N极向右
解析:由安培定则,通电螺线管的磁场如图所示,
右端为N极,左端为S极,在a点磁场方向向右,则小磁针在a点时,N极向右,A项错误,D项正确,在b点磁场方向向右,则小磁针在b点时,N极向右,B项正确;在c点,磁场方向向右,则小磁针在c点时,N极向右,S极向左,C项错误.
3.(针对第11题)如图所示,一矩形线框,从abcd位置移动到a′b′
c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量的变化情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)(　D　)
A.一直增大
B.一直减小
C.先增大后减小
D.先增大,再减小直到零,然后再增大,最后减小
解析:bc边移到导线位置之前磁通量垂直纸面向外增大,之后磁通量减小到0,这时导线位于线框中间位置,再向右移时磁通量垂直纸面向里又增大,直到ad边与导线重合,再往右移磁通量最后又变小.故选项D正确.