2016-2017学年高中物理鲁科版选修3-1章末综合测评2016-2017学年高中物理鲁科版选修3-1章末综合测评第5章 磁场

章末综合测评(五)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．下列关于磁感线的叙述，正确的是(　　)
A．磁感线是磁场中确实存在的一种曲线
B．磁感线总是从N极指向S极
C．磁感线是由磁场中的铁屑形成的
D．磁感线是根据磁场的性质人为地画出来的曲线
【解析】　磁感线是人们为了形象地描述磁场而人为画出来的曲线，实际是不存在的，故A、C错误，D正确．磁感线是闭合的曲线，磁体外部磁感线方向从N极指向S极，而磁体内部磁感线方向由S极指向N极，故B错误．
【答案】　D
2．19世纪20年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到温度差会引起电流．安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流方向是(注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球表面的连线)(　　)
A．由西向东垂直磁子午线
B．由东向西垂直磁子午线
C．由南向北沿磁子午线
D．由赤道向两极沿磁子午线
【解析】　由于地磁场的N极在地理上的南极附近，如果地球磁场是由绕地球的环形电流引起的，据安培定则，该环形电流应该由东向西，垂直磁子午线，所以正确选项是B.
【答案】　B
3．在下列图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向．其对应不正确的是(　　)
【解析】　由安培定则判断C、D正确；又因小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，A正确B错误．
【答案】　B
4．如图1所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是(　　)
图1
A．穿过线圈S1的磁通量比较大
B．穿过线圈S2的磁通量比较大
C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大
D．不能比较
【解析】　磁通量的大小可以用磁感线的条数来表示，穿过线圈S1的条数多，磁通量比较大，A对．
【答案】　A
5．有两个固定的完全相同的通电圆环，通过的电流大小相同，方向如图2所示，其中一个位于竖直平面内，另一个位于水平平面内，每个圆环中的电流在它们的共同圆心O处产生的磁感应强度大小均为B，则在O点总磁感应强度大小为(　　)
图2
A.B　
B.B
C.B
D.B
【解析】　由安培定则知，水平环电流产生(在O处)的磁场方向竖直向下，同理得竖直环在O处的磁场方向垂直纸面向外(如图)，知A正确．
【答案】　A
6．如图3所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置．若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将(　　)
图3
A．增大
B．减小
C．不变
D．无法确定如何变化
【解析】　由条形磁铁磁场的内、外分布情况知，弹簧包围面积增大，穿过包围面积的磁感线的净条数减少，故B正确．
【答案】　B
7．如图4所示，a、b、c三个闭合线圈，放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是
(　　)
图4
A．Φa＜Φb＜Φc
B．Φa＞Φb＞Φc
C．Φa＜Φc＜Φb
D．Φa＞Φc＞Φb
【解析】　因为磁感线是闭合曲线，故a线圈的环形电流产生的磁场在a线圈内部垂直纸面向里，在a线圈外部垂直纸面向外，而磁通量是合磁通量，故b、c线圈有“抵消”，c线圈“抵消”最多，故a线圈磁通量最大．
【答案】　B
8．下列说法正确的是(　　)
A．通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零
B．空间某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
C．凡是磁感应强度大小处处相等的磁场就是匀强磁场
D．磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零
【解析】　磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B项正确；磁感应强度为零，放在该处的某平面无磁感线穿过，故D项正确；若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置而导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以A项错误；磁感应强度是矢量，既有大小又有方向，只有磁感应强度大小和方向处处相同的磁场才是匀强磁场，C项错误．
【答案】　BD
9．在三维直角坐标系中，电子沿y轴正方向运动，如图5所示，则(　　)
图5
A．利用安培定则判定电子运动产生的磁场方向时，大拇指应沿电子的运动方向
B．利用安培定则判定电子运动产生的磁场方向时，大拇指应沿形成的电流方向
C．由电子运动产生的磁场在图示a处方向沿＋x方向
D．由电子运动产生的磁场在图示a处方向沿－x方向
【解析】　由安培定则知，伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致．A错B对．弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．在a点的切线方向沿－x方向，所以C错D对．
【答案】　BD
10．如图6所示，处于同一平面内的两根平行长直导线中通有方向相反、大小不同的电流，这两根导线把它们所在的平面分成a、b、c三个区域，则磁感应强度为零的区域(　　)
图6
A．可能出现在b区
B．可能出现在a区
C．可能同时出现在a、c区
D．可能出现在c区
【解析】　根据安培定则判断得知：电流I1在a区域产生的磁场方向垂直纸面向外，在b、c区域产生的磁场方向垂直纸面向里；电流I2在a、b区域产生的磁场方向垂直纸面向里，在c区域产生的磁场方向垂直纸面向外，所以在a、c两区域磁场方向相反，又I1，I2大小不同，则产生的磁感应强度大小可能相等．
【答案】　BD
二、计算题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答．)
11．(12分)已知山东地面处的地磁场水平分量约为3×10－5
T，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7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大小．(保留一位有效数字)
图7
【解析】　根据小磁针的指向可知该处磁场的方向如图所示：
接通电源后，小磁针N极指向的是地磁场和螺线管的磁场的叠加磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判定螺线管导线绕向如图所示．
由题意知地磁场水平分量By＝3×10－5
T，设通电螺线管产生的磁场为Bx.
由图知＝tan
60°，解得Bx＝3×10－5×
T≈5×10－5
T.
【答案】　见解析图　5×10－5
T
12．(12分)如图8所示，一个矩形线圈abcd的面积为S，放在直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与x、y轴的夹角分别为α＝30°、β＝60°，匀强磁场的磁感应强度为B.则当磁场方向分别沿x、y、z轴方向时，穿过线圈的磁通量各是多少？
图8
【解析】　当磁场方向沿x轴方向时，穿过线圈的磁通量Φ1＝BSsin
α＝BS；
当磁场方向沿y轴方向时，穿过线圈的磁通量Φ2＝BSsin
β＝BS；
当磁场方向沿z轴方向时，穿过线圈的磁通量Φ3＝BSsin
0°＝0.
【答案】　BS　BS　0
13．(16分)如图9所示为发电机的原理图．发电机转子为一边长为0.3
m的正方形线圈，处于B＝0.5
T的匀强磁场中．
图9
(1)当线圈平面与磁场方向夹角为45°时，穿过线圈的磁通量是多少？
(2)当线圈以ab边为轴沿顺时针方向转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？
(3)当线圈以ab边为轴沿逆时针方向转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？
【解析】　(1)由Φ＝BS⊥得：
Φ＝BSsin
45°＝BL2sin
45°
＝×0.5×0.32
Wb
＝3.2×10－2
Wb.
(2)初状态时，Φ1＝BL2sin
45°
＝0.5×0.32×
Wb
＝3.2×10－2
Wb.
末状态磁感线由反面穿入，正面穿出，如图，则：Φ2＝－BL2sin
45°
＝－3.2×10－2
Wb，
则ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝(－3.2×10－2－3.2×10－2)
Wb
＝－6.4×10－2
Wb，
只考虑其大小，ΔΦ1＝6.4×10－2
Wb.
(3)初态与末态时，穿过线圈的磁通量相同，都是从同一面穿入和穿出，如图，则：ΔΦ2＝0.
【答案】　(1)3.2×10－2
Wb　(2)6.4×10－2
Wb　(3)0