人教版高中物理选修3-1同步练习3.3磁几种常见的磁场Word版含解析

3.3磁几种常见的磁场
基础夯实
一、选择题(1～5题为单选题，6、7题为多选题)
1．(2016·上海市浦东新区高二下学期期末)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是(　C　)
A．磁感线和磁场都是客观存在的
B．磁铁的磁感线总是从N极出发，到S极终止
C．磁感线越密的地方磁场越强
D．磁感线的切线方向就是小磁针S极在此位置的受力方向
解析：磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但不是真实存在的，故A错误；磁感线在磁铁的外部是从磁铁的N极到S极，在磁铁的内部是S极指向N极，磁铁内部的磁感线与外部的磁感线形成闭合曲线，故B错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，故C正确；磁感线的切线方向就是磁场的方向，是小磁针N极在此位置的受力方向，故D错误，故选C。
2.(2016·广东培正中学高三模拟)用一根条形磁铁的一端去吸引三枚大头针的根部，待平衡后，如图所示结果正确的是(　C　)
解析：大头针被磁化后，相靠近一端的磁极相同而排斥，选项C正确。
3．磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　B　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
解析：由图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba4．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是(　C　)
A．两棒均显磁性
B．两棒均不显磁性
C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性
D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性
解析：根据安培的分子电流假说可知，分子电流使每个分子相当于一个小磁针，甲铁棒中各分子电流取向是杂乱无章的，磁性抵消，对外不显示磁性；乙棒内部各分子电流取向大致相同，分子电流的磁性增强，对外显示磁性，C正确。
5．(2017·黑龙江大庆实验中学高二上学期期末)如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2＝S3，且“3”线圈处于磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3。则它们的大小关系是(　C　)
A．Φ1＞Φ2＞Φ3　　 B．Φ1＞Φ2＝Φ3
C．Φ1＜Φ2＜Φ3　　 D．Φ1＜Φ2＝Φ3
解析：在条形磁铁内外都有磁场，套在条形磁铁外的三个线圈的磁通为内部向左的磁通减去外部向右的磁通，而内部向左的磁通相同，外部向右的磁通越大，抵消越多，总磁通越少，1,2 在同一位置，1的外部面积大，则向右的磁通大，故Φ2＞Φ1；2,3面积一样，3位置外部B小，则外部向右磁通小，则Φ3＞Φ2；可知：Φ1＜Φ2＜Φ3，选项C正确。
6．(2017·宁夏中卫一中高二上学期期末)下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是(　BC　)
解析：根据安培定则可判定B、C选项正确。
7．如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于北、南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况说法中正确的是(　BD　)
A．带同种电荷　　 B．带异种电荷
C．B带正电　　 D．A带正电
解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场。由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电。所以D选项正确。
二、非选择题
8．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
答案：0.12Wb　0.36Wb
解析：线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥＝Scos60°＝0.4×m2＝0.2m2
穿过线圈的磁通量
Φ＝BS⊥＝0.6×0.2Wb＝0.12Wb。
线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4Wb＝－0.24Wb。
故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb。
能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是(　C　)
A．电路中的电源必须是交流电源
B．电路中的a端点须连接直流电源的正极
C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度
解析：由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的负极，故A、B错误，若增加环绕软铁的线圈匝数，从而增加线圈的磁场，导致玩偶飘浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，导致玩偶飘浮的最大高度减小，故D错误。
2．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是(　C　)
A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtanθ
B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcosθ
C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了
D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了
解析：回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误。
3．(2016·上海杨浦区三模)如图所示，一柱状磁体其轴线与z轴平行，且在zoy平面内，其中点在y轴上。现有四个圆形线圈，a在xoz平面内，其轴线为y轴；b在yoz平面内；c在xoy平面内，d在zoy平面内。下列说法正确的是(　A　)
A．穿过a、b、d的磁通量为零
B．穿过b、c、d的磁通量为零
C．穿过b、d的磁通量为零，穿过a、c的磁通量不为零
D．穿过a、b、c、d的磁通量均不为零
解析：由磁感线的分布可知，磁感线与线圈b、d平行，不穿过两个线圈，则b、d两线圈的磁通量为零，对于线圈a，上半圆与下半圆磁感线的方向相反，数量相等，完全抵消，所以a的磁通量为零，A正确。
4．(2016·湖北宜昌夷陵区月考)如图所示，长直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者串联在同一电路中，它们之间相距较远，产生的磁场互不影响，开关S闭合后，图中所示的四个可自由转动的小磁针a、b、c、d的北极(黑色一端)静止时的指向正确的是(　B　)
A．a　　 B．b　　　　
C．c　　 D．d
解析：可自由转动的小磁针在磁场中静止时的北极指向与其所在处磁感线的方向一致，通过直导线AB周围的磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在与导线垂直的平面上，其方向为逆时针方向(俯视)，A错误。通电螺线管C周围的磁感线分布与条形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针b处的磁感线方向由右指向左，小磁针c处的磁感线方向由左指向右，B正确，C错误。电磁铁D周围的磁感线分布与蹄形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针d处的磁感线方向是由左指向右，D错误。
5．(2018·湖北武汉外国语学校高二上学期期末)如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是(　CD　)
A．O点处的磁感应强度为零
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处磁感应强度的方向相同
解析：根据安培定则可知M、N导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直MN连线，由o→d，故O处的磁感应强度不为零，选项A错误；由于M、N两导线中电流大小相等，根据对称性知Ba＝Bb，磁感应强度方向均垂直于M、N连线，方向相同，选项B错误；c、d关于O点对称，M、N两导线中的电流在c、d两点产生的磁感应强度的矢量和相等且方向均为c→d，选项C正确；由于a、b、c、d四点磁感应强度方向均相同，选项D正确。
6．(2016·宁夏银川一中高二检测)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电的螺线管，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：分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与地球磁场之间的作用情况。一方面，可以将地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示。另一方面，可利用右手螺旋定则确定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理判定螺线管与地球之间的作用情况。
二、非选择题
7．已知北京地面处的地磁场水平分量约为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，如下图所示。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大小。(保留一位有效数字)
答案：如图，5×10－5T
解析：通电螺线管在坐标原点处产生的磁场沿x轴正方向，由安培定则即可确定电流的绕向。
设螺线管在小磁针处产生的磁场为Bx，则有：tan60°＝。
即Bx＝Bytan60°＝3×10－5×T≈5×10－5T。