东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：磁场 综合测试（含解析）

磁场
1．有关磁感应强度的下列说法，正确的是（ ）
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是
D．由定义式B＝可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小
2．以MN为直径O为圆心的半圆弧上有M、N、P三点，如图所示，其中∠MOP＝ ，在MN两处各放置一条通有等大电流的长直导线垂直穿过半圆弧面，方向如图，这时O点的磁感应强度大小为B1．若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，则B2与B1之比为（　　）
A．3：1 B．：2 C．1：1 D．1：2
3．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2．且I1>I2，与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等，b是两根导线连线的中点，b、d连线与两根导线连线垂直．则（ ）
A．I2受到的磁场力水平向左
B．b点磁感应强度为零
C．d点磁感应强度的方向必定竖直向下
D．a点和c点的磁感应强度不可能都为零
4．下列关于物理学史和事实的说法正确的是（　　）
A．卢瑟福α粒子散射实验的规律说明原子很小
B．在光的双缝于涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了导线通电时附近小磁针发生偏转的原因
D．汤姆生通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷
5．电流天平的主要结构包括水平放置的螺线管，横梁（含U形电路），其构造示意图如图所示. 当螺线管中通以电流I0, U形电路中通以电流I时,在横梁左端悬挂合适的钩码，就能使横梁水平平衡，则平衡时
A．通电螺线管的磁感线与螺线管的中轴线垂直
B．CD边受到竖直向下的安培力
C．U形电路的三条边都受到安培力
D．只改变螺线管中的电流方向横梁仍可平衡
6．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）
A．由可知，B与F成正比，与IL成反比
B．通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零
C．通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场，即B＝0
D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关
7．两根通电长直导线平行放置，电流大小分别为I1和I2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上。b点为导线横截面连线与此垂直平分线的交点，导线中的电流在这四点产生磁场的磁感应强度可能为零的是（　　）
A．a点 B．b点 C．c点 D．d点
8．关于磁感应强度，正确的说法是
A．根据，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
B．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相同
C．磁感应强度B是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同
D．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度一定为零
9．如图甲所示，a、b两个金属圆环通过导线相连构成回路，在a环中加垂直于环面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，磁感应强度垂直于环面向里为正，则下列说法正确的是
A．0-1s内，a、b两环中的磁场方向相反
B．时刻，b环中磁通量为零
C．1-3s内，b环中的电流始终沿顺时针方向
D．2-4s内，b环中的磁通量先增大后减小
10．《梦溪笔谈》中涉及力学、光学、磁学、声学等领域．沈括记载了“以磁石磨针锋”制造指南针的方法，磁针“常微偏东，不全南也”．他是世界上第一个指出地磁场存在磁偏角的人，这比西方要早400年．关于地磁场的下列说法正确的是(　　)
A．地磁场只分布在地球的外部
B．在地理南极点地磁场方向是竖直向上的
C．穿过地球表面的地磁场的磁通量为零
D．在地球表面各处地磁场的磁感应强度大小不相等
11．地球是个大磁场，在地球上，指南针能指南北是因为受到________的作用．人类将在本世纪登上火星．目前，火星上的磁场情况不明，如果现在登上火星，你认为在火星上的宇航员能依靠指南针来导向吗？________(选填“能”、“不能”或“不知道”)
12．地磁北极在_________，物体与磁铁接触后就显示出磁性的现象叫_________.
13．电流的磁场分为三类：通电直导线的磁场、环形电流的磁场、__________（磁场方向与条形磁铁类似），电流的磁场方向都是根据_________定则（左、右）来判断．
14．通电螺线管的极性跟螺线管中的________有关，它们之间的关系可以用________来判定．内容是：用________手握住螺线管，让________弯向螺线管中电流的方向，则______所指的那端就是螺线管的北极．
15．面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中(磁场区域足够大)，磁场方向与线框平面成θ角，如图所示，当线框以ab为轴顺时针转90°过程中，穿过abcd的磁通量变化量ΔΦ为多少？
16．安培的分子电流假设，可用来解释什么？
17．如图所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：
(1)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
(2)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
18．如图所示，矩形导线框abcd处在磁感应强度B=0.2T的有理想边界的匀强磁场中，线框ab边长0.1m，bc边长为0.2m，求：
（1）线框在图示位置时穿过线框的磁通量；
（2）线框向右水平移动0.1m时，穿过线框的磁通量．
参考答案
1．A
【解析】
引入磁感应强度的目的就是用来描述磁场强弱及方向的物理量，故A选项正确；磁感应强度与I和L无关，在B＝中，B、F、L必须相互垂直，故BCD错误，故选A.
2．B
【解析】
【详解】
依题意，每根导线在O点产生的磁感强度为，方向竖直向下，则当M移至P点时，O点合磁感强度大小为：

则B2与B1之比为
A. 3：1与分析不相符，故A项与题意不相符；
B. ：2分析相符，故B项与题意相符；
C. 1：1与分析不相符，故C项与题意不相符；
D. 1：2与分析不相符，故D项与题意不相符。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
电流I1在I2处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，I2受到的安培力的方向水平向右，故A错误；当电流I1与I2的大小相等时，则在b处的磁场大小相等，方向相同，所以合磁场方向向下，不等于0．故B错误；两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反、大小相等的电流I1与I2．由右手螺旋定则判得，电流 I1在d处产生的磁场方向向右下，电流I2在d点产生的磁场的方向向左下，d点的磁感应强度的方向是竖直向下．当两个电流的大小不相等的时候，d点的合磁场方向不是竖直向下．故C错误；当电流I2的大小比电流I1的大时，则a点的磁感应强度可能等于0；当电流I2的大小比电流I1的小时，则c点的磁感应强度可能等于0，故D正确；故选D.
【点睛】
本题考查了安培定则及矢量的合成方法，注意判断通电导线周围的磁场方向用右手定则，而判断通电导线在磁场中的受力方向时用左手定则；特别应注意磁场的空间性，注意培养空间想象能力.
4．D
【解析】
【详解】
A.卢瑟福α粒子散射实验的规律说明了原子具有核式结构，故A项与题意不符；
B.光是一种几率波，在光的双缝于涉实验中，暗条纹的地方是光子能到达机率很小的地方，故B项与题意不符；
C.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了导线通电时附近小磁针发生偏转的原因，故C项与题意不符；
D.汤姆生通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D项与题意不符。
5．B
【解析】
【详解】
A．根据右手螺旋定则可知，通电螺线管内的磁感线与螺线管的中轴线平行，A错误
B．根据右手螺旋定则可知CD边处的磁感线方向水平向右，电流由C指向D，根据左手定则，CD受到的安培力竖直向下，B正确
C．U形电路的CD边与磁场垂直，其他两条边与磁场平行，所以只有CD边受到安培力作用，C错误
D．改变螺线管电流方向，CD边的安培力会反向，无法平衡，D错误
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：ABD、磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场自身决定，与L和F无关，与是否引入电流也无关．故AB错误D正确
C、因为通电导线取不同方向时，其受力大小不尽相同，当导线与磁场平行时安培力为零；此时磁感应强度并不为零，因此C错误
故选D
点评：容易题．对于定义式，不能理解为B与F成正比，与IL成反比，B由磁场本身决定．
7．A
【解析】
【详解】
A．根据安培定则可知两电流在a点磁感应强度的方向相反，若I1＜I2，由于a离I1近，故在a点I1的磁感应强度的大小可能等于I2的磁感应强度。则a点磁感应强度可能为0．故A正确；
B．两电流在b点的磁感应强度的方向相同，故b点磁感应强度不能可为0。故B错误；
CD．两电流分别在c、d点的磁感应强度的方向不共线，合成时不可能为0，c、d两点的磁感应强度不可能为0．故CD错误。
8．C
【解析】
分析：本题考查了磁场的大小与方向，磁感应强度是采用比值法定义的，B大小与F、IL无关，B由磁场本身决定，当电流方向与磁场方向不在同一直线上时，导体才受到磁场力作用，磁场力的方向与电流、磁场垂直．
解答：解：A、磁感应强度是采用比值法定义的，B大小与F、IL无关，B由磁场本身决定，故A错误；
B、根据左手定则可知，磁场方向与磁场力方向垂直，故B错误；
C、B是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，故C正确．
D、当电流平行于磁场放置时，不受磁场力的作用，所以电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度不一定为零，故D错误．
故选C．
点评：对于磁感应强度的定义式要明确其定义方法、适用条件，以及各个物理量的含义，可以和电场强度的定义E=类比学习．
9．AC
【解析】
【详解】
A.0-1s内，环中磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知、环中的感应电流沿逆时针方向，根据安培定则可知环中感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，故选项A符合题意；
B.时刻环中磁通量的变化率最大，感应电流最大，因此环中感应电流的磁通量不为零，故选项B不符合题意；
C.1-3s内，环中磁通量先向里减小，后向外增大，根据楞次定律可知环中感应电流方向始终沿顺时针方向，因此环中的感应电流方向始终沿顺时针方向，故选项C符合题意；
D. 2-4s内，环中磁通量的变化率先减小后增大，因此环中感应电流先减小后增大，环中磁通量先减小后增大，故选项D不符合题意。
10．CD
【解析】
【详解】
A. 根据磁场的性质可知，磁感线是闭合的，故地球内部一定有磁感线，故一定有磁场；故A项与题意不符；
B. 地理南极点并不是地磁的N极，故地理南极点处磁场方向不是竖直向上的；故B与题意不符；
C. 根据磁通量的性质可知，由外向里和从里向外穿过地球表面的磁感线条数一定相等。故地磁场穿过地球表面的磁通量为零；故C项与题意相符；
D. 地球两极处磁感应强度最大，而赤道上磁感应强度最小；所以在地球表面各处地磁场的磁感应强度大小不相等，故D项与题意相符。
11． 地磁场； 不知道
【解析】南针能指南北是由于地球是个大磁体，指南针受到了地磁场的作用，火星上的磁场情况不明，故无法知道是否能依靠指南针来导向．
12． 地理南极附近 磁化
【解析】磁场的北极在地理南极的附近，地磁的南极在地理的北极附近地理南极附近；物体与磁铁接触后就显示出磁性的现象叫磁化。
13． 通电螺线管 右手螺旋
【解析】电流的磁场分为三类：通电直导线的磁场、环形电流的磁场、通电螺线管，通电螺线管的磁场形状与条形磁体的磁场形状相似，其磁性来源于导体中通有电流，是电流的磁效应产生磁场；电流的磁场方向都是根据右手螺旋定则（安培定则）来判定的．
14． 电流方向 安培定则 右 四指 大拇指
【解析】通电螺线管的极性与电流的方向有关；它们之间的关系可由右手螺旋定则（安培定则）进行判定；定则内容为；用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向；大拇指指向螺线管内部的磁感线方向，即螺线管的N极；
15．BS(cosθ＋sinθ)
【解析】
【详解】
矩形线圈abcd如图所示放置，此时通过线圈的磁通量为：
Φ1=BSsinθ．
当规定此时穿过线圈为正面，则当线圈绕ab轴转90°角时，穿过线圈反面，
则其的磁通量：
Φ2=-BScosθ．
因此穿过线圈平面的磁通量的变化量为：

负号表示贯穿方式相反，则变化量的大小为
.
【点睛】
对于匀强磁场中磁通量的求解，可以根据一般的计算公式Φ=BSsinθ（θ是线圈平面与磁场方向的夹角）来分析线圈平面与磁场方向垂直、平行两个特殊情况．注意夹角θ不是磁场与线圈平面的夹角，同时理解磁通量不是矢量，但注意分清正面还是反面通过线圈．
16．安培认为，在原子、分子或分子团等物质微粒内部，存在着一种环形电流﹣﹣分子电流，分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体．未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性；磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显出显示出磁性．所以安培的分子电流假设，可用来解释铁质类物体被磁化而具有磁性的原因．
【解析】
安培认为，在原子、分子或分子团等物质微粒内部，存在着一种环形电流﹣﹣分子电流，分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体．未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性；磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显出显示出磁性．所以安培的分子电流假设，可用来解释铁质类物体被磁化而具有磁性的原因．
17．(1)-BS; (2)-2BS
【解析】
（1）框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量：Φ=BS；从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量变为0，则磁通量的变化量为0-BS=-BS；
（2）若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量为-BS，磁通量的变化量为：
（-BS）-BS=-2BS；
点睛：本题要知道对于匀强磁场中磁通量计算的一般公式φ=BScosθ，θ是线圈与磁场垂直方向的夹角．夹角变化，磁通量也会变化，注意磁通量要分清穿过线圈的正反面．
18．（1）4×10﹣3Wb （2）2×10﹣3Wb
【解析】
（1）线框在图示位置时磁场和线圈平面垂直，所以穿过线框的磁通量Φ1=BS=0.2×0.1×0.2=4×10﹣3T
（2）线框向右水平移动0.1m时，线圈只有一半面积在磁场中，所以穿过线圈的磁通量Φ2=BS′=0.2×0.1×（0.2﹣0.1）=2×10﹣3T
故本题答案是：（1）4×10﹣3Wb （2）2×10﹣3Wb
点睛：知道磁通量的概念，并利用概念求磁通量大小．