怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：磁场 单元测试（含解析）

磁场
1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列说法中，不正确的是
A．奥斯特实验说明电流具有磁效应，首次揭示了电和磁之间存在联系
B．直流电流、环形电流、通电螺线管的磁场均可用安培定则判断
C．通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，受此启发，安培提出了著名的分子电流假说
D．洛伦兹力方向可用左手定则判断，此时四指指向与电荷运动方向一致
2．如图所示是早期发明的一种电流计，它是根据奥斯特现象中小磁针的偏转来计量电流的，缺点是精确度不高、易受外界干扰。接通电流前，位于环形导线中央的小磁针仅在地磁场的作用下处于静止状态，电流计的方位，使环形导线与小磁针共面。当给环形导线通以恒定电流I后，小磁针偏转a角；当给环形导线通以恒定电流kI时，小磁针偏转β角。若已知环形电流圆心处的磁感应强度与通电电流成正比。关于这种电流 计，下列说法正确的是
A．该电流计测量结果与地磁场的竖直分量有关
B．该电流计在地球上不同位置使用时，所标刻度均相同
C．小磁针偏转角满足关系式
D．小磁针偏转角满足关系式
3．如图所示，竖直长导线通以恒定电流I，一闭合线圈MNPQ与导线在同一平面内，当线圈从图示位置向右逐渐远离导线时，穿过线圈的磁通量将(　　)
A．变小 B．变大
C．不变 D．先变大，后变小
4．线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则线圈中通以如图所示方向的电流时
A．小磁针N极向里转
B．小磁针N极向外转
C．小磁针在纸面内向左摆动
D．小磁针在纸面内向右摆动
5．下列说法正确的是
A．静止的电荷在匀强电场中一定受电场的作用力
B．通有同向电流的两平行导线之间互相排斥
C．静止的电荷在匀强磁场中一定受磁场的作用力
D．运动的电荷在匀强磁场中一定受磁场的作用力
6．关于物理学史，下列说法中正确的是
A．安培认为磁化使铁质物体内部产生了分子电流
B．奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场
C．库仑通过实验测出了引力常量G的大小
D．密立根通过实验测得元电荷e的数值为1×10-19C
7．假设地球磁场是由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．由南向北沿子午线 D．由赤道向两极沿子午线
8．关于磁场中某点的磁场方向，下列说法正确的是(　　)
A．与该点的磁感应强度方向垂直
B．与该点的磁感应强度方向相同
C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D．与地磁场方向相同
9．关于地磁场，下列说法正确的是
A．地磁场的N极在地理的北极附近
B．地磁场的磁极与地理的南北极不完全重合
C．地磁场的S极在地理的北极附近
D．北京地区的地磁场有朝北和向下的两个分量
10．下列说法中正确的是
A．小磁针北极的指向就是该处磁场的方向
B．磁感线是闭合曲线，电场线不是闭合曲线
C．两根长度相同、电流大小相等的直导线放入同一匀强磁场，受到的安培力一定相同
D．地磁北极的正上空地磁场的方向竖直向上，赤道附近地磁场的方向与地面平行
11．根长20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4×10－3 N，则导线中的电流是________ A，若将导线中的电流减小0.05 A，则该处的磁感应强度为________ T.
12．如图所示为一电磁选矿机的示意图，其中M为矿石漏斗，D为电磁铁. 在开矿中，所开采出的矿石有含铁矿石和非含铁矿石，那么矿石经过选矿机后，落入B槽中的矿石是________，落入A槽中的矿石是________．
13．如图所示，一面积为S的长方形线圈有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中，这时穿过线圈的磁通量为__________ ，当线圈从图中位置转过60°的瞬间， 穿过线圈的磁通量为________，当线圈从图中位置转过90°过程中穿过这个线圈的磁通量改变了________，当线圈从图中位置转过180°过程中穿过这个线圈的磁通量改变了________。
14．如图所示, 单匝线圈abcd , ab=50cm , bc=20cm , 在匀强磁场中, B=10－2T, 线圈平面与磁感线垂直, 当线圈绕OO′轴转90°后, 通过线圈的磁通量变化量△φ1 =________Wb. 当线圈转过180°后, 磁通量的变化量△φ2 =________Wb.
15．长为0．2m的导线垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有1A的电流时，导线受到的安培力大小为0．08N。问：
(1)该区域的磁场的磁感应强度为多少T？
(2)当该导线中的电流増大为1．5A时，导线受到的安培力的大小为多少N？
16．自然界中的电和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．最早发现通电导线周围存在磁场的科学家是谁？
17．在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1cm，电流为0.5A，所受的磁场力为5×10-4N.
（1）该位置的磁感应强度多大？
（2）若将该通电导线中的电流改为1.2A，其所受到的磁场力多大？
18．如图所示，在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，有一边长为L=0.2m的正方形导线框，线框平面与磁场垂直．问：
（1）这时穿过线框平面的磁通量为多大；
（2）若线框以AB边为轴转动，转过90°到虚线位置，该过程所花的时间为0.1S，则线圈在此过程中产生的平均电动势为多少；
（3）试判断转动90°过程AB边的电流方向．
参考答案
1．D
【解析】奥斯特通过通电导线对小磁针的作用，说明了电流的磁效应，揭示了电和磁之间的关系，A正确；电流周围的磁场方向，都是通过右手螺旋定则判断的，B正确；安培通过通电螺线管周围的磁场与条形磁场的关系提出了分子电流假说，C正确；洛伦兹力的方向是利用左手定则判断的，其中四指指向正电荷的运动方向，D错误．
2．D
【解析】
【详解】
A.由图可知，该电流计测量结果与地磁场的水平分量有关.故A错误.
B.在地球上不同位置，地磁场的水平分量可能不同，所以该电流计在地球上不同位置使用时，所标刻度不相同.故B错误.
CD.根据磁场的矢量关系可得：
因为环形电流圆心处的磁感应强度与通电电流成正比，所以有：
故C错误，D正确.
3．A
【解析】
在通电直导线形成的磁场中，离导线越远，磁场越弱，故导线圈右移时，磁通量变小，故选项A正确．
4．A
【解析】
【分析】
根据右手螺旋定则判断出环形电流内部和外部的磁场，根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向，判断出小磁针N极的偏转．
【详解】
根据右手螺旋定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针的N极向纸面里偏转。故A正确，B、C、D错误。
【点睛】
解决本题本题的关键知道小磁针静止时N极的指向表示磁场的方向，以及会运用右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向．
5．A
【解析】
A、由于电场对电荷有力的作用，在匀强电场中，原来静止的电荷一定受到电场力作用，故A正确；
B、根据右手安培定则和左手定则，通有同向电流的两平行导线之间互相吸引，故B错误；
C、由洛伦兹力公式可知，静止的电荷在匀强磁场中一定不受磁场的作用力，故C错误；
D、若电荷运动方向与磁场平行，运动的电荷在匀强磁场中不会受磁场的作用力，故D错误。
故选A。
6．B
【解析】
A、安培提出了分子电流，没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时分子电流的取向变得大致相同时分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形成磁极，故A错误
B、奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转，电流可以在其周围产生磁场，故B正确；
C、牛顿发现万有引力定律之后，卡文迪许通过实验测出了引力常量G的数值，故C错误；
D、密立根最早用实验测得元电荷e的数值，故D错误。
点睛：物理学史是高考考查内容之一，对于著名物理学家的重要理论、实验、重大发现、研究方法等等，要加强记忆，不能混淆。
7．B
【解析】
地磁场的N极朝南，根据安培定则，大拇指指向地磁体的N极，四指的绕向即为电流的方向，即电流方向应该是由东向西垂直磁子午线，选项B正确。
8．B
【解析】
根据磁场的方向规定：小磁针N极在磁场中受力方向或小磁针静止时N极的指向，就是该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向，故A错误，B正确；垂直于磁场放置的通电导线在磁场中受力方向不代表磁场方向，C错误；磁场不一定是地磁场，不能认为磁场的方向都与地磁场方向相同，D错误；故选B.
9．BCD
【解析】地磁场的南北极和地理的南北极刚好相反，即地磁场的S极在地理的北极附近，地磁场的磁极与地理的南北极不完全重合，故A错误，BC正确；北京地区的地磁场有朝北和向下的两个分量，故D正确。所以BCD正确，A错误。
10．BD
【解析】
A、某处小磁针的静止时北极受磁场力的方向就是该处磁场的方向，故A错误；
B、磁感线在磁体的周围是从磁体的N极出发回到S极，在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发，回到N极是闭合曲线，而电场线是从正电荷或者无穷远出发出，到负电荷或无穷远处为止，不是闭合曲线，故B正确；
C、电流相同、长度相同的通电导线在同一磁场中，若B与I所成的夹角不同，则受的安培力不同，故C错误；
D、由于地磁的北极在地理的南极附近，在磁体的外部磁感线从N极指向S极，故磁感线有个向北的即竖直向上分量，而赤道附近地磁场的方向和地面平行，故选项D正确。
点睛：本题需要掌握磁场和地磁场的方向问题，同时注意安培力公式：导线的方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，最小，当导线的方向与磁场方向垂直时，安培力最大，为。
11． 0.05 0.4
【解析】根据安培力公式： ，可得： ，根据安培力公式： ，可得： ，代入数解得： 。
12． 含铁矿石 非含铁矿石
【解析】电磁选矿机在工作过程中，从漏斗中落下的非铁矿石受重力作用落入A中，铁矿石在电磁铁的作用下，转过竖直位置落入B中。
13．BS， BS， BS， BS
【解析】
如图，当长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为：
Φ1=B?0.5S=0.5BS
当线圈以ab为轴从图中位置转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为0.5S，则磁通量为：Φ2=B×0.5S=0.5BS
当线圈从图中位置转过90°时，线圈与磁场平行，磁通量是0，所以该过程中穿过这个线圈的磁通量改变了：0-0.5BS=-0.5BS，大小是0.5BS；
当线圈从图中位置转过180°时，磁通量的方向与原方向相反，所以是-BS；该过程中穿过这个线圈的磁通量改变了：-BS-0.5BS=-1.5BS，大小是1.5BS．
点睛：本题考查对于匀强磁场中磁通量的求解能力．对于公式Φ=BScosα，Scosα为线圈在在垂直于磁场方向投影的面积．
14． 0.001 0.002
【解析】在开始时磁感线跟线圈平面垂直，有：Φ1=B×S=0.5×0.2×0.01?Wb=1×10-3?Wb．线圈绕OO′轴转过90°后，线圈的方向与磁场平行，此时的磁通量等于0，即：Φ2=0???；磁通量变化量为：△φ1=Φ2-Φ1=0-1×10-3?Wb=-1×10-3?Wb，负号表示方向与开始时方向相反．当线圈转过180°后，磁通量大小与开始时相等，方向相反，所以：Φ3=-1×10-3?Wb；磁通量变化量为：△φ1=Φ3-Φ1=-1×10-3-1×10-3?Wb=-2×10-3?Wb，负号表示方向与开始时方向相反.
15．(1) (2)
【解析】
【详解】
（1）磁场的磁感应强度为：
（2）导线受到的安培力为：F=BIL=0.4×1.5×0.2N=0.12N
16．奥斯特实验证明了电流的周围存在磁场，这是第一个发现了电和磁存在联系的实验．奥斯特由于这个贡献而载入物理史册．
【解析】奥斯特实验证明了电流的周围存在磁场，这是第一个发现了电和磁存在联系的实验．奥斯特由于这个贡献而载入物理史册．
17．（1）0.1T（2）
【解析】
【详解】
(1)根据公式得：
(2)电流增大，磁感应强度不变，由
18．（1）0.02Wb（2）0.2V；（3）由A指向B
【解析】
（1）因线圈与磁场垂直，则磁通量为：
（2）由法拉第电磁感应定律，则有：
（3）根据楞次定律，电流方向：由A指向B．