济南济北中学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
1．1822 年建立的“分子电流假说”，初步确立了“磁场的电本质”，提出分子电流假说的科学家是（）
A．安培 B．库仑 C．劳伦施 D．洛伦兹
2．某兴趣小组为了验证通电长直导线在某点产生的磁场的磁感应强度B与这一点到导线的距离r成反比(B∝)的结论，设计了下面的实验．将长直导线沿南北方向水平放置，小磁针放置在长直导线的正下方并处于静止状态．当小磁针离导线的距离为r时，给长直导线通恒定的电流，小磁针垂直纸面向纸内转动，转过的角度为θ(实验区域内通电导线产生的磁场与地磁场的水平分量相差不是很大)．将小磁针放在不同r处，测量其转过的角度，最终作出相关图象．下面图象中能验证结论B∝的是(　　)
A． B． C． D．
3．下列说法中正确的是（ ）
A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：测出一小段通电导线受到的磁场力与该导线的长度以及通过的电流，根据可算出该点的
B．通电导线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．磁感应强度只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与、、以及通电导线在磁场中的方向无关
D．放置在磁场中的1m长的导线，通以1A的电流，受力为1N，该处的磁感应强度大小为1T
4．下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是(　　)
A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向
B．小磁针S极受磁力的方向就是该处磁感应强度的方向
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．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
5．如图所示，能自由转动的小磁针水平放置在桌面上.当有一束带电粒子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方水平飞过时，所能观察到的现象是(　　)
A．小磁针不动
B．若是正电荷飞过，小磁针会发生偏转
C．若是负电荷飞过，小磁针会发生偏转
D．若是一根通电导线，小磁针会发生偏转
6．关于磁场，下列说法正确的是（ ）
A．磁场的基本性质是对处于其中的磁极和电流有力的作用
B．磁场是看不见摸不着，实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊的物质
D．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
7．某同学身边有一个长铁条，为了检验它是否具有磁性，该同学用它的一端靠近能自由转动的小磁针.下列给出了几种可能产生的现象以及相应结论，其中正确的是(　　)
A．若小磁针被吸引过来，则说明长铁条一定有磁性
B．若小磁针被吸引过来，则长铁条可能没有磁性
C．若小磁针被推开，则说明长铁条一定有磁性
D．若小磁针被推开，则长铁条可能没有磁性
8．如图所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　)
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B．乙图中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
9．如图所示，在空间直角坐标系中存在有沿轴正方向的匀强磁场，在直角坐标系中选取如图所示的棱柱形空间．通过面积（所围的面积）、（所围的面积）和（所围的面积）的磁通量分别为、和，则：（ ）
A． B． C． D．
10．下列关于磁感应强度大小的说法正确的是　　
A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度不一定大
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
11．如图所示，在同一水平面内有两个圆环A和B，竖直放置一条形磁铁通过圆环中心，比较通过A和B的磁通量φA与φB的大小是φA ________φB．
12．如图所示，线框匝数为n、面积为S，线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则此时穿过线框平面的磁通量为________；若线框绕轴OO’转过30°，则穿过线框平面的磁通量为________。
13．设一单匝线圈内磁通量变化情况如图所示,则线圈中:
(1)前3 s内的平均感应电动势为____;?
(2)前4 s内的平均感应电动势为____;?
(3)第4 s内的感应电动势的大小为____.
14．如图所示，将一条形磁铁从螺线管拔出的过程中，穿过螺线管的磁通量变化情况是__________，螺线管中产生的感应电流的磁感线方向是________(俯视图)，条形磁铁受到螺线管的作用力方向是__________，螺线管受到条形磁铁的作用力方向是____________．
15．有一个圆形线框面积为S，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，
（1）为使通过此线框的磁通量最大，线框应如何放置？磁通量的最大值是多少？
（2）为使通过此线框的磁通量最小，线框应如何放置，磁通量的最小值是多少？
16．如图所示，正方形线圈abcO边长为0.8 m，匀强磁场沿x轴正向，B＝0.2 T，线圈在图示位置绕Oz轴转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？
17．有一个10匝的线圈，其横截面是边长为L=0.10m的正方形，放在磁感应强度B=1.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。
（1）一开始穿过线圈的磁通量为多少？
（2）在0.3s内磁通量变为零，求感应电动势的平均值。
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；
（3）若线框的形状可以改变，则线框变成什么形状时，穿过线框的磁通量最大？
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A．安培提出了分子电流假说，A正确；
B．库仑发现了库仑定律，B错误；
C．劳伦施发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子，C错误；
D．洛仑兹重点研究了带电粒子在磁场中的运动，故D错误
2．C
【解析】
【分析】
根据安培定则判断出磁场的方向，由矢量的合成的方法得出合磁场的表达式，然后判断即可．
【详解】
根据安培定则可知，南北方向的电流所产生的磁场的方向沿东西的方向，与地球的磁场的方向垂直。则合磁场是地球的磁场与电流的磁场的矢量和，设偏转的角度为θ，则：tanθ＝得：B电=B地?tanθ；又由电流周围的磁场：B∝，所以：B地?tanθ∝。可知C选项符合题意。故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A.通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度，要注意该定
义式的条件，故A错误；
B.磁感应强度是反映磁场力的性质的物理量，与磁场中有无电流元无关，故B错误；
C.磁感应强度是反映磁场力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式
是定义式而不是决定式，磁场中各处的B值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、
方向无关，故C正确；
D.通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度，要注意该
定义式的条件是电流元与磁场的方向垂直，所以放置在磁场中的1m长的导线，通以1A的
电流，受力为1N，该处的磁感应强度大小不一定等于1T，故D错误。
4．D
【解析】
A、某处磁感应强度的方向与一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向垂直，故A错误；
B、小磁针N极受磁力的方向就是该处磁感应强度的方向，故B错误；
C、垂直于磁场放置的通电导线的受力方向与磁感应强度的方向垂直，故C错误；
D、磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，故D正确；
点睛：磁感应强度的方向就是磁场的方向，是小磁针静止的时候N极所指的方向，也是小磁针的N极所受力的方向；磁感应强度的方向沿磁感线的切线方向；磁感应强度的方向与通电导线所受安培力的方向垂直。
5．BCD
【解析】
【详解】
A．根据运动电荷会产生电流，导致小磁针处于电流的磁场中，则小磁针发生偏转，故A项错误；
BC．不论这束粒子带正电，还是带负电，只要水平飞过，则会产生电流，产生磁场，从而导致小磁针偏转，故BC两项正确；
D．若是一根通电导线，会产生磁场，导致小磁针偏转，故D项正确．
6．AC
【解析】
【详解】
A．磁场的基本性质是对处于其中的磁极和电流有力的作用，故选项A正确；
BCD．磁场是看不见摸不着，但是实际存在的一种物质，与人的思想无关；故选项C正确，选项BD错误．
7．BC
【解析】
【详解】
因为磁铁有吸引铁质物体的性质，小磁针有磁性，可与长铁条相互吸引，若小磁针被吸引过来，长铁条可能没有磁性，A错误B正确；若小磁针的一端被推开，根据同名磁极相互排斥，则长铁条一定有磁性，C正确D错误.
8．BC
【解析】
【详解】
A．甲图中，电流产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；故A项错误；
B．乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；故B项正确；
CD．丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的；故C项正确，D项错误．
9．AC
【解析】
据题意，匀强磁场的方向沿x轴的正方向，则没有磁感线穿过S3（cbb′c′），Φ3=0；而S1（abb′a′）、与S2（acc′a′），在磁场垂直方向的有效面积等于S2（acc′a′）的面积，所以有：Φ1=Φ2＞Φ3，故AC正确，BD错误；故选AC．
点睛：解决本题的关键是准确理解磁通量公式Φ=BScosθ，知道Scosθ是线圈在磁场垂直方向投影的面积．
10．AD
【解析】
【分析】
磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度比值与磁场力及电流元均无关电流元所受磁场力是由左手定则来确定．
【详解】
当通电导线放入磁场中，受磁场力大的地方，磁感应强度不一定越大，磁场力大小还与导线中流动的电流大小，也跟导线和磁感应强度的方向之间的夹角有关．故A正确；放在匀强磁场中各处的通电导线受力为，受力大小与电流、导线的长度及导线与磁场的夹角有关．所以通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大，通电导线受磁场力大的地方磁感应强度不一定大．故B错误，C错误；磁感应强度的大小跟垂直放在磁场中的通电导线受力的大小没有关系，与通电导线电流大小也没有关系，它由磁场的性质决定．故D正确；故选AD．
【点睛】
磁感应强度是通过比值定义得来，例如电场强度也是这种定义，电场强度与电场力及电荷量均没有关系再如密度也是，密度与物体的质量及体积均无关同时电流元放入磁场中不一定有磁场力，还受放置的角度有关．
11．大于
【解析】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下．由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，A的面积小，抵消较少，则磁通量较大，所以ΦA＞ΦB．
12． BS
【解析】根据磁通量的概念可知，；若线框绕轴OO’转过30°，则穿过线框平面的磁通量为
13． 0.1V 0 0.3V
【解析】由题图知Φ0=0,Φ3=0.3 Wb,Φ4=0,
(1)前3 s内的平均感应电动势
(2)前4 s内的平均感应电动势
(3)第4 s内的感应电动势的大小,即第3 s末至第4 s 末的平均感应电动势的大小,因为第3 s 末至第4 s末磁通量是均匀变化的,感应电动势大小不变.
所以第4 s内感应电动势
【点睛】本题考查了求磁通量的变化量、求感应电动势，应用法拉第电磁感应定律求出的电动势是平均感应电动势．
14． 减小 逆时针 竖直向下 竖直向上
【解析】由题意可知，当磁铁S极向上运动时，即远离了螺线管，导致穿过线圈的磁通量变小，且磁场方向向上，因此根据楞次定律，感应电流的磁场的方向向上，故上端为N极；感应电流的方向为盘旋而下（俯视逆时针方向）；条形磁铁受到螺线管的作用力是阻力，方向是向下，螺线管受到条形磁铁的作用力方向与磁铁受力的方向相反，是向上．
15．（1）BS （2）要使磁通量最小，则应平行放置，最小值为零
【解析】
试题分析：明确磁通量的定义式，其中θ为磁场和线圈平面的夹角，即可知道何时磁通量最大，何时磁通量最小．
当线框垂直于磁场方向放置时，通过此线框的磁通量最大，磁通量最大值为BS；当线框平行于磁场方向放置时，通过此线框的磁通量最小，磁通量最小值为0．
点睛：本题主要考查了磁通量的简单计算，要注意怎样放置线框有效面积最大和最小．
16．0.11Wb；
【解析】
【分析】
【详解】
由题意，初磁通量Φ1＝BSsin 0°＝0
末磁通量Φ2＝BSsin 60°＝0.2×0.82×Wb＝0.064Wb≈0.11 Wb
所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.11Wb.
17．（1）0.015 Wb （2） 0.5V
【解析】（1）线圈的面积，穿过线圈的磁通量
（2）感应电动势。
18．（1）4×10﹣3T；
（2）2×10﹣3T．
（3）当线框变成圆形时，磁通量最大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）矩形线圈abcd水平放置，匀强磁场方向竖直向下，则线圈平面与磁场方向垂直，则穿过矩形线圈的磁通量是
Φ1=BS=0.2×0.1×0.2=4×10﹣3T．
（2）线框向右水平移动0.1m时，穿过线圈的磁通量
Φ2=BS′=0.2×0.1×（0.2﹣0.1）=2×10﹣3T．
（3）线框的边长不变，由几何关系可知，当线框变成圆形时，面积最大，穿过线框的磁通量最大；
【点评】
本题考查磁通量的计算，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