宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：磁场 单元测评（含解析）

磁场
1．下列陈述与事实相符的是（　　）
A．牛顿首先指出了力不是维持物体运动的原因
B．开普勒根据行星运动定律提出了万有引力定律
C．库伦发现了静电荷间的相互作用规律
D．安培发现了电流的磁效应
2．下列物理量属于矢量的是（　　）
A．电流 B．电势 C．磁通量 D．科里奥利力
3．下列说法正确的是（ ）
A．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
B．A、B 两点间的电势差等于将单位正电荷从 A 点移到 B 点时静电力所做的功
C．相邻两条磁感线之间的空白区域磁感应强度为零
D．将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零
4．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（　 　）
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
5．以下以物理学家命名的物理单位，属于国际基本单位的是（　　）
A．牛顿 B．库仑 C．特斯拉 D．安培
6．如图所示，平行边界MN、PQ之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，两边界间距为d，边界MN上A点有一粒子源，可沿纸面内任意方向射出完全相同的质量为m，电量为q的带正电的粒子，粒子射出的速度大小均为，若不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则粒子能从PQ边界射出的区域长度与能从MN边界射出的区域长度之比为（ ）
A． B． C． D．
7．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，当线圈做下列运动时，穿过线圈的磁能量会发生变化的是（　　）
A．水平向右平移
B．竖直向下平移
C．竖直向上平移
D．以导线为轴转动
8．正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。在线圈以cd为轴转动60?的过程中，穿过线圈的磁通量大小
A．一直减小 B．一直增大
C．先减小后增大 D．先不变后减小
9．关于磁感应强度下列说法正确的是
A．根据定义式，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比
B．磁感应强度B是矢量，方向与该点的小磁针静止时N极所指的方向一致
C．磁感应强度B是矢量，方向与电流所受安培力的方向相反
D．在某一磁场中，同一点的B是相同的，不同点的B一定不同
10．下列说法中，符合物理学史实的是:
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就静止
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去,力不是维持物体运动的原因
C．奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转
D．麦克斯韦发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场
11．如图所示，矩形线圈abcd放在磁感应强度为0.06T的匀强磁场中，线圈面积为，磁感应强度为0.06T。
（1）当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量是________。
（2）将线圈平面绕轴转过60°时，穿过线圈的磁通量为________。
12．某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×l0-5T ，竖直分量是4.0×10-5T，则地磁场磁感应强度的大小为_______T，在水平面上，面积为5m2的范围内，地磁场的磁通量为_______ Wb。
13．如图所示，框架面积为S ， 框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________ ． 若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________ ．
14．从年，出生于云南的航海家郑和先后7次下西洋。在一望无际的茫茫大海中，利用指南针导航。指南针指南的一端是______极选填“N”或“S”。
15．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2.0 T，并指向x轴正方向，若ab＝40 cm，bc＝30 cm，ae＝50 cm，试求通过面积S1(abcd)、S2(befc)和S3(aefd)的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3分别是多少？
16．如图，两平行光滑金属导轨位于同一水平面上，相距l=0.5m，左端与一电阻R=4相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B=2T，方向竖直向下。一质量为m=0.5kg、电阻为r=1的导体棒ab置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v=5m/s匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知重力加速度大小为g=10m/s2，导轨的电阻可忽略。
求：
（1）ab棒产生的电动势大小并判断棒ab端电势的高低；
（2）水平外力F的大小。
17．如图所示，A、B两环共面同心，A环上均匀带有负电荷.当A环逆时针加速转动时，通过B环中的磁通量变化了没有？当A环顺时针匀速转动时，通过B环中的磁通量变化了没有？为什么？简述出理由.
18．单匝线圈abcd水平放置，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，如图所示，线圈面积为S，磁感应强度为B．当线圈绕ab边从图示位置转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A.伽利略首先指出了力不是维持物体运动的原因，故选项A错误；
B.牛顿根据行星运动定律提出了万有引力定律，故选项B错误；
C.库伦通过扭秤实验发现了静电荷间的相互作用规律--库伦定律，故选项C正确；
D.奥斯特发现了电流的磁效应，故选项D错误。
2．D
【解析】
【详解】
A.电流有方向，其方向表示正电荷定向移动的方向，但电流运算时不遵守平行四边形定则，因此电流是标量，故A错误。
BC.电势和磁通量只有大小，没有方向，是标量，故BC错误。
D.科里奥利力既有大小又有方向，相加时遵循平行四边形定则，是矢量。故D正确。
3．B
【解析】
【详解】
A. 电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值，选项A错误；
B. 根据可知，A、B 两点间的电势差等于将单位正电荷从 A 点移到 B 点时静电力所做的功，选项B正确；
C.相邻两条磁感线之间的空白区域虽然没画出磁感线，但是磁感应强度不为零，故C错误。
D.将通电导线放入磁场中，若不受安培力，可能是电流的方向与磁场的方向平行，不能说明该处磁感应强度为零，故D错误。
4．C
【解析】
【分析】
电流的周围存在磁场，根据右手螺旋定则判断出电流下方的磁场方向，电子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，从而确定阴极射线的偏转方向．
【详解】
根据右手螺旋定则，知电流下方的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向下，所以阴极射线向下偏转。故C正确，ABD错误。故选C。
【点睛】
解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流和其周围磁场的关系，以及掌握左手定则判断洛伦兹力的方向．
5．D
【解析】
【详解】
A.牛顿是力的单位，不是基本单位，故A错误；
B.库仑是电量的单位，不是基本单位，故B错误；
C.特斯拉是磁感应强度的单位，不是基本单位，故C错误；
D.安培是电流的单位，是国际基本单位，故D正确。
6．C
【解析】
粒子在磁场中运动的轨道半径为，则能达到PQ上的粒子长度为；能打到MN上的粒子的长度为，故粒子能从PQ边界射出的区域长度与能从MN边界射出的区域长度之比为,故选C.
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．通电直导线的磁场为以导线为中心的环形磁场，离开导线越远，磁感应强度越小，因此，闭合线圈abcd离开通电直导线，水平向右移动时，磁通量变小，故A正确；
BC．闭合线圈abcd竖直向上或竖直向下移动时，对应的磁场强度不变，故磁通量不变，故BC错误；
D．通电直导线的磁场为以导线为中心的环形磁场，故以导线为轴转动时，磁通量不变，故D错误．
8．A
【解析】
【详解】
磁通量，B与S垂直，且为在磁场中的面积，线圈以cd为轴转动60?的过程中，与磁场垂直的面积越来越小，所以磁通量越来越小，A正确BCD错误。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、磁感应强度是描述磁场的强弱的物理量，是由磁场本身决定的，与试探电流的大小、长度以及试探电流受到的安培力的大小都无关；故A错误.
B、磁感应强度B是矢量，方向与该点的小磁针静止时N级所指的方向一致;故B正确.
C、根据左手定则，磁感应强度B方向与电流所受安培力的方向垂直;故C错误.
D、在某一磁场中，同一点的B是相同的，不同点的B可能不同，可能相同，如匀强磁场;故D错误.
故选B.
10．ABC
【解析】
【详解】
A、亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体静止，故选项A正确；
B、伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，力不是维持物体运动的原因，故选项B正确；
C、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，故选项C正确；
D、奥斯特发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场，故选项D错误。
11．
【解析】
【详解】
(1)[1] 当线圈平面与磁场方向垂直时
Φ=BS=6×10-2×5×10-2Wb=3×10-3Wb
(2)[2] 当线圈绕OO′轴转过60°时
Φ=BScosθ=6×10-2×5×10-2×cos60°=1.5×10-3Wb
12．5.0×10-5T 2.0×10-4
【解析】
【详解】
[1]根据题意，依据平行四边形法则，有：
[2]当线框平面与磁感线平行时，没有磁感线穿过线框，穿过线框的磁通量为0；
在水平面上，地磁场的竖直分量穿过线框，则磁通量为：
13．BS
【解析】
【详解】
图中线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积，故图示位置的磁通量为：Φ=BS；使框架绕OO′转过60°角，则在磁场方向的有效投影面积为Scos60°=0.5S，则磁通量为．
【点睛】
图示时刻，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积；当它绕轴转过θ角时，线圈在磁场垂直方投影面积为Scosθ，磁通量等于磁感应强度与这个投影面积的乘积．
14．S
【解析】
【分析】
根据磁体之间的相互作用的特点分析指南针.
【详解】
根据对磁体磁场的N、S极的规定可知，指南针指南的一端是S极.
【点睛】
该题考查磁场的方向的规定、磁场的基本特点以及洛伦兹力的定义，都是和磁场有关的几个基本概念，记住即可正确解答.
15．(1) 0.24 Wb　 (2) 0　 (3)0.24 Wb
【解析】
解：因为磁感应强度的方向沿x轴正方向，与abcd面垂直
所以Φ1＝BS1＝2.0×0.4×0.3 Wb＝0.24 Wb.
befc面与磁感应强度方向平行，所以Φ2＝0.
aefd面在垂直磁感应强度方向的投影面积为S1，
所以Φ3＝Φ1＝BS1＝0.24 Wb.
16．（1）E=5V ；；F=1N
【解析】（1）导体切割磁感线运动产生的电动势为：E=BLv
解得： ，由右手定则可知，b端电势较高；
（2）对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向右的外力，二力平衡，故有：
F= F安=BIL=
解得外力为：F=1N
17．变化 不变
【解析】A环上均匀带有负电荷，当A环逆时针加速转动时，产生顺时针方向且大小起来越大的电流，产生的磁场变强，通过B环中的磁通量变化。
A环上均匀带有负电荷，当A环顺时针匀速转动时，产生逆时针方向且大小不变的电流，产生的磁场不变，通过B环中的磁通量不变。
18．
【解析】将视角调整为水平方向，则图可转化为下图，下图中两虚线分别对应线圈绕ab边转过30°和60 °时的情形。
当线圈绕ab边转过30°时，线圈在磁场中的有效面积，则穿过线圈的磁通量。
当线圈绕ab边转过60°时，线圈在磁场中的有效面积，则穿过线圈的磁通量。
点睛：计算磁通量时，面积应是有效面积，即面在垂直磁场方向上的投影面积。