山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：磁场 单元复习题（含解析）

磁场
1．下列说法正确的是（　　）
A．只要有电流，周围就存在磁场
B．最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培
C．如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转
D．奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与磁没有什么联系
2．下述的相互作用通过磁场来发生的是（　　）
A．静止的正电荷和正电荷之间的相互作用
B．磁极和电流之间的相互作用
C．质子和电子之间的相互作用
D．静止的正电荷和负电荷之间的相互作用
3．如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B夹角为θ＝45°.现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈在此过程中磁通量的改变量的大小为( )

A．0 B．BS
C．nBS D．无法计算
4．如图所示，导线框abcd与通电导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则（　　）
A．线框中有感应电流，且按顺时针方向
B．线框中有感应电流，且按逆时针方向
C．线框中有感应电流，但方向难以判断
D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流
5．如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上，电流大小相等．在两导线所在平面上有a、b、c、d四点，四点构成正方形，且距两导线距离都相等，整个系统处于外加匀强磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸而向里．已知b点的磁感应强度大小为3B0，方向也垂直于纸面向里．则下列判断正确的是
A．a点磁感应强度大小为B0，方向重直于纸面向外
B．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为2B0
C．c点磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向里
D．d点磁感应强度大小为2B0，方向垂直于纸面向外
6．关于磁感应强度B和磁感线的性质及概念,下列说法中正确的是
A．根据磁感应强度定义式B=F/IL,磁场中某点的磁感应强度B与F成正比
B．磁感应强度B是标量
C．磁感线总是从磁体的N极指向S极
D．磁场中任意两条磁感线均不相交
7．要想在如图所示的虚线方框范围内有方向垂直纸面向里的磁场，以下哪个方法是不可行的（　　）
A．电子沿a到d的方向运动 B．正离子在框内顺时针旋转
C．电子在框内顺时针旋转 D．正离子沿a到b的方向运动
8．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针的指向如图所示，则（ ）
A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极
B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极
C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极
D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极
9．一个绝热气缸，气缸内理想气体与外界没有热交换，压缩活塞前缸内理想气体压强为p，体积为V．现用力将活塞推进，使缸内理想气体体积减小到，则理想气体的压强（ ）
A．等于2p
B．小于2p
C．大于2p
D．等于
10．如图所示，把一小磁针放入水平向左的匀强磁场中，当小磁针静止时，其N极的指向是
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
11．发现点电荷间的相互作用力规律的科学家是____________；发现电流磁效应的科学家是___________。
12．如图所示的电路连接中，当开关闭合时，螺线管上端为__极，在滑片P向右移动的过程中，弹簧测力计的示数____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
13．如图所示为某磁场的磁感线分布情况，图中M点的磁感应强度_________(填“大于”、“等于”或“小于”)P点的磁感应强度．
14．如图所示，“磁场垂直纸面向里”导体AB向右运动过程中，穿过闭合电路ABEF的磁通量______________(填“变大”、“不变”或“变小”)，闭合电路中_______________(填“有”或“没有”)感应电流产生．
15．如图所示，有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场，磁感应强度B＝0．8 T，圆心为O，半径为1．0 cm。现在纸面内先后放上A、B、C三个圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1．0 cm；B线圈半径为2．0 cm；C线圈半径为0．5 cm。问：
（1）若磁场方向不变，在B减为0．4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？
（2）若磁感应强度大小不变，在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？
16．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B＝1 T水平向右的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四点，已知a点的实际磁感应强度为零，则b、c、d三点的磁感应强度分别是多少？方向如何？
17．如图所示，竖直向下的匀强磁场中，用两条竖直线悬吊一水平通电直导线，导线长为L，质量为m，通入电流I后，悬线偏离竖直方向θ且保持静止，已知导线受到的磁场力方向水平，求磁场的磁感应强度。
18．某地地磁场磁感应强度B的水平分量Bx=0.18×10-4T，竖直分量By=0.54×0-4T．求：
(1)地磁场B的大小及它与水平方向的夹角;
(2)在水平面内2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ．
参考答案
1．A
【解析】
电流的周围必定存在磁场，故A正确．最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错误．当通电直导线在下方产生的磁场与小磁针平行时，小磁针不偏转，故C错误．客观证实电与磁有着密切的联系，故D错误．故选A.
2．B
【解析】
静止的正电荷和正电荷之间的相互作用或静止的正电荷和负电荷之间的相互作用，都是通过电场相互作用的，故AD错误；磁体周围存在着磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场发生的．这些作用包括：磁极和磁极之间的相互作用，磁极和电流之间的相互作用，电流和电流之间的相互作用．故B正确．质子和电子之间的相互作用是通过电场发生的，选项C错误；
故选B．
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时：，末位置时：，则初、末位置磁通量的改变量的大小为：，故B正确.
4．B
【解析】
直导线电流，根据右手螺旋定则可知，直导线右边的磁场垂直向里，左边的磁场垂直向外，因处于线框的中点处，所以穿过线框的磁通量相互抵消，恰好为零；当线框向右运动的瞬间，导致直导线右边垂直向里穿过线框的磁通量减小，而直导线左边垂直向外的磁通量在增大，根据楞次定律，则有感应电流的方向逆时针，B正确．
5．C
【解析】
【详解】
设每条直导线在abcd四点产生的磁场的磁感应强度均为B，则由安培定则可知L1和L2在b点产生的磁场均向里，则2B+B0=3B0，解得B=B0，即流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0，选项B错误；由安培定则可知L1和L2在a点产生的磁场相反，则叠加为零，可知a点磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向里，选项A错误；由安培定则可知L1和L2在d点产生的磁场均向外，则d点的磁感应强度为2B-B0=B0，方向垂直纸面向外，选项D错误；由安培定则可知L1和L2在c点产生的磁场相反，则叠加为零，可知c点磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向里，选项C正确；
6．D
【解析】
【详解】
磁场中某点的磁感应强度B只与磁场本身有关，与通电导线受到的安培力F无关，选项A错误；磁感应强度B既有大小又有方向，是矢量，选项B错误；磁感线在磁体的外部从磁体的N极指向S极，内部是由S极到N极，形成闭合曲线，选项C错误；磁场中任意两条磁感线均不相交，选项D正确.
7．C
【解析】
【详解】
电子沿a到d的方向运动，根据安培定则可知在虚线方框范围内有方向垂直纸面向里的磁场，故A可行；正离子在框内顺时针旋转，根据安培定则可知在虚线方框范围内有方向垂直纸面向里的磁场，故B可行；电子在框内顺时针旋转，根据安培定则可知在虚线方框范围内有方向垂直纸面向外的磁场，故C不可行；正离子沿a到b的方向运动，根据右手定则可知在虚线方框范围内有方向垂直纸面向里的磁场，故D可行。
8．C
【解析】
【详解】
由图可知，小磁针静止时N极指向Q端，则通电螺线管的Q端为N极，通电螺线管的P端为S极；根据安培定则判断出电流的方向：从a端流进，从b端流出，a接电源的正极，b接电源的负极，故C正确，A、B、D错误；
故选C。
9．C
【解析】
试题分析：绝热汽缸与外界没有热量交换，根据热力学第一定律判断出封闭气体温度的变化，然后根据理想气体状态方程求解压强．
压缩活塞时外界对气体做功，根据热力学第一定律则气体内能增加温度升高，根据理想气体状态方程：，即，变式可得，因为，故，所以，C正确；
10．B
【解析】
【详解】
小磁针被放入方向水平向左的磁场中，小磁针N极受到水平向左的磁场力的作用，小磁针S极受到水平向右的磁场力，所以N极要转向磁场方向，而S极转向磁场方向反方向。因此小磁针静止时N极的指向是向左，故ACD错误，B正确。
11．库仑 奥斯特
【解析】
【详解】
发现点电荷间的相互作用力规律的科学家是库伦；发现电流磁效应的科学家是奥斯特。
12．S 变小
【解析】
【详解】
由图可以知道电流由螺线管的上方流入,则由右手螺旋定则可以知道螺线管下端为N极,上端为S极;
当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电阻变大,则由欧姆定律可以知道电路中电流减小,磁性减弱;
因为螺线管上端与磁铁下端为异名磁极磁极,相互吸引;故在滑片P向右移动的过程中,因为磁性减弱,弹簧测力计的示数变小.
因此，本题正确答案是:S;变小.
13．大于
【解析】
【详解】
如图，M点处磁感线比P点处磁感线密，则M点的磁感应强度大于P点的磁感应强度．
【点睛】
磁感线可以形象表示磁场的强弱和方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密，磁感应强度越大．磁感线的切线方向表示磁场的方向．
14．变大 有
【解析】
【详解】
当导体AB向右运动时，穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，根据题意可知，磁通量变大．
【答案】（1）1．256×10－4 Wb 1．256×10－4 Wb （2）8．4×10－6 Wb
【解析】（1）A线圈半径为1．0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2．0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B线圈的磁感线的条数相等，故穿过A、B线圈的磁通量改变量相等。设圆形磁场区域的半径为R，
磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝ΔBπR2＝（0．8－0．4）×3．14×（10－2）2 Wb＝1．256×10－4 Wb
（2）原图中线圈平面与磁场方向垂直，线圈平面与垂直磁场方向的夹角为θ1＝0°；当磁场方向转过30°时，线圈平面与垂直磁场方向的夹角为θ2＝30°
对线圈C：设C的半径为r，则Φ1＝Bπr2cosθ1，Φ2＝Bπr2cosθ2
磁通量的改变量为：
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2（cos0°－cos30°）≈0．8×3．14×（5×10－3）2×（1－0．866）Wb≈8．4×10－6 Wb
【答案】Bb＝T，与水平方向成45°斜向右上方
Bc＝2 T，方向水平向右
Bd＝ T，与水平方向成45°斜向右下方
【解析】a、b、c、d各点的磁场均为匀强磁场与电流的磁场的叠加，并且电流在这四点所产生的磁感应强度B′大小相等，由于Ba＝0，则B′＝B＝1 T，则由安培定则可知，导线中电流方向向外，则在b、c、d点电流的磁场的磁感应强度如图所示。
Bb＝B＝ T，θ＝45°，即Bb与水平方向成45°角斜向右上方
Bc＝B′＋B＝2 T，方向水平向右
Bd＝B＝ T，α＝45°，即Bd与水平方向成45°角斜向右下方
【答案】
【解析】对导线的受力分析如图所示。
由平衡条件知F=mgtan θ，根据磁感应强度的定义式得B=。
18．(1)0.57×10-4T方向：磁倾角71°34′ (2)1.1×10-4Wb
【解析】
试题分析：根据矢量的合成，结合水平与竖直方向的磁感应强度，即可求出地磁场磁感应强度的大小；根据匀强磁场中穿过线框的磁通量一般公式为Φ=BSsinα，α是线圈与磁场方向的夹角，即可求解．
（1）根据题意可知，依据平行四边形定则可得地磁场B的大小为：．
B与水平方向的夹角(即磁倾角) ：．
（2）地磁场与水平面不垂直，取其与水平面垂直的By分量，故磁通量为
Φ=ByS=0.54×10-4×2.0 Wb=1.1×10-4 Wb
点睛：本题主要考查了磁通量的计算和矢量的合成，当B与S平行时，磁通量为零；当B与S垂直时，磁通量为Φ=BS．