3.3 几种常见的磁场—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册

3　几种常见的磁场
知识点一　磁感线
1
.(多选)下列关于磁感线和电场线的描述中正确的是(　　)
A.磁感线和电场线分别是用来形象地描述磁场和电场的强弱和方向的一些假想曲线
B.磁感线是闭合的曲线,电场线则是不闭合的,它从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷
C.磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点的磁场方向或电场方向相同
D.仅在电场力作用下的点电荷的运动轨迹一定与电场线重合
2.在图L3-3-1中,用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况,其中正确的是
(　　)
图L3-3-1
知识点二　安培定则和安培分子电流假说
3.为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在图L3-3-2中,能正确表示安培假设中环形电流方向的是
(　　)
　
A　　　　　
B　　　　　
C　　　　　
D
图L3-3-2
4.一根软铁棒被磁化是因为
(　　)
A.软铁棒中产生了分子电流
B.软铁棒中分子电流取向杂乱无章
C.软铁棒中分子电流消失
D.软铁棒中分子电流取向变得大致相同
5.(多选)如图L3-3-3所示,一个电子沿逆时针方向做圆周运动,则由于电子的运动将
(　　)
图L3-3-3
A.不产生磁场
B.在圆周的内侧、外侧均产生磁场
C.产生磁场,圆心处的磁场方向垂直于纸面向里
D.产生磁场,圆心处的磁场方向垂直于纸面向外
知识点三　磁场的叠加
6.如图L3-3-4所示,三根长直通电导线中电流大小相同,b导线和d导线中电流垂直纸面向内,c导线中电流垂直纸面向外.已知a点为b、d两点的连线的中点,ac垂直于bd,且ab=ad=ac,则a点的磁场方向为
(　　)
图L3-3-4
A.垂直纸面指向纸外
B.垂直纸面指向纸内
C.沿纸面由a指向b
D.沿纸面由a指向d
7.如图L3-3-5所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长直通电导线,电流的方向垂直纸面向里,以直导线为中心的同一圆周上有a、b、c、d四个点,连线ac和bd是相互垂直的两条直径,且b、d在同一竖直线上,则
(　　)
图L3-3-5
A.c点的磁感应强度的值最小
B.b点的磁感应强度的值最大
C.b、d两点的磁感应强度相同
D.a、b两点的磁感应强度相同
8.四根相互平行的通电长直导线a、b、c、d中的电流均为I,放在正方形的四个顶点上如图L3-3-6所示,每根通电直导线单独存在时,四边形中心O点的磁感应强度大小都是B,则四根通电导线同时存在时,O点的磁感应强度的大小和方向分别为
(　　)
图L3-3-6
A.2B,方向向左
B.2B,方向向下
C.2B,方向向右
D.2B,方向向上
知识点四　磁通量
9.如图L3-3-7所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面.若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为
(　　)
图L3-3-7
A.πBR2
B.πBr2
C.nπBR2
D.nπBr2
10.如图L3-3-8所示,线框ABCD从有界匀强磁场区域穿过,下列说法中正确的是(　　)
图L3-3-8
A.穿过线框的磁通量不变
B.穿过线框的磁通量先减小,后不变,再增大
C.穿过线框的磁通量先增大,后不变,再减小
D.穿过线框的磁通量一直增大
11.如图L3-3-9所示,AB为水平面上一个圆的直径,在过AB的竖直平面内有一根通电直导线CD,已知CD∥AB,当CD竖直向上平移时,电流产生的磁场穿过圆的磁通量将如何变化?
图L3-3-9
12.(多选)彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面,图L3-3-10中穿过线圈的磁通量可能为零的是
(　　)
图L3-3-10
13.(多选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管,如图L3-3-11所示.下列说法正确的是
(　　)
图L3-3-11
A.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将减小
B.若将a端接电源正极,b端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
C.若将b端接电源正极,a端接电源负极,则弹簧测力计示数将增大
D.不论螺线管通电情况如何,弹簧测力计示数均不变
14.地球上某处地磁场的磁感应强度B的水平分量Bx=1.8×10-5
T,竖直分量By=5.4×10-5
T.求:
(1)磁感应强度B的大小及它与水平方向的夹角α的正切值;
(2)在水平面上2.0
m2的面积内地磁场的磁通量Φ.
15.如图L3-3-12所示,A为橡胶圆盘,其盘面与纸面垂直,B为紧贴A的毛皮.在靠近圆盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置.当沿图中箭头方向转动把手C时,小磁针将发生什么现象?
图L3-3-12
3　几种常见的磁场
1.ABC　[解析]
磁感线和电场线都是用来描述场的强弱和方向的假想线,磁感线是闭合曲线,电场线是起始于正电荷或无限远,终止于无限远或负电荷的非闭合曲线,磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点场的方向相同,A、B、C正确;仅在电场力作用下的点电荷的运动轨迹由电场力方向和初速度方向共同决定,故其不一定与电场线重合,D错误.
2.D　[解析]
通电直导线的磁感线是以导线上的点为圆心的一系列同心圆,且导线与各圆一定是互相垂直的,选项D正确.
3.B　[解析]
根据地磁场分布和安培定则可判断选项B正确.
4.D　[解析]
软铁棒中的分子电流是一直存在的,并不因为外界的影响而产生或消失,A、C错误.根据磁化过程的实质可知,B错误,D正确.
5.BC　[解析]
电子沿逆时针方向做圆周运动,形成的电流方向为顺时针方向,根据安培定则可判断,电子的运动将在圆周的内侧、外侧均产生磁场,且圆心处的磁场方向垂直于纸面向里,选项B、C正确.
6.C　[解析]
由安培定则可知,图中b、d两直线电流在a处产生的磁感应强度大小相等、方向相反,互相抵消,故a处磁场方向决定于直线电流c,为a→b.
7.A　[解析]
由安培定则可知,通电直导线在此圆周上产生的磁场的方向为顺时针,大小恒定(设为B'),直导线产生的磁场与匀强磁场叠加,c点的合磁感应强度为|B-B'|,其值最小,a点的合磁感应强度为B'+B,其值最大,选项A正确,选项B错误;b、d两点的合磁感应强度大小均为,方向不同,选项C、D错误.
8.A　[解析]
根据安培定则可判断,四根导线分别在O点产生的磁场的磁感应强度的方向,根据平行四边形定则进行合成,四根导线同时存在时,O点的磁感应强度大小为2B,方向向左,故A正确.
9.B　[解析]
磁通量与线圈匝数无关,且磁感线穿过的面积为πr2,并非πR2,故B正确.
10.C　[解析]
由Φ=BS可得,磁通量先增大,后不变,再减小,选项C正确.
11.不变
[解析]
导线CD周围的磁感线是以CD上的点为圆心的一系列同心圆,由于CD∥AB且CD与AB在同一竖直平面内,因而穿过圆的总磁通量为0.当CD向上平移时,穿过圆的磁通量仍为0.
12.AB　[解析]
选项A、B中的电流I1、I2在线圈所在处产生的磁场方向相反,其总磁通量可能为零,选项A、B正确.
13.AC　[解析]
分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化,关键在于确定通电螺线管与地磁场之间的作用情况.一方面,可以将地球等效处理为一个大磁铁,地理南极相当于磁铁的N极,因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上,如图所示.另一方面,可利用安培定则判定通电螺线管在其周围产生的磁场方向,再根据“同名磁极相斥,异名磁极相吸”原理可判定通电螺线管与地磁场之间的作用情况.综上所述,A、C正确,B、D错误.
14.(1)5.7×10-5
T　3　(2)1.08×10-4
Wb
[解析]
(1)由矢量合成法则可知
B==
T≈5.7×10-5
T
tan
α==3.
(2)Φ=ByS=5.4×10-5×2.0
Wb=1.08×10-4
Wb.
15.沿圆盘的中轴方向上,N极向右偏转,S极向左偏转
[解析]
当转动把手C时,圆盘A的边缘处与毛皮B摩擦而带有负电荷,负电荷随圆盘做圆周运动形成一个环形电流,环形电流在其周围产生磁场,对小磁针有力的作用,根据安培定则可知,小磁针将发生偏转,沿圆盘的中轴方向上,N极向右偏转,S极向左偏转.