3.3几种常见的磁场 （答案含解析）—人教版高中物理选修3-1 同步训练
文档属性
| 名称 | 3.3几种常见的磁场 （答案含解析）—人教版高中物理选修3-1 同步训练 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 395.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-11 08:35:48 | ||
图片预览
文档简介
3.3几种常见的磁场
同步训练
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)如图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量Φa、Φb比较，则(
)
A．Φa＞Φb
B．Φa＝Φb
C．Φa＜Φb
D．不能确定
2．(本题3分)如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直放置，其间距均为a，通过的电流均为I，方向均垂直纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中，到导线距离为r处的磁感应强度为（其中k为常量），则对于P、Q连线的中点O处的磁感应强度，下列说法正确的是(
)
A．方向由O指向P，大小为
B．方向由P指向R，大小为
C．方向由R指向O，大小为
D．方向由O指向P，大小为
3．(本题3分)在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（ ）
A．法拉第首先引入电场线和磁感线
B．库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值
C．伏特提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献
D．“点电荷”“总电阻”“电场强度”概念的提出均运用了等效替代的方法
4．(本题3分)如图所示，竖直面内有带负电的圆环，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都会发生转动，以下说法正确的是（ ）
A．a、b、c的N极都向纸面外转动
B．b的N极向纸面外转，而a、c的N极向纸面内转
C．b、c的N极都向纸面内转，而a的N极向纸面外转
D．b的N极向纸面内转，而a、c的N极向纸面外转
5．(本题3分)有一种磁悬浮地球仪，通电时，地球仪会悬浮起来（图甲），实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来，则下列叙述中正确的是（ ）
A．地球仪只受重力作用
B．电路中的电源必须是交流电源
C．电路中的a端点须连接直流电源的正极
D．若只增加环绕软铁的线圈匝数，可增加地球仪飘浮的最大高度
6．(本题3分)在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，其中通有向纸面外的恒定电流，匀强磁场的磁感应强度为1T，以直导线为中心作一个圆，圆周上a处的磁感应强度恰好为零，则下述说法对的是（ ）
A．b处磁感应强度为2T，方向水平向右
B．c处磁感应强度也为零
C．d处磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成45°角
D．c处磁感应强度为2T，方向水平向左
7．(本题3分)如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )
A．
B．
C．BL2
D．NBL2
8．(本题3分)如图，在正三角形ABC的B、C两点垂直纸面放置电流均为I的长直导线，电流方向如图所示，每条直线中电流在A点产生的磁感应强度大小均为B．空间内有平行于三角形ABC平面的匀强磁场，磁感应强度为B0．已知A点的磁感应强度为零，则（ ）
A．匀强磁场B0的方向平行于BC向左
B．匀强磁场B0的方向平行于BC向下
C．B0＝B
D．B0＝B
9．(本题3分)下图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，下列说法正确的是
A．亚里士多德根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
B．牛顿通过引力扭秤实验，测定出了万有引力常量
C．安培通过实验研究，发现了电流的磁效应
D．库仑通过静电力扭秤实验研究，发现了库仑定律
10．(本题3分)如图所示，一通电直线竖直放置，其右侧A、B两点的磁感应强度分别为BA和BB，则（ ）
A．BA＞BB，方向均垂直纸面向里
B．BA＜BB，方向均垂直纸面向里
C．BA＞BB，方向均垂直纸面向外
D．BA＜BB，方向均垂直纸面向外
二、多选题(共16分)
11．(本题4分)下列说法中正确的是（ ）
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
B．磁感线和磁场一样也是客观存在的
C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用
D．根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极
12．(本题4分)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；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外。则（ ）
A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
13．(本题4分)如图所示，同一平面内有A和B两根互相绝缘、互相垂直的长直导线，通以等大电流，C点、D点、E点、F点到A、B的距离均相等，则下列说法正确的是（ ）
A．C点磁感应强度为零
B．D点磁感应强度方向垂直纸面向外
C．E点磁感应强度方向垂直纸面向里
D．F点磁感应强度垂直纸面向里
14．(本题4分)如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B（ ）
A．当线圈以ab边为轴转过30°时，穿过线圈的磁通量是BS
B．当线圈以ab边为轴转过30°时，穿过线圈的磁通量是BS
C．当线圈以ab边为轴转过60°时，穿过线圈的磁通量是BS
D．当线圈以ab边为轴转过60°时，穿过线圈的磁通量是BS
三、解答题(共54分)
15．(本题9分)如图所示，两根相同的轻质弹簧的劲度系数为k，静止吊起一根长为L、质量为m的匀质水平金属棒PQ，金属棒处于方向水平向外的匀强磁场中．当金属棒中通有由P端流向Q端的电流I时，弹簧的伸长量为x．重力加速度为g．求：
（1）金属棒所受安培力的大小和方向；
（2）该匀强磁场的磁感应强度的大小．
16．(本题9分)如图所示：宽度的足够长的U形金属框架水平放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度，框架导轨上放一根质量、电阻的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数，现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动棒始终与导轨接触良好且垂直，当棒的电阻R产生热量时获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量框架电阻不计，g取问：
(1)ab棒达到的稳定速度多大？
(2)ab棒从静止到稳定速度的时间为多少？
17．(本题9分)如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4
m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过
角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
18．(本题9分)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈,匝数n=9,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内,磁感受应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流时,调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡.
(1)导出用已知量和可测量n、m、L、I计算B的表达式．
(2)当L=10.0cm,I=0.10A,m=8.78g时,磁感应强度是多少?
19．(本题9分)如图所示，线圈的平面与水平方向夹角，磁感线竖直向下，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度，则穿过线圈的磁通量φ为多少？
20．(本题9分)如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向。
(
2
)
参考答案
1．A
【解析】
【分析】
在磁铁的外部，磁感线从N极出发进入S极，在磁铁内部，磁感线从S极指向N极．磁感线是闭合曲线，磁铁内外总条数相等．穿过环面的磁感线方向有两种，存在抵消情况，抵消后磁感线多，磁通量大．
【详解】
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，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb，故A正确，BCD错误；故选A．
【点睛】
本题是非匀强磁场磁通量大小的比较问题，知道条形磁铁的磁场分布特点，抓住抵消后剩余磁通量进行比较．
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
P、Q两根导线距离O点的距离相等，根据安培定则，在O点产生的磁场方向相反，大小相等，合场强为零，所以最终场强等于R在O点产生的场强，根据安培定则，方向沿OP方向，R到O点距离，那么磁感线强度的大小
A．方向由O指向P，大小为，与结论相符，选项A正确；
B．方向由P指向R，大小为，与结论不相符，选项B错误；
C．方向由R指向O，大小为，与结论不相符，选项C错误；
D．方向由O指向P，大小为，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，故A正确；
B．库仑提出了库仑定律，密立根最早用实验测得元电荷e的数值，故B错误；
C．安培提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献，故C错误；
D．“点电荷”采用理想化模型的方法，“总电阻”采用等效替代的方法，“电场强度”采用比值定义法，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场垂直于纸面向里，b处磁场垂直于纸面向外，故a、c处的小磁针的N极朝纸面内转动，b处小磁针的N极朝纸面外转动，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．地球仪受到重力和同名磁极相互排斥力，保持平衡状态，故A错误；
B．为了保证地球仪和底座之间始终是斥力，线圈中的电流方向就不能改变，所以电路中的电源必须是直流电源，故B错误；
C．由图可知螺线管的上端为N极，根据右手螺旋定则可知电路中的a端点须连接直流电源的负极，故C错误；
D．若只增加环绕软铁的线圈匝数，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪最后还是会处于静止状态，地球仪静止时受到重力和磁力的共同作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
由题知，通电导线通有向纸面外的恒定电流，由安培定则可知，通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，因a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反；在b点产生的磁感应强度方向竖直向下，故b点的磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成角斜向下，在c点产生的磁感应强度方向水平向右，故c点的磁感应强度为，在d点产生的磁感应强度方向竖直向上，故d点的磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成角斜向上，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．B
【解析】
当abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为，故B正确，ACD错误．
8．D
【解析】
【分析】
根据右手螺旋定则得出两根通电导线在A点的磁感应强度的方向，根据平行四边形定则得出合场强的大小．
【详解】
如图，两磁感应强度为B，方向夹角为60°，根据平行四边形定则得到，合磁感应强度大小为B′＝2Bcos30°＝B，平行于BC向左，A点的磁感应强度为零，则匀强磁场，磁感应强度为B0＝B，平行于BC向右；故ABC错误，D正确．故选D．
【点睛】
解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断通电电流周围的磁场方向，以及知道磁感应强度是矢量，合成遵循平行四边形定则．
9．D
【解析】
A项：伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，故A错误；
B项：文迪许扭秤试验，卡文迪许通过该实验测出了万有引力常量，故B错误；
C项：奥斯特最早通过实验发现了电流的磁效应，故C错误；
D项：库仑通过静电力扭秤实验研究，发现了库仑定律，故D正确．
点晴：该题考查了有关物理学史的知识，要了解物理学中的几个重要试验以及对于的伟大发现，注意平时多看书积累．
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
通电直导线电流方向向上，根据安培定则可以判断出导线右方磁场垂直纸面向里，且越靠近导线的，磁场越强，故BCD错误，A正确。
11．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，选项A正确；
B．磁场是客观存在的，但是磁感线是人们假想的，选项B错误；
C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用，选项C正确；
D．根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极，选项D正确；
故选ACD。
12．AC
【解析】
【分析】
【详解】
外磁场、电流的磁场方向如图所示
在b点
B0＝B0－B1＋B2
在a点
B0＝B0－B1－B2
由上述两式解得B1＝B0，B2＝B0。故AC正确，BD错误。
故选AC。
13．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
根据右手螺旋定则可知，直导线A在其上方的磁场向外，在其下方的磁场向里；直导线B在其左方的磁场向外，在其右方的磁场向里；根据磁场的叠加可知，C点磁感应强度为零；D点磁感应强度方向垂直纸面向外；E点磁感应强度为零；F点磁感应强度垂直纸面向里。故选项ABD正确，C错误。
故选ABD。
14．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．如图，当单匝线圈abcd有一半处在磁感应强度为的匀强磁场中时，穿过线圈的磁通量为
当线圈以ab为轴从图中位置转过时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积仍为，则穿过线圈的磁通量为
故A正确，B错误；
CD．当线圈以ab为轴从图中位置转过时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积仍为，则穿过线圈的磁通量为
故C正确，D错误；
故选AC。
15．（1）
，方向竖直向上；（2）
【解析】
【分析】
根据左手定则判断出电流的方向，结合共点力的平衡即可求出金属棒受安培力的大小；
结合安培力的公式即可求出匀强磁场磁感应强度的大小；
【详解】
（1）由左手定则可知，安培力竖直向下，由题意导体棒受重力、安培力和弹簧的拉力处于平衡状态，由共点力的平衡得：
所以安培力大小为：，方向竖直向下；
（2）由安培力的公式：，解得：．
【点睛】
解决本题的关键掌握安培力的大小公式，以及掌握左手定则判断磁场方向、电流方向、安培力方向的关系．
16．（1）；方向竖直向上；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）功率：P="Fv"
①
根据安培力公式：F安=BIL②
根据欧姆定律：I=③
又棒稳定时：F=F安+μmg
④
由①②③④联立解得：v=2m/s
（2）由能量守恒得：Pt=Q+μmgs+mv2①
因为q=It
I=
E=
△φ=BSL
所以S=②
由①②联立解得：t=1.5s
17．0.12Wb 0.36Wb
【解析】
【详解】
线圈平面与水平方向夹角θ＝，穿过线圈的磁通量
把线圈以cd为轴顺时针转过角时，线圈平面与磁感线的方向垂直，所以通过线圈磁通量
由图可知，当把线圈以cd为轴顺时针转过角时，穿过线圈的磁通量的方向与开始时穿过线圈的磁通量的方向是相反的，所以磁通量的变化量
18．（1）mg/2nIL（2）0.49T
【解析】
（1）根据平衡条件：有：mg=2nBIL，得
．
（2）根据以上公式，代入数据，则有：
点睛：解决本题的关键掌握安培力方向的判定，以及会利用力的平衡去求解问题．注意天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小．
19．0.12Wb
【解析】
【分析】
【详解】
方法1：把S投影到与B垂直的方向，则
方法2：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量，B∥不穿过线圈，且，则
20．见解析
【解析】
【详解】
如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向。用安培定则来判断，分别如下列各图所示.
(
2
)
(
1
)
同步训练
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)如图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量Φa、Φb比较，则(
)
A．Φa＞Φb
B．Φa＝Φb
C．Φa＜Φb
D．不能确定
2．(本题3分)如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直放置，其间距均为a，通过的电流均为I，方向均垂直纸面向里。已知电流为I的长直导线产生的磁场中，到导线距离为r处的磁感应强度为（其中k为常量），则对于P、Q连线的中点O处的磁感应强度，下列说法正确的是(
)
A．方向由O指向P，大小为
B．方向由P指向R，大小为
C．方向由R指向O，大小为
D．方向由O指向P，大小为
3．(本题3分)在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（ ）
A．法拉第首先引入电场线和磁感线
B．库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值
C．伏特提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献
D．“点电荷”“总电阻”“电场强度”概念的提出均运用了等效替代的方法
4．(本题3分)如图所示，竖直面内有带负电的圆环，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都会发生转动，以下说法正确的是（ ）
A．a、b、c的N极都向纸面外转动
B．b的N极向纸面外转，而a、c的N极向纸面内转
C．b、c的N极都向纸面内转，而a的N极向纸面外转
D．b的N极向纸面内转，而a、c的N极向纸面外转
5．(本题3分)有一种磁悬浮地球仪，通电时，地球仪会悬浮起来（图甲），实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来，则下列叙述中正确的是（ ）
A．地球仪只受重力作用
B．电路中的电源必须是交流电源
C．电路中的a端点须连接直流电源的正极
D．若只增加环绕软铁的线圈匝数，可增加地球仪飘浮的最大高度
6．(本题3分)在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，其中通有向纸面外的恒定电流，匀强磁场的磁感应强度为1T，以直导线为中心作一个圆，圆周上a处的磁感应强度恰好为零，则下述说法对的是（ ）
A．b处磁感应强度为2T，方向水平向右
B．c处磁感应强度也为零
C．d处磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成45°角
D．c处磁感应强度为2T，方向水平向左
7．(本题3分)如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )
A．
B．
C．BL2
D．NBL2
8．(本题3分)如图，在正三角形ABC的B、C两点垂直纸面放置电流均为I的长直导线，电流方向如图所示，每条直线中电流在A点产生的磁感应强度大小均为B．空间内有平行于三角形ABC平面的匀强磁场，磁感应强度为B0．已知A点的磁感应强度为零，则（ ）
A．匀强磁场B0的方向平行于BC向左
B．匀强磁场B0的方向平行于BC向下
C．B0＝B
D．B0＝B
9．(本题3分)下图中四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，下列说法正确的是
A．亚里士多德根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
B．牛顿通过引力扭秤实验，测定出了万有引力常量
C．安培通过实验研究，发现了电流的磁效应
D．库仑通过静电力扭秤实验研究，发现了库仑定律
10．(本题3分)如图所示，一通电直线竖直放置，其右侧A、B两点的磁感应强度分别为BA和BB，则（ ）
A．BA＞BB，方向均垂直纸面向里
B．BA＜BB，方向均垂直纸面向里
C．BA＞BB，方向均垂直纸面向外
D．BA＜BB，方向均垂直纸面向外
二、多选题(共16分)
11．(本题4分)下列说法中正确的是（ ）
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
B．磁感线和磁场一样也是客观存在的
C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用
D．根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极
12．(本题4分)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；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外。则（ ）
A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0
D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0
13．(本题4分)如图所示，同一平面内有A和B两根互相绝缘、互相垂直的长直导线，通以等大电流，C点、D点、E点、F点到A、B的距离均相等，则下列说法正确的是（ ）
A．C点磁感应强度为零
B．D点磁感应强度方向垂直纸面向外
C．E点磁感应强度方向垂直纸面向里
D．F点磁感应强度垂直纸面向里
14．(本题4分)如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B（ ）
A．当线圈以ab边为轴转过30°时，穿过线圈的磁通量是BS
B．当线圈以ab边为轴转过30°时，穿过线圈的磁通量是BS
C．当线圈以ab边为轴转过60°时，穿过线圈的磁通量是BS
D．当线圈以ab边为轴转过60°时，穿过线圈的磁通量是BS
三、解答题(共54分)
15．(本题9分)如图所示，两根相同的轻质弹簧的劲度系数为k，静止吊起一根长为L、质量为m的匀质水平金属棒PQ，金属棒处于方向水平向外的匀强磁场中．当金属棒中通有由P端流向Q端的电流I时，弹簧的伸长量为x．重力加速度为g．求：
（1）金属棒所受安培力的大小和方向；
（2）该匀强磁场的磁感应强度的大小．
16．(本题9分)如图所示：宽度的足够长的U形金属框架水平放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度，框架导轨上放一根质量、电阻的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数，现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动棒始终与导轨接触良好且垂直，当棒的电阻R产生热量时获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量框架电阻不计，g取问：
(1)ab棒达到的稳定速度多大？
(2)ab棒从静止到稳定速度的时间为多少？
17．(本题9分)如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4
m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过
角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
18．(本题9分)如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈,匝数n=9,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内,磁感受应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流时,调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡.
(1)导出用已知量和可测量n、m、L、I计算B的表达式．
(2)当L=10.0cm,I=0.10A,m=8.78g时,磁感应强度是多少?
19．(本题9分)如图所示，线圈的平面与水平方向夹角，磁感线竖直向下，线圈平面面积，匀强磁场磁感应强度，则穿过线圈的磁通量φ为多少？
20．(本题9分)如图所示，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向。
(
2
)
参考答案
1．A
【解析】
【分析】
在磁铁的外部，磁感线从N极出发进入S极，在磁铁内部，磁感线从S极指向N极．磁感线是闭合曲线，磁铁内外总条数相等．穿过环面的磁感线方向有两种，存在抵消情况，抵消后磁感线多，磁通量大．
【详解】
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，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb，故A正确，BCD错误；故选A．
【点睛】
本题是非匀强磁场磁通量大小的比较问题，知道条形磁铁的磁场分布特点，抓住抵消后剩余磁通量进行比较．
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
P、Q两根导线距离O点的距离相等，根据安培定则，在O点产生的磁场方向相反，大小相等，合场强为零，所以最终场强等于R在O点产生的场强，根据安培定则，方向沿OP方向，R到O点距离，那么磁感线强度的大小
A．方向由O指向P，大小为，与结论相符，选项A正确；
B．方向由P指向R，大小为，与结论不相符，选项B错误；
C．方向由R指向O，大小为，与结论不相符，选项C错误；
D．方向由O指向P，大小为，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，故A正确；
B．库仑提出了库仑定律，密立根最早用实验测得元电荷e的数值，故B错误；
C．安培提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献，故C错误；
D．“点电荷”采用理想化模型的方法，“总电阻”采用等效替代的方法，“电场强度”采用比值定义法，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场垂直于纸面向里，b处磁场垂直于纸面向外，故a、c处的小磁针的N极朝纸面内转动，b处小磁针的N极朝纸面外转动，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．地球仪受到重力和同名磁极相互排斥力，保持平衡状态，故A错误；
B．为了保证地球仪和底座之间始终是斥力，线圈中的电流方向就不能改变，所以电路中的电源必须是直流电源，故B错误；
C．由图可知螺线管的上端为N极，根据右手螺旋定则可知电路中的a端点须连接直流电源的负极，故C错误；
D．若只增加环绕软铁的线圈匝数，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪最后还是会处于静止状态，地球仪静止时受到重力和磁力的共同作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
由题知，通电导线通有向纸面外的恒定电流，由安培定则可知，通电导线在a点产生的磁感应强度方向水平向左，因a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反；在b点产生的磁感应强度方向竖直向下，故b点的磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成角斜向下，在c点产生的磁感应强度方向水平向右，故c点的磁感应强度为，在d点产生的磁感应强度方向竖直向上，故d点的磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成角斜向上，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．B
【解析】
当abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为，故B正确，ACD错误．
8．D
【解析】
【分析】
根据右手螺旋定则得出两根通电导线在A点的磁感应强度的方向，根据平行四边形定则得出合场强的大小．
【详解】
如图，两磁感应强度为B，方向夹角为60°，根据平行四边形定则得到，合磁感应强度大小为B′＝2Bcos30°＝B，平行于BC向左，A点的磁感应强度为零，则匀强磁场，磁感应强度为B0＝B，平行于BC向右；故ABC错误，D正确．故选D．
【点睛】
解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断通电电流周围的磁场方向，以及知道磁感应强度是矢量，合成遵循平行四边形定则．
9．D
【解析】
A项：伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，故A错误；
B项：文迪许扭秤试验，卡文迪许通过该实验测出了万有引力常量，故B错误；
C项：奥斯特最早通过实验发现了电流的磁效应，故C错误；
D项：库仑通过静电力扭秤实验研究，发现了库仑定律，故D正确．
点晴：该题考查了有关物理学史的知识，要了解物理学中的几个重要试验以及对于的伟大发现，注意平时多看书积累．
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
通电直导线电流方向向上，根据安培定则可以判断出导线右方磁场垂直纸面向里，且越靠近导线的，磁场越强，故BCD错误，A正确。
11．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，选项A正确；
B．磁场是客观存在的，但是磁感线是人们假想的，选项B错误；
C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用，选项C正确；
D．根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极，选项D正确；
故选ACD。
12．AC
【解析】
【分析】
【详解】
外磁场、电流的磁场方向如图所示
在b点
B0＝B0－B1＋B2
在a点
B0＝B0－B1－B2
由上述两式解得B1＝B0，B2＝B0。故AC正确，BD错误。
故选AC。
13．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
根据右手螺旋定则可知，直导线A在其上方的磁场向外，在其下方的磁场向里；直导线B在其左方的磁场向外，在其右方的磁场向里；根据磁场的叠加可知，C点磁感应强度为零；D点磁感应强度方向垂直纸面向外；E点磁感应强度为零；F点磁感应强度垂直纸面向里。故选项ABD正确，C错误。
故选ABD。
14．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．如图，当单匝线圈abcd有一半处在磁感应强度为的匀强磁场中时，穿过线圈的磁通量为
当线圈以ab为轴从图中位置转过时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积仍为，则穿过线圈的磁通量为
故A正确，B错误；
CD．当线圈以ab为轴从图中位置转过时，线圈在垂直于磁场方向投影的面积仍为，则穿过线圈的磁通量为
故C正确，D错误；
故选AC。
15．（1）
，方向竖直向上；（2）
【解析】
【分析】
根据左手定则判断出电流的方向，结合共点力的平衡即可求出金属棒受安培力的大小；
结合安培力的公式即可求出匀强磁场磁感应强度的大小；
【详解】
（1）由左手定则可知，安培力竖直向下，由题意导体棒受重力、安培力和弹簧的拉力处于平衡状态，由共点力的平衡得：
所以安培力大小为：，方向竖直向下；
（2）由安培力的公式：，解得：．
【点睛】
解决本题的关键掌握安培力的大小公式，以及掌握左手定则判断磁场方向、电流方向、安培力方向的关系．
16．（1）；方向竖直向上；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）功率：P="Fv"
①
根据安培力公式：F安=BIL②
根据欧姆定律：I=③
又棒稳定时：F=F安+μmg
④
由①②③④联立解得：v=2m/s
（2）由能量守恒得：Pt=Q+μmgs+mv2①
因为q=It
I=
E=
△φ=BSL
所以S=②
由①②联立解得：t=1.5s
17．0.12Wb 0.36Wb
【解析】
【详解】
线圈平面与水平方向夹角θ＝，穿过线圈的磁通量
把线圈以cd为轴顺时针转过角时，线圈平面与磁感线的方向垂直，所以通过线圈磁通量
由图可知，当把线圈以cd为轴顺时针转过角时，穿过线圈的磁通量的方向与开始时穿过线圈的磁通量的方向是相反的，所以磁通量的变化量
18．（1）mg/2nIL（2）0.49T
【解析】
（1）根据平衡条件：有：mg=2nBIL，得
．
（2）根据以上公式，代入数据，则有：
点睛：解决本题的关键掌握安培力方向的判定，以及会利用力的平衡去求解问题．注意天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力方向反向，则右边相当于多了或少了两倍的安培力大小．
19．0.12Wb
【解析】
【分析】
【详解】
方法1：把S投影到与B垂直的方向，则
方法2：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量，B∥不穿过线圈，且，则
20．见解析
【解析】
【详解】
如果已知电流的方向，可用右手螺旋定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向。用安培定则来判断，分别如下列各图所示.
(
2
)
(
1
)