高中物理 第3章 磁场 3 几种常见的磁场课时作业 新人教版选修31

3 几种常见的磁场
基础夯实
一、选择题(1～5题为单选题，6、7题为多选题)
1．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是( )
A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布越密的地方，同一通电导线所受的磁场力也越大
答案：C
解析：电场线与磁感应线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错。

两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错。

电场线起始于正电荷、终止于负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N 极，组成闭合曲线，C对。

电场线越密，表示该处电场越强，同一试探电荷在此处受电场力越大；磁感线越密，表示该处磁场越强，但通电导线受到的磁场力大小还与通电导线方向和导线中的电流方向和大小有关，故电流受到的磁场力不一定大，D错。

2. (广东汕头市2014～2015学年高二上学期三校联考)磁场中某区域的磁感线如图所示，则( )
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B b
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B b
C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
答案：B
解析：由图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，
所以B a<B b，故A错，B对，通电导线在磁场中受力的大小与导线在磁场中的放置方向有很大关系，而不是仅仅取决于B与LI的大小，故C错，磁感线是用来描述磁场的，而又不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，故D错。

答案为B。

3．(山西平遥中学2014～2015学年高二检测)下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( )
答案：C
解析：根据在磁体外部同名磁极相互排斥可知选项A错；应用安培定则可知环形电流中心线上的磁场方向由右向左，小磁针N极受到的磁场力向左，选项B错；根据安培定则可知通电螺线管内部磁场向右，内部小磁针N极受到的磁场力向右，选项C对；根据安培定则可知通电直导线右边磁场向里，小磁针N极应向里，选项D错。

4．(重庆市主城区2014～2015学年高二上学期期末六校联考)如图所示，一无限长直导线通有恒定电流，有一圆形线圈与其共面，则线圈在靠近直导线的过程中，通过线圈的磁通量将( )
A．增大
B．减小
C．不变
D．由于条件不足，无法确定变化情况
答案：A
解析：由题，通电直导线产生稳定的磁场，离导线越近磁场越强，磁感线越密，则当线框靠近通电导线时，穿过线框的磁感线的条数越来越多，磁通量将逐渐增大，故选A。

5．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是( )
A．两棒均显磁性
B．两棒均不显磁场
C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性
D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性
答案：C
解析：甲棒中分子电流杂乱无章，分子电流的磁场相互抵消，对外不显磁性；乙棒中分子电流取向大致一致，分子电流的磁场相互叠加，对外显示出较强的磁性。

C正确。

6．下列各图中，已标出电流I 、磁感应强度B 的方向，其中符合安培定则的是( )
答案：BC
解析：根据安培定则可判定B 、C 选项正确。

7.如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A 、B 是位于北、南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N 极转向纸里，S 极转向纸外，则关于A 、B 的带电情况说法中正确的是( )
A ．带同种电荷
B ．带异种电荷
C ．B 带正电
D ．A 带正电
答案：BD
解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故B 对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场。

由题意知，从南往北看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从A 流向B 的，故可知A 带正电，B 带负电。

所以D 选项正确。

二、非选择题
8.如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S ＝0.4 m 2，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120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？
答案：0.12Wb 0.36Wb 解析：线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S ⊥＝S cos60°＝0.4×12
m 2＝0.2m 2
穿过线圈的磁通量 Φ＝BS ⊥＝0.6×0.2Wb＝0.12Wb 。

线圈以cd 为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈
平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4Wb＝－0.24Wb。

故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36Wb。

能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．(郑州市2014～2015学年高二上学期期中五校联考)阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。

若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是( )
A．电路中的电源必须是交流电源
B．电路中的a端点须连接直流电源的正极
C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度
答案：C
解析：由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的负极，故A、B错误，若增加环绕软铁的线圈匝数，从而增加线圈的磁场，导致玩偶飘浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，导致玩偶飘浮的最大高度减小，故D错误。

2．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是( )
A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mg tanθ
B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mg cosθ
C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了
D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了
答案：C
解析：回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误。

3．(泰安市2013～2014学年高二上学期检测)如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色一端)指示磁场方向正确的是( )
A．a B．b
C．c D．d
答案：C
解析：依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知C正确。

4.(银川一中2013～2014学年高二上学期期末)如图所示的磁场中，与磁场方向垂直放置一个含有铁芯的小通电螺线管，给螺线管通以如图所示的电流，则螺线管的运动情况为( )
A．P端向外Q端向里旋转B．P端向里Q端向外旋转
C．PQ将上下平动D．PQ将左右平行
答案：A
解析：通电螺线管的磁场分布与条件磁铁相似，所以Q相当于磁铁的N极，所以Q端向里旋转，故选A。

5．(内蒙古包头市北重三中2014～2015学年高二上学期期中)如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。

a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。

关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )
A．O点处的磁感应强度为零
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处磁感应强度的方向相同
答案：CD
解析：根据安培定则可知M、N导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直MN连线，由o→d，故O处的磁感应强度不为零，选项A错误；由于M、N两导线中电流大小相等，根据对称性知B a＝B b，磁感应强度方向均垂直于M、N连线，方向相同，选项B错误；c、d关于O点对称，M、N两导线中的电流在c、d两点产生的磁感应强度的矢量和相等且方向均为c→d，选项C正确；由于a、b、c、d四点磁感应强度方向均相同，选项D正确。

6．如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是( )
A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束
答案：BC
解析：小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向。

题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外。

由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动。

故正确答案为B、C。

二、非选择题
7．已知北京地面处的地磁场水平分量约为3×10－5T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。

他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如下图所示。

小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向。

请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小。

(保留一位有效数字)
答案：(1)如图 (2)5×10－5T
解析：通电螺线管在坐标原点处产生的磁场沿x 轴正方向，由安培定则即可确定电流的绕向。

设螺线管在小磁针处产生的磁场为B x ，则有：tan60°＝B x B y 。

即B x ＝B y tan60°＝3×10－5×3T≈5×10－5T 。