2019年人教版物理选修3-1第3章 章末综合测评3

章末综合检测(三)
(时间：90分钟分值：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求．第8～12题有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的2分，有选错的得零分．)
1．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()
A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致
C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零
D．在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大
D[磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关．而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小．]
2．关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列选项中正确的是()
A[由安培定则可知A正确．]
3．1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起与会科学家的极大兴趣．如图1所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，请你想一想会发生的现象是()
图1
A．通电螺线管转动，直到A端指向南，B端指向北
B．通电螺线管转动，直到A端指向北，B端指向南
C．通电螺线管仍保持在原来的位置上静止
D．通电螺线管能在任意位置静止
A[由图知：电流由右后端流入，左前端流出，由右手螺旋定则知：A端为S极、B端为N极；所以东西方向放置的螺线管会转动起来，静止时，A端将指向南极，B端将指向北极，故选A.]
4．有关磁感应强度的下列说法中，正确的是()
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力
为F，则该处磁感应强度的大小一定是F IL
D．由定义式B＝F
IL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强
度就越小
A[磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；
磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝F
IL中的B、F、L相
互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．]
5．(2017·江苏高考)如图2所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()
图2
A．1∶1B．1∶2
C．1∶4 D．4∶1
A[根据Φ＝BS，S为与磁场垂直的有效面积，因此a、b两线圈的有效面积相等，故磁通量之比Φa∶Φb＝1∶1，选项A正确．]
6．如图3所示，一根通电直导线放在磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a，b，c，d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是()
图3
A．直导线中电流方向是垂直纸面向外的
B．c点的实际磁感应强度也为0
C. d点实际磁感应强度大小为 2 T，方向斜向下，与B夹角为45°
D．以上均不正确
C[题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的，磁场中任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和．a处磁感应强度为0，说明直线电流在该处产生的磁感应强度大小与匀强磁场B的大小相等、方向相反，可得直导线中电流方向应是垂直纸面向里．在圆周上任一点，由直导线产生的磁感应强度大小均为B＝1 T，方向沿圆周切线方向，可知c点的磁感应强度大小为2 T，方向向右．d点的磁感应强度大小为 2 T，方向与B成45°斜向右下方．综上所述，A正确．]
7．有一小段通电导线，长为10 cm，其中的电流强度为5 A，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为100 N，则该处的磁感应强度B一定是()
【导学号：55282168】A．B＝200 T B．B≤200 T
C．B≥200 T D．以上几种情况都有可能
C[当通电导线与磁感应强度方向垂直时，B＝F
IL＝200 T，可见若通电导线
与磁场不垂直，F不是最大的力，故B≥200 T，C正确．]
8．地球是一个大磁体，下列关于地磁场的描述正确的是()
A．地磁场的北极(N极)在地理南极附近
B．在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极(S极)指向地磁场的南极
C．赤道附近地磁场的方向和地面平行
D．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的
AC[地球是个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，故A正确；在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极(S极)指向地磁场的北极，故B错误；赤道附近地磁场的方向和地面平行，故C正确；两极附近地磁场的方向和地面垂直，故D错误．]
9．下列关于磁感应强度的方向的说法中正确的是()
A．某处磁感应强度的方向就是小磁针S极受力的方向
B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
BD[磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向. ] 10．关于磁通量的下列说法，正确的是()
A．磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量
B．某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数
C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量越大
D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
BD[磁通量Φ是磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即Φ＝BS，亦表示穿过磁场中某面积S的磁感线的总条数，Φ只有大小，没有方向，是标量，由此可知选项A错误，B正确．磁通量Φ的大小由B、S共同决定，所
以面积大，Φ不一定大，由此可知选项C 错误．由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面，如一个球面，则该磁感线必从该曲面穿出，由此可知选项D 正确．]
11．如图4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的情况是( )
图4
A ．如图所示位置时等于0
B ．若使框架绕OO ′转过60°角，磁通量为12BS
C ．若从初始位置转过90°角，磁通量为零
D ．若从初始位置转过180°角，磁通量变化量为2BS
BCD [在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS.当框架绕OO ′轴转过60°时可以将图改画成侧视图如图所示
Φ＝BS ⊥＝BS·cos 60°＝12BS.转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，
Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.综上所述， B 、C 、D 都正确．]
12．如图5所示，正四棱柱abcd ′b ′c ′d ′的中心轴线OO ′处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是( )
图5
A ．同一条侧棱上各点的磁感应强度都相同
B ．四条侧棱上的磁感应强度都相同
C ．在直线ab 上，从a 到b ，磁感应强度是先增大后减小
D ．棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大
AC [因通电直导线的磁场分布规律是B ∝1/r ，故A 、C 正确，D 错误．四条侧棱上的磁感应强度大小相等，但不同侧棱上的点的磁感应强度方向不同，故B 错误．]
二、非选择题(本题共4小题，共52分)
13．(12分)如图6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的大小．
图6
【解析】 导线的受力情况分析如图所示，由平衡条件知，F
＝mgtan θ
根据磁感应强度的定义式得
B ＝F Il ＝mgtan θIl .
【答案】 mgtan θIl
14．(16分)如图7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，求：
(1)穿过平面的磁通量；
(2)若使框架绕OO ′转过30°角，则穿过框架平面的磁通量；
(3)若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量；
(4)若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化？
图7
【解析】 (1)初始位置时，S ⊥B ：故Φ1＝BS.
(2)框架转过30°时，Φ2＝BScos 30°＝32 BS.
(3)框架转过90°时，S ∥B ：故Φ3＝BScos 90°＝0.
(4)从初始位置转过180°的过程中：规定初始位置时穿过方向为正，则Φ1＝BS ，Φ2＝－BS ，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝2BS.
【答案】 (1)BS (2)32BS (3)0 (4)2BS
15．(12分)三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图8所示．现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B ，则该处实际磁感应强度的大小如何？方向如何？
图8
【解析】 根据安培定则，I 1和I 3在O 点处产生的磁感应强度的方向相同，大小均为B ，合场强大小为2B ，I 2在O 点产生的磁感应强度与它们垂直，如图所示．
由大小均为B 可知，O 点处实际磁感应强度的大小B 0＝2B 2＋B 2＝5B.
设B0与斜边夹角为α，则：tan α＝2B
B＝2.
所以α＝arctan 2，即为B0的方向．
【答案】5B方向与斜边夹角为arctan 2
16．(12分)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，如图9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)
图9
【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：tan 60°＝B x B y.
即B x＝B y tan 60°＝3×10－5×3T≈5×10－5T.
【答案】(1)如图(2)5×10－5T。