2018年高中物理 第三章 磁場《磁感應(yīng)強度 磁通量》知能優(yōu)化訓(xùn)練 教科版選修3-1.doc

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《磁感應(yīng)強度 磁通量》 1.有人根據(jù)公式B＝提出以下看法，其中正確的是（ ） A.磁感應(yīng)強度的數(shù)值跟通電導(dǎo)線受到的磁場力F的大小成正比 B.磁感應(yīng)強度的數(shù)值跟通電導(dǎo)線的電流I成反比 C.磁感應(yīng)強度的數(shù)值跟通電導(dǎo)線的長度L成反比 D.磁感應(yīng)強度是表示磁場強弱的物理量，它是客觀存在的，它與外加導(dǎo)線的長度、電流的強弱和受力情況均無關(guān) 解析：選D.由磁感應(yīng)強度B的定義式B＝可知，B的大小可由F、IL表示出來，但不是由它們決定，而是由磁場本身決定，所以D項正確，A、B、C項錯誤. 2.(高考大綱全國卷)如圖3－3－5，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直.磁感應(yīng)強度可能為零的點是（ ） 圖3－3－5 A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 解析：選C.由于I1＞I2，且離導(dǎo)線越遠產(chǎn)生的磁場越弱，在a點I1產(chǎn)生的磁場比I2產(chǎn)生的磁場要強，A錯，同理，C對.I1與I2在b點產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯.d點兩電流產(chǎn)生的磁場B1、B2不共線，合磁場不可能為0，D錯. 3.(南安一中高二檢測)與磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向相同的是（ ） A.放在該點的通電直導(dǎo)線所受的磁場力的方向 B.放在該點的正檢驗電荷所受的磁場力的方向 C.放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向 D.放在該點的小磁針靜止時S極所指的方向 解析：選C.通電直導(dǎo)線所受磁場力方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，故A錯.靜止的正電荷不受磁場力作用，故B錯.物理學(xué)中規(guī)定，磁感應(yīng)強度的方向與放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向相同，故C正確，D錯誤. 4.下列關(guān)于磁通量的說法，正確的是（ ） A.磁通量是反映磁場強弱和方向的物理量 B.某一面積上的磁通量是表示穿過此面積的磁感線的總條數(shù) C.在磁場中所取的面積越大，該面上磁通量越大 D.穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零 解析：選BD.磁通量Φ是磁感應(yīng)強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，即Φ＝BS，亦表示穿過磁場中某面積S的磁感線的總條數(shù)，Φ只有大小，沒有方向，是標(biāo)量.由此可知選項A錯誤，B正確.磁通量Φ的大小由B、S共同決定，所以面積大，Φ不一定大，由此可知選項C錯誤.由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面，如一個球面，則該磁感線必然從該曲面穿出，由此可知選項D正確. 5.某地磁場的磁感應(yīng)強度大約是4.010－5 T.一根長為500 m的導(dǎo)線，電流為10 A，該導(dǎo)線受到的最大磁場力是多大？ 解析：電流處在地磁場中，根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義，只有電流與磁場垂直時，所受的磁場力最大. 由公式B＝可得F＝BIL， 所以F＝4.010－510500 N＝0.2 N. 答案：0.2 N 一、選擇題 1.下列關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向的說法中，正確的是（ ） A.某處磁感應(yīng)強度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向 B.小磁針N極所受磁力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向 C.垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強度的方向 D.磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向 解析：選BD.磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向表示該點的磁場的方向，磁場方向也就是小磁針N極受力的方向.但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強度和磁場的方向. 2.測某勻強磁場的磁感應(yīng)強度時，若無法使電流與磁場垂直，則測出的值應(yīng)（ ） A.偏大 B.偏小 C.不變 D.無法確定 解析：選B.本題考查公式B＝，其中L應(yīng)為導(dǎo)體垂直放入磁場的長度，若不垂直，則測得的力F偏小，而I、L不變，所以B偏小. 3.一段電流元放在同一勻強磁場中的四個位置，如圖3－3－6所示，已知電流元的電流I、長度L和受力F，則可以用表示磁感應(yīng)強度B的是（ ） 圖3－3－6 解析：選AC.當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場方向時，可用表示B. 4.先后在磁場中A、B兩點引入長度相等的短直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場方向垂直.如圖3－3－7所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場中A、B兩點導(dǎo)線所受的力F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系.下列說法中正確的是（ ） 圖3－3－7 A.A、B兩點磁感應(yīng)強度相等 B.A點的磁感應(yīng)強度大于B點的磁感應(yīng)強度 C.A點的磁感應(yīng)強度小于B點的磁感應(yīng)強度 D.無法比較磁感應(yīng)強度的大小 解析：選B.導(dǎo)線受到的磁場力F＝BIL＝BLI，在F－I圖像中直線的斜率k＝BL，由圖可知ka＞kb，又因為兩導(dǎo)線的長度相等且均與磁場方向垂直，所以可得出A點的磁感應(yīng)強度大于B點的磁感應(yīng)強度，B項正確. 5.有一小段通電導(dǎo)線，長為1 cm，電流為5 A，把它置于磁場中某點，受到的磁場力為0.1 N，則該點的磁感應(yīng)強度B一定是（ ） A.B＝2 T B.B≤2 T C.B≥2 T D.以上情況都有可能 解析：選C.磁感應(yīng)強度的定義式中的電流是垂直于磁場方向的電流.如果通電導(dǎo)線是垂直磁場方向放置的，此時所受磁場力最大，F(xiàn)＝0.1 N，則該點的磁感應(yīng)強度為B＝＝ T＝2 T.如果通電導(dǎo)線不是垂直磁場方向放置的，則受到的磁場力小于垂直放置時的受力，垂直放置時受力將大于0.1 N，由定義式可知B將大于2 T.故正確答案為C. 6.如圖3－3－8所示，兩個同心放置的平面金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，則通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是（ ） 圖3－3－8 A.Φa＞Φb B.Φa＜Φb C.Φa＝Φb D.不能確定 解析：選A.通過圓環(huán)的磁通量為穿過圓環(huán)的磁感線的條數(shù)，首先明確條形磁鐵的磁感線分布情況，另外要注意磁感線是閉合的曲線.條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從S極到N極，在磁體的外部是從N極到S極，內(nèi)部有多少根磁感線，外部的整個空間就有多少根磁感線同內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線.對兩個圓環(huán)，磁體內(nèi)部的磁感線全部穿過圓環(huán)，外部的磁感線穿過多少，磁通量就抵消多少，所以面積越大，磁通量反而越小. 7.如圖3－3－9所示，有一根直導(dǎo)線上通以恒定電流I，方向垂直指向紙內(nèi)，且和勻強磁場B垂直，則在圖中圓周上，磁感應(yīng)強度數(shù)值最大的點是（ ） 圖3－3－9 A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 解析：選A.磁感應(yīng)強度是矢量，若在某一個空間同時存在多個磁場，那么某一點的磁感應(yīng)強度是各個磁場在該點場強的矢量和.圖中通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的方向沿順時針方向，在a點兩個磁場同方向，磁感應(yīng)強度為兩者之和；在c點兩個磁場反向，磁感應(yīng)強度為兩者之差；b、d兩點的合場強由平行四邊形定則來確定. 8.如圖3－3－10所示，矩形線圈abcd繞OO′軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是（ ） 圖3－3－10 A.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線圈的磁通量不斷減小 B.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為零 C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為零 D.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過360的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為零 解析：選AD.由磁通量變化公式ΔΦ＝Φ2－Φ1計算，因此只要能正確地表示出始末位置的磁通量，就能準(zhǔn)確寫出磁通量的變化量. 二、非選擇題 9.在傾角為α的光滑斜面上，置一通有電流I，長為L，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖3－3－11所示，試問： 圖3－3－11 (1)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值和方向. (2)欲使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力，外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和方向. 解析：(1)棒在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，故受力平衡.棒共受三個力作用：重力大小為mg，方向豎直向下；彈力垂直于斜面，大小隨磁場力的變化而變化；磁場力始終與磁場方向及電流方向垂直，大小隨方向不同而改變，但由平衡條件知：斜面彈力與磁場力的合力必與重力mg等大反向，故當(dāng)磁場力方向與彈力方向垂直即沿斜面向上時，安培力最小 Fmin＝mgsinα，所以B＝，由左手定則知：B的方向應(yīng)垂直斜面向上. (2)棒靜止在斜面上，又對斜面無壓力，則棒只受兩個力作用，即豎直向下的重力mg和磁場力F作用，由平衡條件知F＝mg，且磁場力F豎直向上，所以BIL＝mg，故B＝，由左手定則知B的方向水平向左. 答案：(1) 方向垂直斜面向上 (2) 方向水平向左 10.安培秤如圖3－3－12所示，它的一臂下面掛有一個矩形線圈，線圈共有N匝，線圈的下部懸在勻強磁場B中，下邊一段長為L，它與B垂直.當(dāng)線圈的導(dǎo)線中通有電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡；然后使電流反向，這時需要在一臂上加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達到平衡.求磁感應(yīng)強度B的大小. 圖3－3－12 解析：前后電流方向發(fā)生改變，線圈受力方向也發(fā)生改變.設(shè)開始時線圈受力方向豎直向上，大小為F.此時左、右兩盤中物體質(zhì)量分別為m1和m2，則有 m1g＝m2g－F① 電流反向后，線圈受力方向豎直向下，此時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼才能再次達到兩臂平衡，則 m1g＋mg＝m2g＋F② 由②－①得 mg＝2F，所以F＝ mg， 而F＝NBIL，所以B＝. 答案：