2022年高中物理 第三章 磁場(chǎng)《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》知能優(yōu)化訓(xùn)練 教科版選修3-1

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1、2022年高中物理 第三章 磁場(chǎng)《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》知能優(yōu)化訓(xùn)練 教科版選修3-1 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(qiáng)度的數(shù)值跟通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F的大小成正比 B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值跟通電導(dǎo)線的電流I成反比 C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值跟通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成反比 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，它是客觀存在的，它與外加導(dǎo)線的長(zhǎng)度、電流的強(qiáng)弱和受力情況均無(wú)關(guān) 解析：選D.由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式B＝可知，B的大小可由F、IL表示出來(lái)，但不是由它們決定，而是由磁場(chǎng)本身決定，所以D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤. 2.(高考大綱全國(guó)卷)如圖3－3－5，兩根

2、相互平行的長(zhǎng)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(diǎn)且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)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(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是（ ） 圖3－3－5 A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn) 解析：選C.由于I1＞I2，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)越弱，在a點(diǎn)I1產(chǎn)生的磁場(chǎng)比I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)要強(qiáng)，A錯(cuò)，同理，C對(duì).I1與I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，合成后不可能為零，B錯(cuò).d點(diǎn)兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1、B2不共線，合磁場(chǎng)不可能為0，D錯(cuò). 3.(南安一中高二檢測(cè))與

3、磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同的是（ ） A.放在該點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力的方向 B.放在該點(diǎn)的正檢驗(yàn)電荷所受的磁場(chǎng)力的方向 C.放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極所指的方向 D.放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)S極所指的方向 解析：選C.通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，故A錯(cuò).靜止的正電荷不受磁場(chǎng)力作用，故B錯(cuò).物理學(xué)中規(guī)定，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極所指的方向相同，故C正確，D錯(cuò)誤. 4.下列關(guān)于磁通量的說(shuō)法，正確的是（ ） A.磁通量是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量 B.某一面積上的磁通量是表示穿過(guò)此面積的磁感線的總條數(shù) C.在磁場(chǎng)中所取的面

4、積越大，該面上磁通量越大 D.穿過(guò)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(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即Φ＝BS，亦表示穿過(guò)磁場(chǎng)中某面積S的磁感線的總條數(shù)，Φ只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量.由此可知選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)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(gè)球面，則該磁感線必然從該曲面穿出，由此可知選項(xiàng)D正確. 5.某地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是4.0×10－5 T.一根長(zhǎng)為500 m的導(dǎo)線，電流為10 A，該導(dǎo)線受到的最大磁場(chǎng)力是多大？ 解析：電流處在地磁場(chǎng)中，根據(jù)磁感

5、應(yīng)強(qiáng)度的定義，只有電流與磁場(chǎng)垂直時(shí)，所受的磁場(chǎng)力最大. 由公式B＝可得F＝BIL， 所以F＝4.0×10－5×10×500 N＝0.2 N. 答案：0.2 N 一、選擇題 1.下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說(shuō)法中，正確的是（ ） A.某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)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(qiáng)度的方向 C.垂直于磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 D.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 解析：選BD.磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向，磁場(chǎng)方向也就是小磁針N極受力的方向.但電流受力

6、的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)的方向. 2.測(cè)某勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，若無(wú)法使電流與磁場(chǎng)垂直，則測(cè)出的值應(yīng)（ ） A.偏大 B.偏小 C.不變 D.無(wú)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(chǎng)的長(zhǎng)度，若不垂直，則測(cè)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(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置，如圖3－3－6所示，已知電流元的電流I、長(zhǎng)度L和受力F，則可以用表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的是（ ） 圖3－3－6 解析：選AC.當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)，可用表示B. 4.先后在磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)引入長(zhǎng)度相等的短直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直.如圖3

7、－3－7所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)導(dǎo)線所受的力F與通過(guò)導(dǎo)線的電流I的關(guān)系.下列說(shuō)法中正確的是（ ） 圖3－3－7 A.A、B兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相等 B.A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 C.A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 D.無(wú)法比較磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 解析：選B.導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F＝BIL＝BL·I，在F－I圖像中直線的斜率k＝BL，由圖可知ka＞kb，又因?yàn)閮蓪?dǎo)線的長(zhǎng)度相等且均與磁場(chǎng)方向垂直，所以可得出A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，B項(xiàng)正確. 5.有一小段通電導(dǎo)線，長(zhǎng)為1 cm，電流為5 A，把它置于磁場(chǎng)中某點(diǎn)，受到的磁場(chǎng)力為0.1

8、 N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度的定義式中的電流是垂直于磁場(chǎng)方向的電流.如果通電導(dǎo)線是垂直磁場(chǎng)方向放置的，此時(shí)所受磁場(chǎng)力最大，F(xiàn)＝0.1 N，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝＝ T＝2 T.如果通電導(dǎo)線不是垂直磁場(chǎng)方向放置的，則受到的磁場(chǎng)力小于垂直放置時(shí)的受力，垂直放置時(shí)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(gè)同心放置的平面金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過(guò)圓心且與兩環(huán)平面垂直，則通過(guò)兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是（ ）

9、 圖3－3－8 A.Φa＞Φb B.Φa＜Φb C.Φa＝Φb D.不能確定 解析：選A.通過(guò)圓環(huán)的磁通量為穿過(guò)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(gè)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(duì)兩個(gè)圓環(huán)，磁體內(nèi)部的磁感線全部穿過(guò)圓環(huán)，外部的磁感線穿過(guò)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(qiáng)磁場(chǎng)B垂直，則在圖中圓周上，磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值最大

10、的點(diǎn)是（ ） 圖3－3－9 A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn) 解析：選A.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，若在某一個(gè)空間同時(shí)存在多個(gè)磁場(chǎng)，那么某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是各個(gè)磁場(chǎng)在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.圖中通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向沿順時(shí)針?lè)较?，在a點(diǎn)兩個(gè)磁場(chǎng)同方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩者之和；在c點(diǎn)兩個(gè)磁場(chǎng)反向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩者之差；b、d兩點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)由平行四邊形定則來(lái)確定. 8.如圖3－3－10所示，矩形線圈abcd繞OO′軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（ ） 圖3－3－10 A.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量不斷減小 B.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)

11、過(guò)90°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量的變化量為零 C.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量的變化量為零 D.線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)360°的過(guò)程中，穿過(guò)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(jì)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(xiě)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(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖3－3－11所示，試問(wèn)： 圖3－3－11 (1)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值和方向. (2)欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無(wú)壓力，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大

12、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(gè)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(chǎng)力的變化而變化；磁場(chǎng)力始終與磁場(chǎng)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(chǎng)力的合力必與重力mg等大反向，故當(dāng)磁場(chǎng)力方向與彈力方向垂直即沿斜面向上時(shí)，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(duì)斜面無(wú)壓力，則棒只受兩個(gè)力作用，即豎直向下的重力mg和磁場(chǎng)力F作用，由平衡條件知F＝mg，且磁場(chǎng)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.

13、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(gè)矩形線圈，線圈共有N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，下邊一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，它與B垂直.當(dāng)線圈的導(dǎo)線中通有電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡；然后使電流反向，這時(shí)需要在一臂上加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再次達(dá)到平衡.求磁感應(yīng)強(qiáng)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(kāi)始時(shí)線圈受力方向豎直向上，大小為F.此時(shí)左、右兩盤(pán)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(shí)需要在左盤(pán)中增加質(zhì)量為m的砝碼才能再次達(dá)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：