2017-2018学年物理人教版选修3-1同步练习教师用卷：　3.3几种常见的磁场同步练习-教师用卷 .docx

3.3几种常见的磁场同步练习一、单选题1. 如图所示，一矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，若线框的面积为S，则当线框左边为轴转过30时通过线框的磁通量为()A. 0B. BSC. 3S2BD. BS2【答案】D【解析】解：由磁通量表达式：=BS，S指垂直磁感线的有效面积，则可知转过30时的磁通量=BSsin30=BS2；故选：D2. 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()A. B. C. D. 【答案】C【解析】解：AB、通电直导线中的安培定则(安培定则一)：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向由此可知，故AB错误；CD、通电螺线管中的安培定则(安培定则二)：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，据此可知，故C正确，D错误故选：C3. 如图所示，两根靠近但彼此绝缘的直导线互相垂直，通以大小相同的电流，在哪一个区域两根导线的磁场方向一致且向里()A. 区B. 区C. 区D. 区【答案】D【解析】解：由右手螺旋定则可判定通电导线磁场的方向.如图所示， “”表示磁感线垂直纸面向外，“”表示磁感线垂直纸面向里.所以第四象限磁场方向一致且向里；故选：D4. 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，Ba<BbB. a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>BbC. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D. 同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小【答案】A【解析】解：AB、磁感线的疏密表示磁感应强度的大小；故a、b两处的磁感应强度的大小不等，且Ba<Bb；故A正确，B错误；CD、安培力的大小不但与磁感应强度有关，还与夹角有关，故受力大小不能确定；故CD错误；故选：A5. 如图所示，一束电子沿着水平方向向左平行地飞过磁针上方时，小磁针的北极将如何转动() A. 向上转动B. 向下转动C. 垂直纸面向里转动D. 垂直纸面向外转动【答案】C【解析】解：如图所示，奥斯特实验表明，当导线中有电流通过时，小磁针会发生偏转.说明了电流周围存在磁场当电子沿着水平方向向左，则电流向右，小磁针的N极向纸内偏转故选：C 6. 如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A. 沿路径a运动B. 沿路径b运动C. 沿路径c运动D. 沿路径d运动【答案】B【解析】解：由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上.则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误故选：B 7. 如图所示为水平放置的两根等高固定长直细导线的截面图，O点是两导线间距离的中点，a、b是过O点的竖直线上与O点距离相等的两点，两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流.下列说法正确的是()A. 两导线之间存在相互吸引的安培力B. O点的磁感应强度为零C. O点的磁感应强度方向竖直向下D. a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相反【答案】C【解析】解：A、由图可知，两处电流的方向相反，所以它们之间存在相互排斥的作用力.故A错误B、C、由安培定则可知，左侧的电流在O处产生的磁场方向竖直向下，右侧的电流在O处产生的磁场方向竖直向下，方向相同，所以合磁场的方向向下.故B错误，C正确D、结合安培定则，分别作出两处电流在a、b两点的磁场方向如图，可知a、b两点的磁感应强度方向相同.故D错误 故选：C二、多选题8. 当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极垂直纸面向里的是()A. B. C. D. 【答案】AB【解析】解：A、通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，即垂直纸面向里，故A正确；B、如图所示，根据右手螺旋定则，磁场的方向逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，即垂直纸面向里，故B正确；C、环形导线的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，即垂直纸面向外，故C错误；D、根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向，由右向左，则小磁针的静止时北极指向左，故D错误；故选：AB9. (多选)如图所示，处在竖直平面的环形导线圈的正中心有一个磁针a，在圆环外侧有一小磁针b，a、b与圆环都处于同一竖直面内，当导线中通以图示方向的恒定电流时(不考虑地磁场影响和两小磁针间的作用)，则()A. 小磁针a的N极向纸里转动B. 小磁针a的N极向纸外转动C. 小磁针b的N极向纸里转动D. 小磁针b的N极向纸外转动【答案】AD【解析】解：根据右手螺旋定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针a的N极向纸面里偏转，小磁针b的N极向纸外转动.故AD正确，BC错误故选：AD10. 如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是()A. 通过abcd平面的磁通量大小为L2BB. 通过dcfe平面的磁通量大小为22L2BC. 通过abfe平面的磁通量大小为零D. 通过bcf平面的磁通量为零【答案】BCD【解析】解：A、通过abcd平面的磁通量大小为BSsin45=22BL2，A错误；B、dcfe平面是abcd平面在垂直磁场方向上的投影，所以磁通量大小为22BL2，B正确；C、abfe平面与bcf平面和磁场平面平行，所以磁通量为零，CD正确；故选：BCD磁通量的公式为=BScos，注意夹角是B与S的夹角=BS中的s表示和垂直磁场平面的投影面积11. 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13B0和12B0，方向也垂于纸面向外，则()A. 流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B. 流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C. 流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D. 流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0【答案】AC【解析】解：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，且a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂于纸面向外，根据右手螺旋定则，L1直导线电流，在a、b两点磁场方向垂直纸面向里，大小相等，同理，L2直导线的电流，在a点磁场方向垂直纸面向里，在b点磁场方向垂直纸面向外，但两点的磁场大小相等，依据矢量叠加法则，则有：B0-B2-B1=B03；B0+B2-B1=B02；联立上式，可解得：B1=712B0B2=112B0；故AC正确，BD错误；故选：AC。12. 如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态，下列说法正确的是()A. 开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动【答案】AD【解析】解：A、干电池开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由南到北，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸里偏转，故A正确。BC、干电池开关闭合并保持一段时间后，根据安培定则，可知，左边线圈中有磁通量，却不变，因此左边线圈中不会产生感应电流，那么小磁针也不会偏转，故BC错误。D、干电池开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，由A选项分析，可知，根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由北到南，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动，故D正确；故选：AD。三、计算题13. 一个500匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.7T，在此过程中，请求以下：(1)穿过线圈的磁通量的变化量(2)磁通量的平均变化率(3)线圈中的感应电动势的大小【答案】解：(1)磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式：=BS来计算，所以：=BSsin=(0.7-0.1)2010-4Wb=1.210-3Wb. (2)磁通量的变化率：t=1.210-30.05Wb/s=2.410-2Wb/s； (3)根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为E=nt=5002.410-2V=12V. 答：(1)在此过程中磁通量变化了1.210-3Wb；(2)磁通量的平均变化率是810-3Wb/s；(3)线圈中感应电动势的大小是12V【解析】由磁通量公式：=BS，即可求解磁通量的变化；从而求出磁通量变化率，再由法拉第电磁感应定律E=nt，即可求解考查磁通量的变化，磁通量的变化率及感应电动势如何求，注意它们之间的关联，同时养成单位统一的好习惯14. 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。【答案】解：(1)由左手定则可知，金属棒所受安培力方向竖直向下，设金属棒所受安培力的大小为F安，对金属棒，由平衡条件有：mg+F=2kx，解得：F=2kx-mg；(2)设匀强磁场的磁感应强度大小为B，则有：F=BIL，解得：B=FIL=2kx-mgIL；答：(1)金属權所受安培力的大小为2kx-mg，方向竖直向上；(2)该匀强磁场的磁感应强度的大小为2kx-mgIL。【解析】(1)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；(2)结合安培力的公式即可求出匀强磁场磁感应强度的大小。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。15. 如图所示：宽度L=1m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B=1T，框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数=0.5，现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直)，当棒的电阻R产生热量Q=5.8J时获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量q=2.8C(框架电阻不计，g取10m/s2).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？【答案】解：(1)功率：P=Fv根据安培力公式：F安=BIL根据欧姆定律：I=BLvR又棒稳定时：F=F安+mg由联立解得：v=2m/s(2)由能量守恒得：Pt=Q+mgs+12mv2因为q=ItI=ERE=t=BSL所以S=qRBL由联立解得：t=1.5s【解析】本题是电磁感应中的力学问题，综合了电磁感应、电路、力学等知识.考查分析和解决综合题的能力。(1)牵引力F的功率恒定，使棒从静止开始先做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动，达到稳定.由力平衡和电磁学规律可求出稳定速度；(2)由法拉第电磁感应定律，由电量求出棒运动的位移，再动能定理求解时间。