2019-2020学年高中物理第三章磁场3几种常见的磁澄后检测含解析新人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第三章磁场3几种常见的磁澄后检测含解析新人教版选修3-1

‎3　几种常见的磁场 记一记 几种常见的磁场知识体系 ‎1种场线模型——磁感线 ‎1个定则——安培定则 ‎1个概念——磁通量 ‎1个物理学史——安培分子电流假说 辨一辨 ‎1.匀强磁场的磁感线是平行直线，但间距可能不相等．(×)‎ ‎2．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)‎ ‎3．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等．(×)‎ ‎4．磁感应强度的单位是T，也可以是Wb/m2. (√)‎ ‎5．用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布，所以磁感线是客观存在的．(×)‎ ‎6．磁感线所指的方向就是磁场的磁感应强度方向．(√)‎ ‎7．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)‎ 想一想 ‎1.安培为了将磁体周围的磁场和电流及运动电荷周围磁场的起源统一起来，提出了著名的“分子电流”假说，以现在的观点看，真的存在“分子电流”吗？‎ 提示：“分子电流”是真实存在的．这是因为构成物质分子的原子由带正电荷的原子核和核外绕核高速运转的带负电的电子组成的，绕核高速运转的电子就是形成“分子电流”的本实．‎ ‎2．若认为地磁场是由运动电荷产生的，那么地球应该带何种电荷？‎ 提示：因地球南极附近是地磁场的N极，由安培定则知地球中应存在自东向西的电流．而地球是自西向东自转的，因而地球只能带负电荷才能形成上述电流．‎ ‎3．磁通量教材中定义为匀强磁场的磁感应强度B和垂直于磁场方向的面积S的乘积：φ＝BS.难道非匀强磁场中就不会产生磁通量吗？‎ 提示：不是的．磁通量的实质就是穿过一个面的磁感线的数量．因此无论什么磁场，无论面是否和磁场方向垂直，都可能产生磁通量．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　练一练 ‎1.‎ - 10 -‎ ‎[2019·福建省普通高中学业水平考试]如图所示，闭合矩形金属线框的ab边与磁场右边界MN重合．将该线框水平向右移出磁场的过程中，穿过线框的磁通量(　　)‎ A．一直减小　　　　　B．一直增大 C．保持不变 D．始终为零 答案：A ‎2.‎ ‎[2019·福建三明一中期中]如图所示是某个磁场的磁感线分布，则A点和B点的磁感应强度的大小关系是(　　)‎ A．A点的磁感应强度大 B．B点的磁感应强度大 C．A点的磁感应强度等于B点的磁感应强度 D．无法确定 答案：A ‎3．[2019·湖北宜昌夷陵月考]如图所示，长直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者串联在同一电路中，它们之间相距较远，产生的磁场互不影响，开关S闭合后，图中所示的四个可自由转动的小磁针a、b、c、d的北极(黑色一端)静止时的指向正确的是(　　)‎ A．a B．b C．c D．d 答案：B ‎4．[2019·广东省普通高中学业水平考试]在图所示的条形磁铁产生的磁场中，垂直条形磁铁中心轴线放置3个相同的闭合线圈S1、S2和S3，三个线圈的中心在条形磁铁中心轴线上，穿过各个线圈的磁通量分别为φ1、φ2和φ3，则(　　)‎ A．φ1>φ2 B．φ2<φ3‎ C．φ1＝φ2 D．φ1>φ3‎ 答案：B 要点一对磁感线的理解 ‎1.‎ - 10 -‎ 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，且Ba>Bb B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，且BaΦb　　　　　　　　B．Φa<Φb C．Φa＝Φb D．不能确定 解析：‎ 本题考查磁通量的概念，Φ＝Φ内－Φ外．分别画出穿过A、B环的磁感线的分布如图所示，磁铁内的磁感线条数与其外部的磁感线条数相等．穿过A、B环的磁感线条数应该这样粗略计算，用磁铁内的磁感线总条数减去磁铁外每个环中的磁感线条数(因为磁铁内、外磁感线的方向相反)．很明显，磁铁外部的磁感线穿过B环的条数比A环的多，故B环中剩下的净磁感线条数比A环中剩下的净磁感线条数少，所以ΦA>ΦB.故A项正确，B、C、D三项都错误．‎ 答案：A - 10 -‎ 要点四 磁场的叠加 ‎7.(多选)三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是(　　)‎ A．B1＝B2ΔΦ2‎ B．ΔΦ1＝ΔΦ2‎ C．ΔΦ1<ΔΦ2‎ D．不能判断ΔΦ1与ΔΦ2的关系 解析：本题的易错之处在于对磁感应强度的矢量性的理解不清而造成错解．磁感线的疏密程度表示B的大小，因此沿y轴方向B先减小后增大，故最有可能正确的为C项．‎ 答案：C 能力达标 ‎13.如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，若此时O点的磁感应强度大小为B1.若将M处长直导线移至P处，则此时O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为(　　)‎ A.∶1 B.∶2‎ C．1∶1 D．1∶2‎ 解析：本题易错之处是不会根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向，不会进行磁场的叠加．如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则，可知二者在圆心O处产生的磁感应强度都为；当将M处长直导线移到P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度大小还是，由平行四边形定则及图中的几何关系可得，＝＝cos30°＝，故B项正确．‎ 答案：B ‎14.‎ 如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B0＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为‎1.0 cm.现在纸面内先后放上A、B、C三个圆绝缘圈，圆心均在O处，A绝缘圈半径为‎1.0 cm；B绝缘圈半径为‎2.0 cm；C绝缘圈半径为‎0.5 cm.‎ ‎(1)若磁场方向不变，在磁感应强度减为0.4 T的过程中，A绝缘圈和B绝缘圈中磁通量各改变多少？‎ ‎(2)若磁感应强度大小不变，在磁场方向转过30°角的过程中，C绝缘圈中的磁通量改变多少？‎ 解析：本题的难点在于对绝缘圈在磁场中有效面积的理解．‎ - 10 -‎ ‎(1)A绝缘圈半径为‎1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B绝缘圈半径为‎2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B绝缘圈的磁感线的条数相等，因此在求通过B绝缘圈的磁通量时，面积S只能取圆形磁场区域的面积．‎ 对A绝缘圈 磁通量的改变量ΔΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb 对B绝缘圈，磁通量的改变量ΔΦMB＝ΔΦA＝1.256×10－4 Wb ‎(2)原图中绝缘圈平面与磁场方苘垂直，绝缘圈平面与垂直磁场方向的夹角为θ1＝0°；当磁场方向转过30°时，绝缘圈平面与垂直磁场方向的夹角为θ2＝30°‎ 对C绝缘圈，设C的半径为r，则ΦC1＝B0πr2cosθ1‎ ΦC2＝B0πr2cosθ2‎ 磁通量的改变量ΔΦC＝|ΦC2－ΦC1|＝B0πr2(cos0°－cos30°)≈0.8×3.14×5(5×10－3)2×(1－0.866) Wb＝8.4×10－6 Wb 答案：(1)1.256×10－4 Wb　1.256×10－4 Wb ‎(2)8.4×10－6 Wb - 10 -‎