高中人教版 (新课标)选修3-1第三章 磁场3 几种常见的磁场复习练习题

几种常见的磁场

基础夯实 

一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)

1．(2019·北京市平谷区高二上学期期末)关于磁感线，下列说法正确的是(　C　)

A．磁感线只能表示磁场的方向

B．磁感线只能表示磁场的强弱

C．磁感线的疏密能形象描述磁场的强弱

D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的

解析：磁感线是人们为形象描述磁场的特点而引入的，不是真实存在的，磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱程度，故选项C正确，ABD错误。

2．用一根条形磁铁的一端去吸引三枚大头针的根部，待平衡后，如图所示结果正确的是(　C　)

解析：大头针被磁化后，相靠近一端的磁极相同而排斥，选项C正确。

3．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是(　C　)

A．两棒均显磁性

B．两棒均不显磁性

C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性

D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性

解析：根据安培的分子电流假说可知，分子电流使每个分子相当于一个小磁针，甲铁棒中各分子电流取向是杂乱无章的，磁性抵消，对外不显示磁性；乙棒内部各分子电流取向大致相同，分子电流的磁性增强，对外显示磁性，C正确。

4．(2019·黑龙江大庆实验中学高二上学期期末)如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2＝S3，且“3”线圈处于磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3。则它们的大小关系是(　C　)

A．Φ1＞Φ2＞Φ3 B．Φ1＞Φ2＝Φ3

C．Φ1＜Φ2＜Φ3 D．Φ1＜Φ2＝Φ3

解析：在条形磁铁内外都有磁场，套在条形磁铁外的三个线圈的磁通为内部向左的磁通减去外部向右的磁通，而内部向左的磁通相同，外部向右的磁通越大，抵消越多，总磁通越少，1,2 在同一位置，1的外部面积大，则向右的磁通大，故Φ2＞Φ1；2,3面积一样，3位置外部B小，则外部向右磁通小，则Φ3＞Φ2；可知：Φ1＜Φ2＜Φ3，选项C正确。

5．(2019·宁夏中卫一中高二上学期期末)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(　BC　)

解析：根据安培定则可判定B、C选项正确。

6．彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是(　AD　)

解析：根据安培定则判定电流I1、I2在闭合线圈内的磁场方向，可知选项A、D中的磁通量可能为零。

二、非选择题

7．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？

答案：0.12 Wb　0.36 Wb

解析：线圈在垂直磁场方向上的投影面积

S⊥＝Scos 60°＝0.4× m2＝0.2 m2

穿过线圈的磁通量

Φ＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb。

线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb。

故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12| Wb＝0.36 Wb。

能力提升 

一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)

1．阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是(　C　)

A．电路中的电源必须是交流电源

B．电路中的a端点须连接直流电源的正极

C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度

D．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度

解析：由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的负极，故A、B错误，若增加环绕软铁的线圈匝数，从而增加线圈的磁场，导致玩偶飘浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，导致玩偶飘浮的最大高度减小，故D错误。

2．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是(　C　)

A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtan θ

B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcos θ

C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了

D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了

解析：回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误。

3．(2019·新疆乌鲁木齐七十中高二上学期期末)如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与线框平面夹角为30°角，O1O2分别为bc边和ad边的中点。现将线框的右半边绕逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为(　B　)

A．BS　 B．BS

C．BS D．(－1)BS

解析：当线框转动前，穿过矩形线框的磁通量为：

Φ1＝2BSsin 30°＝BS；

当线框右半边转动后，整个面的磁通量为：Φ2＝BSsin 30°＋BScos 30°＝BS，

磁通量变化量为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS，故选项B正确，ACD错误。

4．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(　B　)

A．a B．b　　 　

C．c　　  D．d

解析：可自由转动的小磁针在磁场中静止时的北极指向与其所在处磁感线的方向一致，通过直导线AB周围的磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在与导线垂直的平面上，其方向为逆时针方向(俯视)，A错误。通电螺线管C周围的磁感线分布与条形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针b处的磁感线方向由右指向左，小磁针c处的磁感线方向由左指向右，B正确，C错误。电磁铁D周围的磁感线分布与蹄形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针d处的磁感线方向是由左指向右，D错误。

5．(2019·湖北武汉外国语学校高二上学期期末)如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是(　CD　)

A．O点处的磁感应强度为零

B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反

C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同

D．a、c两点处磁感应强度的方向相同

解析：根据安培定则可知M、N导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直MN连线，由a→d，故O处的磁感应强度不为零，选项A错误；由于M、N两导线中电流大小相等，根据对称性知Ba＝Bb，磁感应强度方向均垂直于M、N连线，方向相同，选项B错误；c、d关于O点对称，M、N两导线中的电流在c、d两点产生的磁感应强度的矢量和相等且方向均为c→d，选项C正确；由于a、b、c、d四点磁感应强度方向均相同，选项D正确。

6．南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电的螺线管，如图所示，下列说法正确的是(　AC　)

A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小

B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大

C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大

D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变

解析：分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与地球磁场之间的作用情况。一方面，可以将地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示。另一方面，可利用右手螺旋定则确定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理判定螺线管与地球之间的作用情况。

二、非选择题

7．已知北京地面处的地磁场水平分量约为3×10－5 T，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，如下图所示。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)

答案：如图，5×10－5 T

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Bx，则有：tan 60°＝。

即Bx＝Bytan 60°＝3×10－5×T≈5×10－5 T。