鲁科版高中物理选修3-1 课时作业：第5章 磁场 章末综合检测

章末综合检测

授课提示：对应学生用书第125页

(时间：90分钟满分：100分)

一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分．在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确．全部选对的得5分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)

1．关于磁场的方向,下列叙述中不正确的是( )

A．磁感线上某一点的切线方向

B．磁场N极到S极的方向

C．小磁针静止时北极所指的方向

D．小磁针的北极受力方向

解析：磁感线上某一点的切线方向即是该点的磁场方向,A正确．在条形磁铁内部磁感线从S极到N极,磁场方向也从S极到N极,B错误．磁场方向规定为小磁针北极的受力方向或静止时小磁针北极的指向,C、D正确,故选B.

答案：B

2．(多选)关于磁感线的性质和概念,下面说法正确的是( )

A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向

B．磁场中任意两条磁感线均不相交

C．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线

D．磁感线总是从磁体的N极指向S极

解析：磁感应强度的方向就是磁场的方向,而磁感线的切线方向也就是磁场的方向,因此选项A是正确的．两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向,即两个磁感应强度方向,这是不可能的,磁场中某点磁感应强度是唯一确定的,磁感应强度的方向也只有一个,因此两条磁感线不能相交,选项B 是正确的．磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而画出的一组曲线,不是真实存在的,而铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的,而铁屑不是磁感线,选项C是错误的．在通电螺线管内部、条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极,选项D错误．

答案：AB

3．如图所示为通电螺线管纵剖面,“?”“⊙”分别表示导线中电流垂直纸面流进流出,则螺线管内部和外部a、b、c三个位置上小磁针静止时N极指向是( )

A．均向右B．均向左

C．a、b向左,c向右D．a、c向右,b向左

解析：小磁针静止在磁场中,其N极的指向就是该点的磁场方向．由安培定则判断可知,通电螺线管左侧为N极,右侧为S极,磁感线的方向在螺线管内部由S极到N极,外部由N极到S极,因此可知,a、b 位置上小磁针N极向左,c位置上小磁针N极向右,即C正确．值得注意的是,容易单纯地套用“同斥异

吸”规律而错选D,事实上．“同斥异吸”只适用于磁体外部磁极之间的相互作用,对内部则不适用．但利用磁感线上某点的切线方向就是该点小磁针静止时N 极的指向总是成立的． 答案：C

4．如图所示,矩形线圈abcd 放置在水平面内,磁场方向与水平方向成a 角,已知sin α＝4

5,回路面积为S,匀强磁场的磁感应强度为

B,则通过线

框的磁通量为( ) A ．BS B.4BS 5 C.3BS 5

D.3BS 4

解析：由磁通量的计算式Φ＝BS ⊥＝BSsin θ(θ为B 与S 的夹角),得Φ＝4

5BS,故B 正确,A 、C 、D

错误． 答案：B

5．一位同学设计实验以验证奥斯特实验的结论,以下操作及判断正确的是( )

A ．让电流由东向西流过水平放置的直导线,直导线下方的小磁针N 极指向南方

B ．让电流由东向西流过水平放置的直导线,直导线下方的小磁针N 极指向北方

C ．让电流由北向南流过水平放置的直导线,直导线下方的小磁针N 极指向东方

D ．让电流由北向南流过水平放置的直导线,直导线下方的小磁针N 极指向西方

解析：受地磁场的影响,小磁针静止不动时指南北方向,当电流由东向西流过水平放置的直导线时,直导线下方的磁场与地磁场方向相反,则小磁针静止不动或轻拨一下后转动180°而静止,故A 、B 错；当电流由北向南流过水平放置的直导线时,直导线下方的磁场方向由西向东,故小磁针N 极指向东方,C 对D 错． 答案：C

6．如图所示,闭合线圈abcd 水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈与匀强磁场B 夹角为θ＝45°.现将线圈以ab 边为轴顺时针转动90°,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为( )

A．0 B.2BS C.2nBS D．无法计算

解析：设在初位置穿过线圈的磁通量为正,则在初位置Φ1＝BS sin θ＝

2

2

BS,在末位置Φ2＝－BS cos

θ＝－

2

2

BS,则初、末位置磁通量的改变量的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS,故选B.

答案：B

7．(多选)下列关于磁记录的说法正确的是( )

A．计算机的硬盘是利用磁记录原理来工作的

B．DVD光盘是利用磁记录原理来刻录信息的

C．录音机录音利用了电流的磁效应

D．录音带会被磁铁吸起来

解析：计算机的硬盘是利用磁片储存信息的,故A对；DVD光盘刻录是利用激光在存储介质上烧出不同的痕迹来记录信息的,故B错；录音机录音过程是磁带上的磁性颗粒在信号电流的磁场作用下重新排布的过程,故C对；因为录音带上有磁性颗粒,会被磁铁吸引,故D对．

答案：ACD

8．在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线如图所示,电流I1＝I3>I2>I4,要想保留其中三根导线且使中心O点磁场最强,应切断( )

A．I1B．I2

C．I3D．I4

解析：由安培定则可知,I1、I2在O点产生的磁场方向向里,I3、I4产生的磁场向外,根据场的叠加原理及I1＝I3>I2>I4和磁场的对称性,可知O点磁场方向向里,易判断,若要O点磁场最强,应切断I3,故选C.

答案：C

9．取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为I的电

流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B,若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管,并通以电流强度也为I 的电流时,则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( )

A ．0

B ．0.5B

C ．B

D ．2B

解析：用双线绕成的螺线管,双线中的电流刚好相反,其在周围空间产生的磁场相互抵消,所以螺线管内部磁感应强度为零． 答案：A

10．据瑞典皇家科学院宣布,2007年诺贝尔物理学奖获得者是两名先后独立发现了“巨磁电阻”效应的法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔．所谓“巨磁电阻”效应,是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象．我们开始能够在笔记本电脑、音乐播放器等所安装的越来越小的硬盘中存储海量信息．下列器材中哪个是利用“巨磁电阻”效应的( ) A ．录音磁带 B ．MP3 C ．电磁继电器

D ．磁悬浮列车

解析：录音磁带是通过磁场对磁粉磁化来记录信息,故A 错．MP3是利用“巨磁电阻”效应在很小的硬盘中存储大量信息的工具,故B 正确．电磁继电器、磁悬浮列车都是利用了电流的磁效应,故C 、D 错误． 答案：B

11．欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是：在地磁场作用下,小磁针处于水平静止状态,在该小磁针上方平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转；当通过该导线的电流为I 0时,小磁针偏转了30°,当他发现小磁针偏转的角度增大到60°时,通过该直线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比)( ) A ．2I 0 B ．3I 0 C.3I 0

D ．无法确定

解析：设地磁场在小磁针处的磁感应强度为B 0,如图所示,根据安培定则知,通电导线在该处产生的磁感应强度B 满足B⊥B 0,则B ＝B 0tan θ,而B ＝kI(k 为常量),得I ＝B 0k tan θ.当θ＝30°时,I ＝I 0＝3B 0

3k ；

当θ＝60°

时,I ＝I′＝3B 0

k

,得I′＝3I 0,故选B. 答案：B

12．如图所示,小磁针放在螺线管的内部,开始时小磁针处在水平面上,并可以自由转动,则当开关闭合后,小磁针的状态为( )

A ．小磁针在水平面上转动,最终停在N 极水平向左的位置

B ．小磁针在水平面上转动,最终停在N 极水平向右的位置

C ．小磁针在竖直面内转动,最终停在N 极竖直向上的位置

D ．小磁针在竖直面内转动,最终停在N 极竖直向下的位置

解析：开关闭合后,在外电路中,电流从电源的正极流向电源的负极,又由安培定则可知,通电螺线管形成的磁场左端为N 极,右端为S 极．小磁针受到水平方向的磁场力．将在水平面上转动,在通电螺线管内部磁感线从S 极到N 极,即从右向左．小磁针静止时N 极所指方向为磁场方向,也就是磁感线切线方向,最终停在N 极水平向左的位置,A 正确． 答案：A

二、非选择题(本题共4小题,共40分,按题目要求作答,计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)

13．(10分)有一根粗细均匀的软铁棒,其截面积为8 cm 2

,将绝缘导线绕在软铁棒上,当导线中通有电流时,铁棒中部穿过0.5 cm 2

的横截面积的磁通量为5.5×10－5 Wb,求： (1)铁棒中的磁感应强度的大小；

(2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量是多少？ 解析：(1)磁感应强度大小为： B ＝ΦS′＝5.5×10－5

0.5×10

－4 T ＝1.1 T (2)穿过此软铁棒横截面积的磁通量为： Φ＝BS ＝1.1×8×10－4

Wb ＝8.8×10－4

Wb. 答案：(1)1.1 T (2)8.8×10－4

Wb

14．(10分)如图所示是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器．当仪器顶部接触金属物品时,医生将手控环内推,再拉出整条塑料管,你能说出这种仪器的原理吗？如果小孩不慎吞下的是易拉罐环或一个回形针,哪种物体可以用这种仪器取出来？

解析：回形针可以用这种仪器取出来．当仪器顶部接触金属物品时,医生将手控环内推,仪器内的活动永久磁铁向前接触金属物品,能将铁制物品吸引．回形针是铁制的,而易拉罐环一般是铝制品不能被吸引,所以回形针可以用这种仪器取出来．

答案：见解析

15．(10分)如图所示为一水平放置的条形磁铁,将一个面积不大的线圈水平放置,从条形磁铁的N极上方水平移动到S极上方,穿过线圈的磁通量怎样变化？若线圈从条形磁铁的N极正前方水平移动到S极正前方,线圈平面保持水平,穿过线圈的磁通量怎样变化？若线圈从S极右上方某个位置竖直向下移动到条形磁铁的下方某个位置,穿过线圈的磁通量怎样变化？

解析：在条形磁铁的正中间附近的磁场方向与条形磁铁平行,当线圈从条形磁铁的N极上方水平移动到S极上方时,穿过线圈的磁通量先变小后变大．若线圈从条形磁铁的N极正前方水平移动到S极正前方,由于磁场方向与线圈平面平行,穿过线圈的磁通量始终为0,所以磁通量不变．由于线圈的始末位置不明确,无法确定穿过线圈的磁通量变化情况,若线圈从上方很远处移动到下方很远处,则磁通量先变大后变小,到S极正右方时最小,等于0,继续向下移动时先变大后变小．

答案：见解析

16．(10分)如图所示为发电机的原理图．发电机转子为一边长为0.3 m的正方形线圈,处于B＝0.5 T的匀强磁场中．

(1)当线圈平面与磁场方向夹角为45°时,穿过线圈的磁通量是多少？

(2)在(1)中描述的状态下,线圈以ab边为轴沿顺时针方向转过90°的过程中,穿过线圈的磁通量的变

化量是多少？

(3)在(1)中的描述的状态下,当线圈以ab边为轴沿逆时针方向转过90°的过程中,穿过线圈的磁通量

的变化量是多少？

解析：(1)磁通量Φ1＝BSsin 45°＝3.2×10－2 Wb

(2)ΔΦ＝|Φ2－Φ1| Φ2＝－BS sin 45°,

所以得ΔΦ＝2BSsin 45°＝6.4×10－2 Wb

(3)Φ3＝BSsin 45°,所以ΔΦ＝Φ3－Φ1＝0

答案：(1)3.2×10－2 Wb (2)6.4×10－2 Wb (3)0