2018-2019學(xué)年高中物理 專(zhuān)題3.3 幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)試題 新人教版選修3-1.doc

第3節(jié) 幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) 一、磁感線1定義：在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的 方向都跟這點(diǎn)的 的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。2磁感線的疏密程度：描述磁場(chǎng)的 。3磁感線的方向：磁體外部從 極指向 極，內(nèi)部從 極指向 極，是閉合的曲線。二、幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)1直線電流的磁場(chǎng)：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與 方向一致，彎曲的四指所指的方向就是 環(huán)繞的方向，這個(gè)規(guī)律也叫右手螺旋定則。2環(huán)形電流的磁場(chǎng)：讓右手彎曲的四指與 的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線 磁感線的方向。3通電螺線管的磁場(chǎng)：右手握住螺線管，讓彎曲的四指跟 的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管 磁感線的方向或拇指指向螺線管的磁場(chǎng)的北極。三、磁感線的特點(diǎn)1條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)磁感線分布（如圖所示） 2磁感線的特點(diǎn)（1）磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。（2）磁感線的疏密定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在磁感線較密的地方磁場(chǎng)較強(qiáng)；在磁感線較疏的地方磁場(chǎng)較弱。（3）磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N極。（4）同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不相交、不相切。（5）磁感線是假想的曲線，客觀上不存在。四、安培分子電流假說(shuō)什么是分子電流：在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種 電流分子電流。五、勻強(qiáng)磁場(chǎng)1定義：強(qiáng)弱、方向處處 的磁場(chǎng)，稱(chēng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。2磁感線的分布：一簇間距 彼此 的磁感線。3勻強(qiáng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生：正對(duì)且距離很小的異名磁極之間（除邊緣部分外）的磁場(chǎng)，均勻的通電螺線管 空間的磁場(chǎng)。六、磁通量1定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的 磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向 的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量。2公式：= ，單位 ，符號(hào) 。3磁通密度：磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫 ，等于垂直穿過(guò) 的磁通量。 切線 磁感應(yīng)強(qiáng)度 強(qiáng)弱 N S S N電流 磁感線 環(huán)形電流 軸線上 電流 軸線上環(huán)形相同 相等 平行 內(nèi)部勻強(qiáng) 垂直 BS 韋伯 Wb 磁通密度 單位面積 一、磁感線和電場(chǎng)線的比較磁感線電場(chǎng)線相似點(diǎn)意義用來(lái)形象的描述磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱而假想的線用來(lái)形象地表述電場(chǎng)力方向某點(diǎn)的切線方向?yàn)榇艌?chǎng)方向，也是小磁針N極的受力方向某點(diǎn)的切線方向?yàn)殡妶?chǎng)方向，也是正電荷受力的方向疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)在空間不相交不同點(diǎn)閉合曲線始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處，不是閉合曲線【例題1】關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線，下列說(shuō)法正確的是A電場(chǎng)線和磁感線都是空間實(shí)際存在的線B同一個(gè)磁場(chǎng)的磁感線（或者同一個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線）有時(shí)可以相交C磁感線從磁體的N極發(fā)出，終止于S極D電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷參考答案：D 二、磁場(chǎng)的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解。特別提醒：兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的?！纠}2】在一根直導(dǎo)線上通以穩(wěn)恒電流I，方向垂直指向紙外，且和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直，如圖所示，則在圖中圓周上，磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值最大的點(diǎn)是 Aa點(diǎn) Bb點(diǎn) Cc點(diǎn) Dd點(diǎn)參考答案：C試題解析：用安培定則判斷通電直導(dǎo)線在a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，如圖所示，在c點(diǎn)，通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向相同，疊加后磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值最大。故C正確；ABD錯(cuò)誤。 1關(guān)于磁感線，下列說(shuō)法中正確的是A磁感線是實(shí)際存在于磁場(chǎng)中的線B磁感線是一條條不閉合的曲線C磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況D磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致2（2018黑龍江省齊齊哈爾市高三第三次模擬）如圖所示，半徑為R的圓形單匝線圈a內(nèi)有一單匝內(nèi)接三角形線圈b，兩線圈彼此絕緣，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊緣與三角形線圈b重合，則穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量之比為 A1:1B1:2C4p:9D9:4p3（2018浙江省杭州市高考命題預(yù)測(cè)卷）如圖所示，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。O為MN的中點(diǎn)，P為MN連線的中垂線。一質(zhì)子此時(shí)恰好經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，速度方向指向O點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是 AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B質(zhì)子將向右偏轉(zhuǎn)C質(zhì)子將垂直于紙面向外偏轉(zhuǎn)D質(zhì)子將做直線運(yùn)動(dòng)4下列各圖中，已標(biāo)出電流及電流磁場(chǎng)的方向，其中正確的是A BC D5（2018天津市寶坻區(qū)高二聯(lián)考）如圖所示是等腰直角三棱錐，其中側(cè)斜面abcd為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，abef和ade均為豎直面，dcfe為水平面。將次等腰直角三棱錐安圖示方式放置于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下面說(shuō)法中正確的是 A通過(guò)abcd面的磁通量大小為BLB通過(guò)dcfe面的磁通量大小為BLC通過(guò)ade的磁通量為零D通過(guò)abfe面的磁通量大小為BL6如圖所示，正方形線框abcd位于紙面內(nèi)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，過(guò)ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過(guò)線圈的磁通量為 ABL2 B4BL C D2BL7（2018高三高考沖刺物理模擬）如圖所示，真空中兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+q(q0)和q以相同角速度繞O點(diǎn)在紙面中沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，O點(diǎn)離+q較近，則 AO點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向始終垂直紙面向外BO點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向始終垂直紙面向里CO點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向隨時(shí)間周期性變化DO點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間周期性變化8鐵環(huán)上繞有絕緣的通電導(dǎo)線，電流方向如圖所示，則鐵環(huán)中心O處的磁場(chǎng)方向?yàn)?A向下B向上C垂直紙面向里D垂直紙面向外9（2018福建省福州市八縣一中聯(lián)考）將面積為的圓面放入水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓面與磁感線之間的夾角為30，如圖所示，若穿過(guò)該圓面的磁通量為，則此勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)等于 A BCD 10通電螺線管內(nèi)有一在磁場(chǎng)力作用下處于靜止的小磁針，磁針指向如圖所示，則 A螺線管的P端為N極，a接電源的正極B螺線管的P端為N極，a接電源的負(fù)極C螺線管的P端為S極，a接電源的正極D螺線管的P端為S極，a接電源的負(fù)極11（2018百校聯(lián)盟高考名師猜題保溫金卷）如圖所示，三根平行的足夠長(zhǎng)的通電直導(dǎo)線A、B、C分別放置在一個(gè)等腰直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，其中AB邊水平，AC邊豎直。O點(diǎn)是斜邊BC的中點(diǎn)，每根導(dǎo)線在O點(diǎn)所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0,則下列說(shuō)法中正確的有() A導(dǎo)線B、C在O點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0B導(dǎo)線A、B、C在O點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0C導(dǎo)線B、C在A點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由A指向OD導(dǎo)線A、B在O點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右 12如圖所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針S極偏向螺線管Q端。下列判斷正確的是 A螺線管P端為N極B流過(guò)電阻R的電流方向向下CF為蓄電池正極D管內(nèi)磁場(chǎng)方向由Q指向P13（2018廣西區(qū)高三年級(jí)考前模擬聯(lián)合）三根長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直于紙面放置，通以大小相同、方向如圖所示的電流，且ab=ad=ac，導(dǎo)線c在a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則a點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 ABBBCBD2B14三個(gè)相同的矩形線圈置于水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，線圈、平面與線圈平面的夾角分別為30和45，如圖所示。穿過(guò)線圈、的磁通量分別為、。下列判斷正確的是 A= B=C> D> 15（2018新課標(biāo)全國(guó)II卷）如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點(diǎn)，它們相對(duì)于L2對(duì)稱(chēng)。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為和，方向也垂直于紙面向外。則 A流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為16（2017新課標(biāo)全國(guó)卷）如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l。在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 A0 B C D2B017（2017新課標(biāo)全國(guó)卷）如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反，下列說(shuō)法正確的是 AL1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直BL3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為DL1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為18（2017江蘇卷）如圖所示，兩個(gè)單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a 線圈重合，則穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量之比為 A1:1 B1:2 C1:4 D4:119（2016上海卷）如圖，一束電子沿z軸正向流動(dòng)，則在圖中y軸上A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向是 A+x方向Bx方向C+y方向Dy方向 2A【解析】磁通量其中要求S為穿過(guò)磁場(chǎng)的有效面積，從題中可以看出兩個(gè)圖形的有效面積是相等的，所以穿過(guò)a、b兩線圈的磁通量之比為1:1，故A正確。3D【解析】根據(jù)右手螺旋定則，M處導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，N處導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，合成后磁感應(yīng)強(qiáng)度不等于0，故A錯(cuò)誤；M在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于PM偏下，N在P處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于PN偏下，根據(jù)平行四邊形定則，知P處的磁場(chǎng)方向豎直向下，根據(jù)左手定則，質(zhì)子不受到的洛倫茲力作用，將做直線運(yùn)動(dòng)，故BC錯(cuò)誤，D正確。4D【解析】利用右手螺旋定則，已知電流的方向，可以判定通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向；已知電流的方向、線圈的繞法，可以判定通電螺線管的N、S極；根據(jù)右手定則可知D圖已標(biāo)出電流及電流磁場(chǎng)的方向是一致的，故D正確，ABC錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈與磁場(chǎng)垂直時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為=BS，圖中S為有磁感線穿過(guò)的線圈的面積，即為有效面積。7A【解析】點(diǎn)電荷+q繞O點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于逆時(shí)針?lè)较虻沫h(huán)形電流，由安培定則可知，在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；點(diǎn)電荷q繞O點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于順時(shí)針?lè)较虻沫h(huán)形電流，由安培定則可知，在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。因+q離O點(diǎn)近，+q在O點(diǎn)激發(fā)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)，故合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，選項(xiàng)A正確，BC錯(cuò)誤；由于+q和q離O點(diǎn)的距離始終保持不變，則等效電流在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小保持不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8A【解析】由安培定則可判斷出左、右兩線圈的上端都是N極，下端都是S極，故O點(diǎn)處的磁場(chǎng)方向向下，故A正確。9D【解析】根據(jù)磁通量，則有：，故D正確，ABC錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)睛】線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向不垂直，將圓面投影到與磁場(chǎng)垂直的方向，投影面積和磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積等于磁通量，再求出磁感應(yīng)強(qiáng)度。求解磁通量時(shí)，往往根據(jù)兩種特殊情況運(yùn)用投影的方法求解。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁能量；當(dāng)線圈與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，磁能量。10B【解析】由題意可知，小磁針靜止時(shí)N極指向向左，則通電螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)方向向左，P端為N極。根據(jù)安培定則判斷出電流的方向：從b端流進(jìn)，從a端流出，b接電源的正極，a接電源的負(fù)極，故B正確。11ACD【解析】導(dǎo)線B、C在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加后大小為2B0，選項(xiàng)A正確；由題意可知，三根平行的通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；導(dǎo)線B、C在A點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是兩個(gè)磁場(chǎng)疊加后的方向，方向由A指向O，選項(xiàng)C正確；根據(jù)安培定則和矢量的疊加原理，導(dǎo)線A、B在O點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向水平向右，選項(xiàng)D正確。12B【解析】閉合開(kāi)關(guān)后，小磁針S極偏向螺線管Q端，說(shuō)明螺線管的左端為S極，右端為N極。用右手握住螺線管，使大拇指指向螺線管的N極，四指環(huán)繞的方向就是電流的方向，由此可知，電流從左端流入、右端流出，因此，電源的極E為正極，F(xiàn)端為負(fù)極，流過(guò)電阻R的電流方向向下，故AC錯(cuò)誤，B正確；螺線管的左端P為S極，右端Q為N極，所以螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由P指向Q，故D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】理解磁通量的物理意義：穿過(guò)磁場(chǎng)中某一面積的磁感線的條數(shù)；對(duì)于勻強(qiáng)磁場(chǎng)，可以根據(jù)公式=BScos 判斷磁通量如何變化。15AC【解析】先利用右手定則判斷通電導(dǎo)線各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后在利用矢量疊加的方式求解各個(gè)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。L1在ab兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小相等設(shè)為B1，方向都垂直于紙面向里，而L2在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)為B2，方向向里，在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度也為B2，方向向外，規(guī)定向外為正，根據(jù)矢量疊加原理可知，可解得：；，故AC正確?！久麕燑c(diǎn)睛】磁場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，對(duì)于此題來(lái)說(shuō)ab兩點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度是由三個(gè)磁場(chǎng)的疊加形成，先根據(jù)右手定則判斷導(dǎo)線在ab兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，在利用矢量疊加來(lái)求解即可。16C【解析】如圖1所示，P、Q中電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，設(shè)為B1，由幾何關(guān)系有，如果讓P中的電流反向、其他條件不變，如圖2所示，由幾何關(guān)系可知，a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為，故選C。 17BC【解析】同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。對(duì)L1受力分析，如圖所示，可知L1所受磁場(chǎng)力的方向與L2、L3所在的平面平行，故A錯(cuò)誤；對(duì)L3受力分析，如圖所示，可知L3所受磁場(chǎng)力的方向與L1、L2所在的平面垂直，故B正確；設(shè)三根導(dǎo)線兩兩之間的相互作用力為F，則L1、L2受到的磁場(chǎng)力的合力等于F，L3受的磁場(chǎng)力的合力為，即L1、L2、L3單位長(zhǎng)度受到的磁場(chǎng)力之比為，故C正確，D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】先根據(jù)安培定則判斷磁場(chǎng)的方向，再根據(jù)磁場(chǎng)的疊加得出直線電流處磁場(chǎng)的方向，再由左手定則判斷安培力的方向，本題重點(diǎn)是對(duì)磁場(chǎng)方向的判斷、大小的比較。