2016版第九章磁场试题.doc

第九章 磁场考试内容和要求内容知识点学习水平说明磁场磁场A磁场对电流的作用 左手定则B磁感应强度 磁通量B安培力B有关安培力的计算，仅限于电流和磁感应强度相垂直的简单情况。用DIS研究通电螺线管的磁感应强度（学生实验）B直流电动机A测定直流电动机的效率（学生实验）B专题1 磁场 磁感应强度 磁通量一磁场_发现电流周围存在磁场（电流的磁效应），磁场的方向规定为_的受力方向。_周围也存在磁场奥斯特，小磁针N极，磁体。基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。二磁感应强度在磁场中某处垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场作用力F跟电流强度I和导线长度的乘积IL的比值，叫做磁场中该处的磁感应强度，即B。磁感应强度B是一个矢量，它的大小表示磁场中某处的磁场的强弱，它的方向即该处的磁场方向。B的国际单位：特斯拉，简称：特，国际符号：T。注意：B是磁感应强度的定义式。磁场中某处的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定的，跟放在该处的通电导线无关。【典型例题】1 【概念辨析】关于磁感应强度，下列说法正确A的是（ ）（A）一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零（B）通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零（C）放置在磁场中1m长的通电导线，通过1A的电流，受到的磁场力为1N，则该处的磁感应强度就是1T（D）磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同三磁感线1磁感线的特征：（1）磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向；（2）磁感线在空间分布的疏密程度可以表示磁场的强弱；（3）磁感线在磁铁外部从N极出发，经过空间到达S极；在磁体内部又从S极回到N极；磁感线是封闭（或闭合）曲线；（4）磁场中任意两条磁感线不可能相交。2电流周围的磁场分布直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场越弱与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场由SN，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场越弱安培定则（右手螺旋定则）立体图横截面图纵截面图3磁体的磁感线异名磁极间的磁场是匀强磁场【典型例题】电子流AOxyz2 【2016上海高考，右手螺旋定则】如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是A2016年上海高考8（ ）（A）x方向（B）x方向（C）y方向（D）y方向3 【磁感线的疏密】如图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿Z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为C2008学年虹口二模7（ ） A B C DBBBBZZZZO四磁场的叠加磁场的叠加符合平行四边形定律。【典型例题】4 【2007上海】取两根完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当在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，则在该螺线管内中部的磁感应强度大小为A（2007上海）（ ）（A）0（B）0.5B（C）B（D）2B五磁通量磁通量所表示的是穿过磁场中某个面的磁感线条数。BSnBSsinB：匀强磁场磁感应强度；Sn：与磁场方向垂直的平面面积；为B与S的夹角。国际单位：韦伯，简称：韦，国际符号：Wb。磁感应强度等于垂直于磁场方向的单位面积上的磁通量，因此它又被称为磁通密度_。【典型例题】5 【有效面积的理解】如图所示，匝数为N、半径为r1的圆形线圈内有匀强磁场，匀强磁场在半径为r2的圆形区域内，匀强磁场的磁感应强度B垂直于线圈平面。通过该线圈的磁通量为（ B）（A）Br（B）Br（C）NBr（D）NBr6 试回答下面各个与磁通量相关的问题：（1）【有效面积】如图（a）所示，磁感应强度B垂直于面积SA和SB，那么，通过面积SA和SB的磁通量的关系是A_B，2BS，C。（填“”、“”或“”）（2）【磁通正负】如图（b）所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为S的闭合线圈abcd垂直于磁场放置。现将线圈绕对称轴转过180，在这个过程中通过线圈的磁通量的变化量为_。（3）【磁通正负】如图（c）所示，ab是水平面上一个圆形线圈的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将（ ）（A）逐渐变大（B）逐渐变小（C）始终为零（D）不为零，但始终不变课时作业1 磁场 磁感应强度 磁通量1 下列物理公式中属于用比值法定义物理量的是D2010学年徐汇一模2（ ）（A）a（B）T（C）I（D）B2 由磁感应强度的定义式BF/IL可知D（ ）（A）B与通电导线受到的磁场力F成正比，与电流和导线长度的乘积IL成反比（B）磁感应强度的方向与F的方向一致（C）该公式只适用于匀强磁场（D）只要满足L很短、I很小的条件，该公式对任何磁场都适用3 关于磁感线的概念，下列说法中正确的是C2013学年杨浦一模6（ ）（A）磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线（B）磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极（C）磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致（D）两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交4 如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针。现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则C2008年江苏会考19（ ）（A）小磁针保持不动（B）小磁针的N将向下转动（C）小磁针的N极将垂直于纸面向里转动（D）小磁针的N极将垂直于纸面向外转动5 当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时N极指向读者的是C2014学年嘉定一模10（ ）（A） （B） （C） （D）6 【2011上海会考】 Badcb如图，正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。在线圈以ab为轴旋转90的过程中，穿过线圈的磁通量大小D2011上海会考11（ ）（A）一直减小（B）先增大后减小（C）先减小后增大（D）先不变后减小7 【2013上海会考】如图，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于导线左右对称，b和c的右侧平齐。通过a、b和c三个线框的磁通量分别为a、b和c，则D2013上海会考14（ ）（A）abc（B）abc（C）abc（D）abc8 如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为，若线圈绕OO轴逆时针转过60的过程中，磁通量的变化量为，则关于和的大小正确的是A（ ）（A），（B），（C）BL2，（D）NBL2，9 某长直导线中分别通以如图所示的电流，则下列说法中正确的是D2011学年卢湾一模14（ ）tIOtIOtIOt1 t2 tIO（A）图所示电流周围产生匀强磁场（B）图所示电流周围的磁场是稳定的（C）图所示电流周围各点的磁场方向在0t1时间内与t1t2时间内的方向是相反的（D）图所示电流周围的磁场先变强再变弱，磁场中各点的磁感强度方向不变10 【2016上海高考】形象描述磁场分布的曲线叫做_，通常_的大小也叫做磁通量密度磁感线；磁感应强度2016年上海高考21。11 把长度为0.1m的通电直导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，通过导线的电流为3.0A，导线受到的磁场力为1.510-3 N，则该匀强磁场的磁感强度为_T。若将导线从磁场中取走，则该处的磁感强度为_T510-3，510-32007年上海会考6。12 如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的恒定电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点磁感应强度的大小为B，则去掉导线1后，b点的磁感应强度大小为_，方向，垂直纸面向外_。专题2 磁场对电流的作用（安培力）一磁场力的方向判定磁场对放入其中的电流有力的作用，这是磁场的基本特性。磁场对电流的作用力叫做安培力。安培力的方向：方向：F安方向垂直于B和L所确定的平面，用左手定则判断。解题思路先判断外加磁场的方向后判断磁场力的方向磁体的磁场电流的磁场磁体的受力电流的受力记住本卷第3页的图右手螺旋定则（本卷第2页的图）N极所受的力F与该处的B同向；S极所受的力F与该处的B反向。左手定则【典型例题】1 【电流对磁体】如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行。为了能使磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是B（ ）。（A）向右飞行的正离子束（B）向左飞行的正离子束（C）垂直纸面向外飞行的负离子束（D）向左飞行的负离子束粒子束2 【磁体对电流，环形线圈等效看成小磁针】如图所示，在水平条形磁铁S极的附近用绝缘丝线悬挂一个圆线圈，线圈平面与磁铁的轴线位于同一平面内，当线圈中电流方向如图所示时，线圈将如何运动？左边向外右边向里且向左靠3 【磁体对电流，牛顿第三定律】水平桌面上一条形磁铁的上方，有一根通电直导线由S极的上端平行于桌面移到N极上端的过程中，磁铁始终保持静止，导线始终保持与磁铁垂直，电流方向如图所示。则在这个过程中，磁铁受到的摩擦力的方向和桌面对磁铁的弹力C2012学年浦东一模12偏难（ ）SNvI（A）摩擦力始终为零，弹力大于磁铁重力（B）摩擦力始终不为零，弹力大于磁铁重力（C）摩擦力方向由向左变为向右，弹力大于磁铁重力（D）摩擦力方向由向右变为向左，弹力小于磁铁重力4 【电流对电流，推论，1998全国，多选】通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是BC（1998全国）（ ）（A）线框有两条边所受的安培力方向相同（B）线框有两条边所受的安培力大小相同（C）线框所受安培力的合力朝左（D）线框所受安培力的合力朝右二安培力的大小FBILsin，是B，I之间的夹角。（高考只要求90情况下的计算）【典型例题】5 【1999上海】在倾角为30的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示。当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感强度的大小为B_mg/2IL（1999上海）。6 【多选】质量为m的金属细杆置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上，在如图所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是CD（ ）7 【等效长度，2010上海】如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为C2010上海高考13（）（A）0（B）0.5BIl（C）BIl（D）2BIl课时作业2 磁场对电流的作用（安培力）1 关于通电直导线L在磁场中受力。下列说法正确的是D（ ）。（A）只要L在磁场中，总要受到作用力（B）受力F与B垂直，与I方向无关（C）受力总是与I相垂直，跟B不一定垂直（D）受力总垂直于I与B所在的平面2 【2009上海 】磁场对电流的作用力F、磁感应强度B、电流I三者的方向有确定的空间关系，在如图所示的四个图中，能正确表示这种关系的是A2009年上海会考20（ ）3 如图所示，磁场区域的宽为0.4m，两平行导电导轨的间距为0.6m，导体棒MN的长为0.8m，磁感应强度为B0.5T，电源输出的电流大小为I2A，则导体棒MN所受的磁场力大小为C（ ）。（A）0.8N（B）0.6N（C）0.4N（D）0.2NI1I24 如图所示，两根可自由移动的靠得很近的平行长直导线，通以相反方向的电流，且I1I2，则两导线所受到的安培力F1和F2的大小关系及其运动方向为D2014学年嘉定一模11（ ）（A）F1F2，且相互靠近（B）F1F2，且相互远离（C）F1F2，且相互靠近（D）F1F2，且相互远离5 【2008宁夏理综】在等边三角形的三个顶点a、b、c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。过c点的导线所受安培力的方向C2008年宁夏理综14（ ）（A）与ab边平行，竖直向上（B）与ab边平行，竖直向下（C）与ab边垂直，指向左边（D）与ab边垂直，指向右边6 如图所示，在同一平面内，同心的两个导体圆环中通以同向的电流时D（ ）。（A）两环都有向内收缩的趋势（B）两环都有向外扩张的趋势（C）内环有收缩的趋势，外环有扩张的趋势（D）内环有扩张的趋势，外环有收缩的趋势7 如图所示，在匀强磁场区域内有一个光滑斜面，倾角为。在斜面上水平放置一根长为l、质量为m的导线中，通以如图所示方向的电流，通电导线恰好静止。则关于该匀强磁场的磁感应强度B的几种说法中，不可能的是B（ ）。（A）B，方向垂直斜面向上（B）B，方向垂直斜面向下（C）B，方向水平向左（D）B，方向竖直向上8 【2009全国】如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力A的合力（ ）（A）方向沿纸面向上，大小为（1）ILB（B）方向沿纸面向上，大小为（1）ILB（C）方向沿纸面向下，大小为（1）ILB（D）方向沿纸面向下，大小为（1）ILB9 【2011上海，多选】如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。则磁感应强度方向和大小可能为BC2011上海18（ ）（A）z正向，tan（B）y正向，（C）z负向，tan（D）沿悬线向上，sin10 【2000上海高考】如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为A2000年上海高考4（ ）（A）F2（B）F1F2（C）F1F2（D）2F1F211 【2005上海】通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向_的安培力作用。当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向_右，右（2005上海）。12 如图所示，一根均匀直导体棒质量为m，其两端由两根相同的导电轻质弹簧悬挂在水平位置上，悬点间距离为L，整个装置放在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场中。为使弹簧不发生形变，则导体棒中所通过的电流方向应为_，电流大小应为_A右，mg/BL。13 如图所示，有一金属短棒cd重为G，长为L，电阻为R，用质量不计的导线将其两端焊接，并在ab两点将它悬挂起来，接在电压为E的电源（内阻不计）上。当加一个与abcd平面平行的均匀磁场时，金属棒恰好处于平衡状态，平面abcd偏过竖直方向角，求（1）FGsin，垂直于cd与B所在的平面向上（2）B：（1）此时棒受到的磁场力为多大？方向如何？（2）磁场的磁感应强度为多大？专题3 学生实验 用DIS研究通电螺线管的磁感应强度实验器材DIS（磁传感器、数据采集器、计算机等）、长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线等。实验步骤应用DIS的磁传感器可以测定磁场的磁感应强度。1 将磁传感器接入数据采集器。2 螺线管接入电源后放置在水平桌面上，调节传感器的高度，使它的探管正好在螺线管的轴线上。3 点击实验菜单上“研究通电螺线管的磁感应强度”，显示屏上将出现Bd坐标及数据表格等（如图所示）。其中B为通电螺线管产生的磁场的磁感应强度，d为磁传感器插入线圈的长度。4 改变d值，点击“记录数据”，可得到多组不同的d、B值，在下表中记下传感器在不同位置测得的磁感应强度的值：5 启动“绘图”功能，在显示屏上可观察到Bd图线。【典型例题】1 用传感器测量通电螺线管轴线上的磁感应强度，然后绘出B-x图像，设x0处为螺线管的中央，下面哪个图最符合实际情况B2005学年闵行一模12B（）BBBBxxxxOOOO（A）（B）（C）（D）2 【2015上海高考】在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中（1）前（2）D2015年上海高考26（1）在对螺线管通电_（选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零。（2）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为（ ）（A）5mT（B）5mT（C）3mT（D）3mT学生实验 测定直流电动机的效率实验器材直流电动机（带长轴，额定电压4.5V）、电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、盛砝码小盘（质量已知）、停表、刻度尺、砝码若干、细绳一根、导线等。实验原理通过电动机的转轴直接提升重物做功，测得重物做匀速运动而上升的高度h和时间t，用mg得到输出功率，用电流与电压的乘积UI，得到输入功率，于是测得效率。附：直流电动机原理如图是直流电动机工作原理示意图。电动机的转子可简化为一个矩形线框ABCD，换向器的两个电刷分别连接电源的正、负极。接通电源，线圈的AB、CD边受磁场力作用，便会带动转轴不停地转动。【典型例题】3 【直流电动机原理】如图所示，把通电线圈放入永久磁铁的匀强磁场中。问：（1）图（a）中的线圈怎样转动（1）由上往下看逆时针方向（2）左边S极，右边N极（3）线圈左边向上，右边向下？（2）图（b）中，由上往下看线圈做顺时针转动，指出磁铁的N、S极。（3）图（c）中，由上往下看线圈做逆时针转动，标出线圈中电流的方向。电源计算机ABC电动机4 右图所示是利用DIS测定电动机效率的电路，试完成下列问题（1）XY；（2）2009学年青浦一模27：（1）在实验中，通过B、C测得的物理量的数值分别是X、Y，电动机的内阻为r，则此时电动机的输入功率的表达式P入_；（2）在实验中，电动机的转动使质量为m的物体在t时间内匀速上升了h高度，则电动机的效率_。（重力加速度为g）课时作业3 学生实验1 如图所示，在用“DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，M、N是通电螺线管x0MN轴线上的两点，且这两点到螺线管中心的距离相等。用磁传感器测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小，并将磁传感器顶端与M点的距离记作x（1）B（2）通电螺线管中轴线上各点的磁感强度随x先增大后减小。通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感强度大小基本相等。通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感强度大小基本不变。2011年上海会考调研25。（1）如果实验操作正确，得到的Bx图线应如图中的（ ）B(mT)02.0 4.0 6.0 8.0 10.0x(cm)4.0 3.0 2.0 1.0 B(mT)02.0 4.0 6.0 8.0 10.0x(cm)4.0 3.0 2.0 1.0 B(mT)02.0 4.0 6.0 8.0 10.0x(cm)4.0 3.0 2.0 1.0