2015年湖北高考物理专项训练：几种常见的磁场

湖北2015年高考物理专项训练：几种常见的磁场

　　2015年湖北高考生正在努力备考中，湖北高考网整理了2015年湖北高考物理专项训练资料，希望对大家的复习有帮助！

　　一、选择题(8×5′，共40分)

　　1.关于磁感线，下列说法正确的是(　　)

　　A.它一定是闭合曲线

　　B.它可以用来表示磁场的强弱

　　C.它起始于N极而终止于S极

　　D.在磁体内部磁感线方向由S极指向N极

　　解析：磁感线是闭合曲线，在磁体的外部是从N极到S极，而在磁体内部是从S极到N极.

　　答案：ABD

　　图8

　　2.如图8所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转.这束带电粒子束可能是(　　)

　　A.向右飞行的正离子束

　　B.向左飞行的正离子束

　　C.向右飞行的负离子束

　　D.向左飞行的负离子束

　　解析：小磁针S极向纸内偏转，即N极向纸外偏转.根据磁场方向的规定，带电粒子在飞过小磁针上方时产生的磁场方向在粒子束的下方是垂直纸面向外的，所以，根据电流方向的规定及安培定则，电荷产生的电流方向应该是自右向左，这样的电流有两种可能：一是自右向左飞行的正离子束;二是自左向右飞行的负离子束.故正确答案是B、C.

　　答案：BC

　　图9

　　3.(2011·全国卷)如图9，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2;a，b，c，d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a，b，c与两导线共面;b点在两导线之间，b，d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是(　　)

　　A.a点　　　　　　　　B.b点

　　C.c点 D.d点

　　解析：根据右手螺旋定则，I1和I2虽然在a点形成的磁感应强度的方向相反，但由于I1>I2，且a点距I1较近，a点的磁感应强度的方向向上，所以不可能为零，A错;同理c点的磁感应强度可能为零，C正确;I1，I2在b点形成的磁感应强度的方向相同，不可能为零，B错;因b、d的连线与导线所在平面垂直，d点也在两导线之间，I1、I2在d点形成的磁感应强度的方向不可能相反，磁感应强度不可能为零，D错.

　　答案：C

　　4.关于磁通量，下列说法中正确的是(　　)

　　A.磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量

　　B.磁通量越大，磁感应强度越大

　　C.穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度不一定为零

　　D.磁通量就是磁感应强度

　　解析：磁通量Φ=B·S是标量，有方向是人为规定的.当磁感线与线圈平行时，尽管磁通量为零，但B不为零.

　　答案：C

　　5.当接通电源后，小磁针A按图10中所示的方向运动，则(　　)

　　图10

　　A.小磁针B的N极向纸外转

　　B.小磁针B的N极向纸内转

　　C.小磁针B不转动

　　D.无法判断

　　解析：根据小磁针A的运动方向，运用右手螺旋定则可判断出小磁针B上方的导线中电流的方向为从右向左，再根据它产生的磁场方向可判断小磁针B的转动情况.

　　答案：A

　　6.如图11所示，一个正电子沿着逆时针方向做匀速圆周运动，则此正电子的运动(　　)

　　图11

　　A.不产生磁场

　　B.产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里

　　C.产生磁场，圆心处的磁场方向垂直线面向外

　　D.只有圆周内侧产生磁场

　　解析：正电子做圆周运动可以等效为一个环形电流，然后由右手螺旋定则可以判定圆心处的磁场方向.

　　答案：C

　　图12

　　7.铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图12所示，则铁环中心O处的磁场方向为(　　)

　　A.向下

　　B.向上

　　C.垂直纸面向里

　　D.垂直纸面向外

　　解析：由安培定则可判断出左、右两线圈的上端都是N极，下端都是S极，故O点处磁场方向向下.

　　答案：A

　　图13

　　8.在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图13所示，四根导线中电流I4=I3>I2>I1，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流(　　)

　　A.I1　　　　　B.I2

　　C.I3 D.I4

　　解析：根据安培定则，I1、I2、I3、I4在O点的磁场方向分别为垂直于纸面向里、向里、向里、向外，且I3=I4，切断I4则使方向相反的磁感应强度减小，可使O点的磁场增强.本题考查了直线电流磁场的分布及磁场的叠加的定性判断.要求同学们熟悉常见磁场的空间分布及磁场方向的判定.

　　答案：D

　　二、非选择题(9、10题各10分，11、12题各20分，共60分)

　　图14

　　9.如图14所示，是两个同心闭合线圈的俯视图，若内线圈中通以图示方向的电流I，则当I增大时，穿过外线圈中的磁通量将________.(填“增大”、“减小”或“不变”)

　　解析：内线圈产生的磁场相当于条形磁铁产生的磁场，内线圈内部的磁感线为“×”，而外部为“·”，开始时外线圈的磁通量Φ为内部磁感线“×”的条数减去外部磁感线向外穿过线圈的条数.当电流增大时，内部磁感线增加，增加的磁感线全部垂直纸面向里穿过线圈，但外部增加的磁感线就不一定穿过线圈，虽然向里和向外穿过线圈的磁感线都增加，但穿过线圈的外部磁感线条数极少，抵消之后磁通量是增加的.

　　答案：增大

　　10.某处匀强磁场方向竖直向下，大小为0.1 T.某线圈ABCD，边长为20 cm.放在水平面上，当把线圈CD侧抬起至与水平方向成60°角时，穿过线圈平面的磁通量改变了________.

　　解析： 初态磁通量：Φ1=B·S=0.1×0.22 Wb=0.004 Wb，末态磁通量：Φ2=BS·cos60°=0.1×0.22×Wb=0.002 Wb，所以ΔΦ=Φ1-Φ2=0.002 Wb.

　　答案：0.002 Wb

　　图15

　　11.如图15所示，在U形铁芯上套有两个螺线管，问螺线管如何与电源相连，才能使小磁针静止时的指向如图所示.试在图上用实线画出连接图，并且要求串联.

　　解：如图16所示.

　　图16

　　12.有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L=0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B=0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直.若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少?

　　解：线圈横截面是正方形时的面积：S1=L2=(0.20)2 m2=4.0×10-2 m2.此时穿过线圈的磁通量Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2 Wb=2.0×10-2 Wb.截面形状为圆形时，其半径r=4L/2π=2L/π.截面积大小S2=π(2L/π)2=16/(100π) m2.

　　穿过线圈的磁通量：Φ2=BS2=0.50×16/(100π) Wb≈2.55×10-2 Wb.

　　所以，磁通量的变化：

　　ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2 Wb=5.5×10-3 Wb.

　　解析：磁通量Φ=BS的计算有几点要注意：(1)S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积.如图17所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ=BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积.

　　图17

　　(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响.同理，磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1也不受线圈匝数的影响.