专题32 磁场性质的理解及应用-2019高考物理一轮复习专题详解

专题32 磁场性质的理解及应用-2019高考物理一轮复习专题详解

知识回顾 ‎1.磁感应强度、磁感线的理解 ‎⑴ 比值法定义：磁感应强度的大小由定义式求得，但某点的磁感应强度是由磁场本身决定，与检验电流无关。‎ ‎⑵ 磁感应强度的矢量性：磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向。‎ ‎⑶ 磁感线的特点 ‎① 磁感线是不存在不相交的闭合曲线。‎ ‎② 磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向。‎ ‎③ 磁感线的疏密表示磁场的强弱。‎ ‎2、安培定则，几种典型磁场的磁感线 会利用安培定则判断直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线方向；会画上述电流的磁场的磁感线及条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线。‎ 安培定则的几种使用如下图。‎ ‎3、磁通量 ‎⑴ 表达式适用于B与S垂直的情况。‎ ‎⑵ 在匀强磁场中，若B与S不垂直，B与S夹角为α，则应把S投影到与B垂直的面上，S与上穿过的磁感线条数相等，。‎ 4、 小磁针的指向 ‎⑴ 认清小磁针所在的位置，判断小磁针所在处的磁场方向。‎ ‎⑵ 小磁针N极所受磁场力的方向与所在处的磁场方向相同。‎ 例题分析 ‎[例1] 如下图所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针的那个磁极，若将小磁针放到该通电螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指向相同还是相反？‎ ‎【答案】相同 ‎【解析】：由安培定则可知，通电螺线管的磁场左端为S极，磁感线在S极附近应该指向S极。小磁针北极指向与磁感线方向相同，靠近螺线管的是北极。在内部磁感线方向与外部连续，小磁针指向与外部相同。‎ ‎[例2] 四条导线在同一个平面内，通入相同大小的电流，电流方向如图所示。试判断图中的4个区域中1、2、3、4个点磁场磁感应强度的大小。（各个点到电流的距离相等。）‎ ‎【答案】零 ‎ [例3] 如图所示，有一四面体OABC处在方向的匀强磁场中，下列关于穿过各个面的磁通量的说法正确的是（ ）‎ A．穿过面的磁通量为零 ‎ B．穿过面和面的磁通量相等 C．穿过面的磁通量为零 ‎ D．穿过面的磁通量大于穿过面的磁通量 ‎【答案】ABC ‎【解析】：磁通量，其中为垂直于磁场方向上的投影平面面积．上图中 处处相同， 面、面的投影面积为零；面和面的投影面积相等，从而解得正确选项为ABC．‎ 专题练习 ‎　1.(2017年河北保定质检)如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点．已知A点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是(　　)‎ A．直导线中的电流方向垂直于纸面向外 B．B点的磁感应强度为T，方向斜向右上方，与竖直方向的夹角为45°‎ C．C点的磁感应强度为0‎ D．D点的磁感应强度与B点的相同 ‎【答案】　B ‎2．(多选)(2017年高考·课标全国卷Ⅰ)如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是(　　)‎ A. L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B. L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ D. L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为∶∶1‎ ‎【答案】：BC ‎3. (2017年高考·课标全国卷Ⅲ)如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为(　　)‎ A．0 B.B0‎ C.B0 D．2B0‎ ‎【答案】：C ‎4．(2017年河南中原名校联考)如图13－6所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点．当三根导线中通以大小相等，方向如图所示的电流时，M点磁感应强度的大小为B1，O点磁感应强度的大小为B2，若将导线ab中的电流撤去，而保持另两根导线中的电流不变，则N点的磁感应强度大小为(　　)‎ A．B1＋B2 B．B1－B2‎ C.(B1＋B2) D.(3B2－B1)‎ ‎【答案】：D ‎5. (2017年梅州模拟)如图所示，在直角三角形ABC的A点和B点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为IA和IB，∠A＝30°，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度B＝k，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线的电流强度．当一电子在C 点的速度方向垂直纸面向外时，所受洛伦兹力方向垂直BC向下，则两直导线的电流强度IB与IA之比为(　　)‎ A. B. C. D. ‎【答案】：D ‎【解析】：由安培定则可知C点处磁场的磁感应强度B合的方向平行BC向右，设A处导线和B处导线在C处形成的磁感应强度大小分别为BA和BB，方向分别与AC和BC垂直，如图9－1－5所示，可知＝sin30°＝，又＝，计算可得＝，D正确．‎ ‎6.一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将（　　）‎ A． 向右移动 B． 向左移动 C． 顺时针转动 D． 逆时针转动 ‎【答案】C ‎7.小磁针放置在匀强磁场中，小磁针静止时的指向正确的是（　　）‎ A． ‎ B． ‎ C． ‎ D． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】磁感应强度方向规定：磁感应强度方向为小磁针静止时的指向或小磁针N极受力的方向，故B选项正确，A、C、D选项都错误。‎ ‎8.如图所示，在空间某点A存在大小、方向恒定的两个磁场B1、B2，B1＝3 T，B2＝4 T，A点的磁感应强度大小为(　　)‎ A． 7 T B． 1 T C． 5 T D． 大于3 T小于4 T ‎【答案】C ‎9.在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量B＝5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图所示．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为(　　)‎ A． 5.0×10 －5 T B． 1.0×10－4 T C． 8.66×10－5 T D． 7.07×10－5 T ‎【答案】C ‎【解析】将罗盘放在通电导线下方，罗盘静止时罗盘指针所指方向为该处的合磁场方向，如图，所以电流在该处的磁感应强度为B1＝Btan θ，代入数据得：B1＝8.66×10－5 T．C正确 ‎10.取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图甲所示的螺线管，当该螺线管中通以电流大小为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乙所示的螺线管，并通以电流大小也为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 ‎【答案】A ‎11.科考队进去某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的N极逆时针转过30°(如图所示)，设该位置地磁场磁感应强度水平分量为B，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时的值为(　　)‎ A．  B． B C． 2B D． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】由题磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N极逆时针转过30°，根据三角形定则可知：磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，则大小为Bsin 30°＝.‎ ‎12.如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sin θ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是(　　)‎ A． P的右端为S极 B． P的中轴线与地磁场方向平行 C． P在x0处产生的磁感应强度大小为B0‎ D． x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0‎ ‎【答案】C ‎13.下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是(　　)‎ A． 　　　　‎ B． ‎ C． 　　　　‎ D． ‎ ‎【答案】D ‎【解析】通电导线周围的磁场方向，由右手螺旋定则来确定，伸开右手，大拇指方向为电流方向，四指环绕方向为磁场方向，通电直导线的磁感线是由导线为中心的一系列同心圆，且导线与各圆一定是相互垂直的，故正确的画法只有D. ‎ ‎14.一磁感应强度B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为（　　）‎ A． 0 B． 2BS C． 2BScos θ D． 2BSsin θ ‎【答案】C ‎ 15.如图中哪个箭头能正确显示某电路中一段导体中电流产生的磁场方向(　　)‎ A． A B． B C． C D． D ‎【答案】A ‎【解析】据电路图知，电流的方向向右，利用右手螺旋定则，大拇指指向电流的方向，弯曲四指表示磁感线的环绕方向，所以A表示正确，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎16.边长为a的正方形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示．求出下列四种情况下，穿过线圈的磁通量．‎ ‎【答案】0 Ba2 0.5Ba2 ‎