資源簡介

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新課預習銜接 磁場 磁感線
一．選擇題（共4小題）
1．（2024秋 大通縣期末）已知通電長直導線周圍的磁感應強度大小為（其中I為長直導線的電流強度，r為到導線的距離，k為常數）。光滑水平面上有兩長度相同且平行的通電長直導線A、B，電流大小分別為2A和4A，電流方向如圖所示，現在該水平面上放入長直導線C，為使A、B能靜止在水平面上，可將導線C（　　）
A．放在A的左側，通入與B中電流方向相同的電流
B．放在A的左側，通入與B中電流方向相反的電流
C．放在B的右側，通入與B中電流方向相同的電流
D．放在B的右側，通入與B中電流方向相反的電流
2．（2024秋 濰坊期末）如圖所示，菱形ABCD中∠ABC＝60°，在A、B、C三個頂點分別放置三根平行長直導線，導線中均通有大小為I、方向垂直紙面向里的電流，此時菱形中心O處的磁感應強度為B0。已知通電長直導線在周圍產生的磁感應強度大小為，k為比例常數，I為長直導線中的電流，r為場點到導線中心的距離。則頂點D處的磁感應強度為（　　）
A． B． C． D．2B0
3．（2024秋 通州區期末）如圖所示，一束帶電粒子沿著水平虛線方向平行地飛過小磁針的正上方時，磁針的S極向紙內偏轉，這一束帶電粒子可能是（　　）
①向左飛行的負離子
②向右飛行的負離子
③向左飛行的正離子
④向右飛行的正離子
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．（2024秋 太原期末）長直導線周圍產生的磁感應強度大小（k為常數，I為導線中電流的大小，r為到導線的距離）。如圖所示，在等邊三角形PMN的三個頂點處，各有一根長直導線垂直于紙面固定放置。三根導線均通有電流I，且電流方向垂直紙面向外，已知三根導線在三角形中心O處產生的磁感應強度大小均為B0，若將P處導線的電流變為2I，且電流方向變為垂直紙面向里，則三角形中心O處磁感應強度的大小為（　　）
A．B0 B．B0 C．2B0 D．3B0
二．多選題（共3小題）
（多選）5．（2024秋 海淀區校級期末）如圖所示，一金屬直棒MN兩端接有細導線，懸掛于線圈正上方，為使MN垂直紙面向外運動，可以將（　　）
A．a、c端接電源正極，b、d端接電源負極
B．a、d端接電源正極，b、c端接電源負極
C．b、d端接電源正極，a、c端接電源負極
D．a、c端用導線連接，b端接電源正極，d端接電源負極
（多選）6．（2024秋 黃山期末）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，在其正上方有一金屬圓環。當閉合開關時，發現小磁針N極偏向螺線管Q端。下列說法正確的是（　　）
A．螺線管P端為“S”極
B．F為蓄電池的“正”極
C．若在螺線管內部放置小磁針，其N極指向螺線管P端
D．金屬圓環在紙面內向P靠近，其磁通量增大
（多選）7．（2024秋 青羊區校級期末）如圖所示，棱長為L的正方體的上、下底面的每條棱上均固定有長直導線，導線間彼此絕緣且通過導線的電流大小均為I0。已知通有電流為I的長直導線在距離d處產生的磁感應強度大小為。正方體中心磁感應強度的大小可能是（　　）
A． B．0 C． D．
三．填空題（共4小題）
8．（2024秋 閔行區期末）四根平行的通電長直導線，其橫截面恰好在一個邊長為L的正方形的四個頂點上，電流方向如圖，其中A、C導線中的電流大小為I1，B、D導線中的電流大小為I2。若通電長直導線產生的磁場中某點的磁感應強度滿足B＝k（其中k為比例系數，I為電流強度，r為該點到直導線的距離），k、I1、I2、L為已知量，則正方形中心O處的磁感應強度大小為 　 　。若A導線所受的磁場力恰好為零，則Il：I2＝ 　 　。
9．（2024秋 徐匯區校級期末）如圖甲所示，光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長直導線，可以自由移動的矩形導線框abcd靠近長直導線靜止放在桌面上。當長直導線中的電流按圖乙所示的規律變化時（圖甲所示電流的方向為正方向），則t2時刻線框 　 　長直導線電流的作用力（填“受到”或“不受到”）；t1時刻線框中 　 　感應電流。（填“有”或“沒有”）
10．（2024秋 安康期末）已知北京地面處的地磁場水平分量約為3×10﹣5T。某校物理興趣小組做估測磁體附近磁感應強度的實驗，他們將一小羅盤磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上，如圖所示。小磁針靜止時N極指向y軸正方向，當接通電源后，發現小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向。請在圖上標明螺線管導線的繞向 　 　，并求出該通電螺線管在小磁針處產生的磁感應強度大小為 　 　T。（保留一位有效數字）
11．（2024秋 崇明區校級期末）在“用DIS研究通電螺線管的磁感應強度”實驗中，在螺線管通電前，要先對磁傳感器進行 　 　。實驗中得到如圖所示的B﹣d圖線，若螺線管匝數為100匝，其內徑（直徑）為4×10 2m，根據圖線估算螺線管中心的磁通量約為 　 　Wb。
四．解答題（共4小題）
12．（2022春 呂梁期末）如圖，一不可伸長的細繩的上端固定，下端系在邊長為l＝0.40m的正方形金屬框的一個頂點上。金屬框的一條對角線水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強磁場。已知構成金屬框的導線單位長度的阻值為λ＝5.0×10﹣3Ω/m；在t＝0到t＝3.0s時間內，磁感應強度大小隨時間t的變化關系為B（t）＝0.3﹣0.1t（SI）。求
（1）t＝2.0s時金屬框所受安培力的大小；
（2）在t＝0到t＝2.0s時間內金屬框產生的焦耳熱。
13．（2020秋 公主嶺市期末）如圖所示，真空中有一半徑r＝1.0m的圓形磁場區域，圓心位于坐標原點，磁場的磁感應強度B＝2.0×10﹣3T，方向垂直紙面向里，在x1＝1.0m到x2＝2.0m區域內有一豎直向下的E＝2.0×103V/m的勻強電場。現將比荷為q/m＝2.0×109C/kg的兩帶負電粒子從磁場邊界A、C處以相同初速度豎直射入磁場，A處射入粒子恰能從磁場與電場相切的D處進入電場，OC連線與豎直軸夾角θ＝60°，不計粒子所受重力以及粒子間相互作用力，求：
（1）粒子的速度v0大小；
（2）兩粒子射出電場時的間距y
14．（2024秋 松江區校級期末）材料——靜電場
我們經常聽到電場、磁場等有關“場”的概念。但你有沒有想過，“場”看不見摸不著，它到底是什么？它是一種物質嗎？現代科學認為，場是比基本粒子更基本的物質存在狀態，場可以分為基態和激發態，而粒子實際上就是場的激發態。通俗來講，場就像一片平靜的此時的大海就處于激發態，而水花就相當于基本粒子。
（1）關于“場”，下列說法不正確的是 　 　；
A.場是看不見摸不著的物質，但我們可以用“場線”來形象化地描述它
B.靜止的電荷周圍的電場稱為靜電場
C.麥克斯韋發表了電磁場理論，認為一切電場都能產生磁場
D.現代科學認為，基本粒子和場之間關系密切，有場才有基本粒子
（2）某帶電粒子在電場中運動，涉及到的物理量靜電力F，電場強度E，電勢φ，電勢能EP中，描述電場本身的物理量有 　 　，請用國際單位制基本單位表示電勢φ的單位1V＝1 　 　。
（3）圖中用4V的電壓為2μF的平行板電容器充電，開關S閉合后，由于兩板間距遠小于板的大小，兩板之間的電場可以看成是 　 　電場。放電后，換用一個3V的直流電源為該電容器充電，平行板上板帶電量為 　 　C；
（4）小明根據“磁體對周圍小磁針有力的作用，且不需要接觸，這說明磁體周圍存在磁場”類比得出：地球周圍存在引力場。用假想的線描述引力場，如圖甲、乙、丙所示，其中最合理的是 　 　圖。
15．（2024秋 金山區期末）用如圖1所示的電路研究通電螺線管的磁場（虛線框內是螺線管）。用磁傳感器測量螺線管內外的磁感應強度分布。
（1）虛線框內螺線管（空心線圈）符號是（圖2）　 　。（填選項）
（2）合上開關，固定滑片位置（圖3），記錄磁傳感器探測管前端插入螺線管內部的距離d與相應的磁感應強度B，正確操作后得到的實驗圖像應是（圖4）　 　。（填選項）
（3）用數字式多用表測量電池兩端的電壓，如圖5所示。在閉合電鍵前，應將黑色表筆插入 　 　，功能旋鈕旋轉至 　 　。
（4）若通電后，在螺線管正上方小磁針N極向右，如圖6所示，則此時螺線管左側區域通電直導線受到的安培力方向為 　 　。
（5）（計算）如圖7移動滑片，多次測量通過螺線管的電流強度I、通電螺線管內部正中間磁感應強度B和電池兩端電壓U，以此繪出B﹣I和B﹣U圖線。求電源電動勢。
預習銜接 磁場 磁感線
參考答案與試題解析
一．選擇題（共4小題）
1．（2024秋 大通縣期末）已知通電長直導線周圍的磁感應強度大小為（其中I為長直導線的電流強度，r為到導線的距離，k為常數）。光滑水平面上有兩長度相同且平行的通電長直導線A、B，電流大小分別為2A和4A，電流方向如圖所示，現在該水平面上放入長直導線C，為使A、B能靜止在水平面上，可將導線C（　　）
A．放在A的左側，通入與B中電流方向相同的電流
B．放在A的左側，通入與B中電流方向相反的電流
C．放在B的右側，通入與B中電流方向相同的電流
D．放在B的右側，通入與B中電流方向相反的電流
【考點】通電直導線周圍的磁場．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】A
【分析】為使A、B能靜止在水平面上，則A、B受力平衡，合力為零，每個導線受到其他兩個導線的作用力等大反向，根據左右手定則判斷兩導線周圍磁場和受力情況，進而解答。
【解答】解：AB．根據右手螺旋定則可知B導線在A導線處產生磁場方向垂直水平面向里，根據左手定則可知，B對導線A的安培力向左，為斥力，同理A對B也為斥力；如果將導線C放在A的左側，要使導線A、B能保持靜止，則導線C應對A產生斥力，對B產生吸引力，并且這兩個力在大小上等于A、B之間的斥力，則導線C中應通入與B中電流方向相同的電流，故A正確，B錯誤；
CD．如果將導線C放在B的右側，要使導線A、B能保持靜止，則導線C應對B產生斥力，對A產生吸引力，但由于導線B中的電流大于A中的電流，所以導線C對A產生的吸引力總是小于對B產生的斥力，所以無法達到平衡，導線A、B不可能保持靜止，故CD錯誤。
故選：A。
【點評】本題主要考查電流間的相互作用，左右手定則結合平衡知識解答。
2．（2024秋 濰坊期末）如圖所示，菱形ABCD中∠ABC＝60°，在A、B、C三個頂點分別放置三根平行長直導線，導線中均通有大小為I、方向垂直紙面向里的電流，此時菱形中心O處的磁感應強度為B0。已知通電長直導線在周圍產生的磁感應強度大小為，k為比例常數，I為長直導線中的電流，r為場點到導線中心的距離。則頂點D處的磁感應強度為（　　）
A． B． C． D．2B0
【考點】通電直導線周圍的磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】D
【分析】根據題中所給公式和安培定則判斷各個導線在O點形成的磁感應強度，再根據矢量的平行四邊形定則計算D點磁感應強度即可。
【解答】解：設AB長度為L，根據安培定則可知，A、C導線在O處的磁感應強度大小相等，方向相反，則菱形中心O處的磁感應強度為B0＝k
B導線在D處的磁感應為：B1＝k，方向向右
A、C導線在D處的磁感應為：B2＝2kcos30°，方向向右；
根據平行四邊形定則可得D點的磁感應強度為：B＝B1+B2
解得B＝2B0
故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
【點評】磁感應強度既有大小，又有方向，是矢量。它的合成遵循矢量合成的平行四邊形法則。
3．（2024秋 通州區期末）如圖所示，一束帶電粒子沿著水平虛線方向平行地飛過小磁針的正上方時，磁針的S極向紙內偏轉，這一束帶電粒子可能是（　　）
①向左飛行的負離子
②向右飛行的負離子
③向左飛行的正離子
④向右飛行的正離子
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【考點】通電直導線周圍的磁場．
【專題】定性思想；歸納法；磁場 磁場對電流的作用；理解能力．
【答案】B
【分析】根據磁場的方向判斷電流的方向，進而分析出粒子的運動方向。
【解答】解：因為磁針的S極向紙內偏轉，所以磁針所在處的磁場方向為垂直紙面向外，根據安培定則可知磁針上方的電流方向應該是水平向左，所以這束粒子可能是向左飛行的正離子，也可能是向右飛行的負離子，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
【點評】要知道磁場的方向是小磁針N極的受力方向，熟練掌握安培定則，電流方向的規定，基礎題。
4．（2024秋 太原期末）長直導線周圍產生的磁感應強度大小（k為常數，I為導線中電流的大小，r為到導線的距離）。如圖所示，在等邊三角形PMN的三個頂點處，各有一根長直導線垂直于紙面固定放置。三根導線均通有電流I，且電流方向垂直紙面向外，已知三根導線在三角形中心O處產生的磁感應強度大小均為B0，若將P處導線的電流變為2I，且電流方向變為垂直紙面向里，則三角形中心O處磁感應強度的大小為（　　）
A．B0 B．B0 C．2B0 D．3B0
【考點】通電直導線周圍的磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】D
【分析】根據磁感應強度的疊加原理，先求M處導線與N處導線在三角形中心O處合磁感應強度，P處導線的電流變化后，先求三角形中心O處的磁感應強度，再求三處導線在三角形中心O處的合磁感應強度的大小。
【解答】解：設OM＝OP＝ON＝r，已知三根導線在三角形中心O處產生的磁感應強度大小均為B0，
長直導線周圍產生的磁感應強度大小（k為常數，I為導線中電流的大小，r為到導線的距離），則
根據磁感應強度的疊加，可知M處導線與N處導線在三角形中心O處合磁感應強度為
B1＝2B0cos60°＝B0
方向垂直PO向左，P處導線的電流變化后，三角形中心O處的磁感應強度為
方向垂直PO向左，則三處導線在三角形中心O處的合磁感應強度的大小為
B＝B1+B2，解得B＝3B0
故選：D。
【點評】本題解題關鍵掌握磁感應強度的疊加原理，磁感應強度的疊加滿足平行四邊形法則。
二．多選題（共3小題）
（多選）5．（2024秋 海淀區校級期末）如圖所示，一金屬直棒MN兩端接有細導線，懸掛于線圈正上方，為使MN垂直紙面向外運動，可以將（　　）
A．a、c端接電源正極，b、d端接電源負極
B．a、d端接電源正極，b、c端接電源負極
C．b、d端接電源正極，a、c端接電源負極
D．a、c端用導線連接，b端接電源正極，d端接電源負極
【考點】通電直導線周圍的磁場．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】AC
【分析】運用安培定則判斷電流產生的磁場方向，根據左手定則判斷安培力方向。將選項逐一代入檢驗，選擇符合題意的。
【解答】解：A、將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極，根據安培定則可知，線圈產生的磁場方向向下，再根據左手定則可知MN受到的安培力向里，則MN垂直紙面向外運動，故A正確。
B、將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極，根據安培定則可知，線圈產生的磁場方向向上，再根據左手定則可知MN受到的安培力向外，則MN垂直紙面向里運動，故B錯誤。
C、將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極，根據安培定則可知，線圈產生的磁場方向向上，再根據左手定則可知MN受到的安培力向里，則MN垂直紙面向外運動，故C正確。
D、a、c端用導線連接，b端接電源正極，d端接電源負極，根據安培定則可知，線圈產生的磁場方向向上，再根據左手定則可知MN受到的安培力向外，則MN垂直紙面向里運動，故D錯誤。
故選：AC。
【點評】本題考查了右手螺旋定則和左手定則的應用，要判斷準電流方向和磁場方向。
（多選）6．（2024秋 黃山期末）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，在其正上方有一金屬圓環。當閉合開關時，發現小磁針N極偏向螺線管Q端。下列說法正確的是（　　）
A．螺線管P端為“S”極
B．F為蓄電池的“正”極
C．若在螺線管內部放置小磁針，其N極指向螺線管P端
D．金屬圓環在紙面內向P靠近，其磁通量增大
【考點】環形電流或通電螺線管周圍的磁場；磁通量的概念和計算公式的定性分析．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】BC
【分析】根據小磁針的N極指向可明確螺線管的磁極，再根據右手螺旋定則可明確電流的流向，從而判斷電池的正負極；小磁針的N極方向指向磁場的方向；根據磁通量的公式判斷。
【解答】解：AC．由異名磁極相互吸引，可知螺線管Q端為“S”極，所以P端為“N”極，管內磁場方向為Q指向P，所以在螺線管內部放置小磁針，其N極指向螺線管P端，故A錯誤，C正確；
B．由右手螺旋定則，大拇指指向螺線管的N極，四指方向即為電流方向，可知流過電阻R的電流向上，即F為蓄電池的“正”極，故B正確；
D．金屬圓環在紙面內向P靠近過程中圓環所在的面始終平行于磁感線，雖然磁場增強，但其磁通量始終為零，故D錯誤。
故選：BC。
【點評】本題考查了磁極間的相互作用規律和右手螺旋定則的使用．利用右手螺旋定則既可由電流的方向判定磁極磁性，也能由磁極極性判斷電流的方向和線圈的繞法。
（多選）7．（2024秋 青羊區校級期末）如圖所示，棱長為L的正方體的上、下底面的每條棱上均固定有長直導線，導線間彼此絕緣且通過導線的電流大小均為I0。已知通有電流為I的長直導線在距離d處產生的磁感應強度大小為。正方體中心磁感應強度的大小可能是（　　）
A． B．0 C． D．
【考點】通電直導線周圍的磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】ABCD
【分析】先以垂直ABFE面的四根導線為例求出導線電流方向改變時對應的ABFE面中心合磁感應強度大小的幾種情況；再分情況討論求出正方體中心處的磁感應強度大小。
【解答】解：以垂直ABFE面的四根導線為例，導線電流方向改變時對應的ABFE面中心合磁感應強度大小總共有三種情況分別為：、，若只考慮垂直某面的四根導線在該面中心產生的磁場：
①當ABFE面中心磁場沿EB方向、BCHF面中心磁場方向沿BH方向，大小均為時，二者夾角為120°，根據幾何關系可得正方體中心處的磁感應強度大小為：B；
②當ABFE面中心磁場沿BE方向、BCHF中心磁場方向沿BH方向，大小均為時，二者夾角為60°，根據幾何關系可得正方體中心處的磁感應強度大小為：；
③當ABFE面中心磁場方向沿EF方向，BCHF面中心磁場方向沿BC方向，大小均為時，二者夾角為90°，根據勾股定理可得正方體中心處的磁感應強度大小為：；
④當ABFE面中心磁場方向沿EF方向、大小為面中心磁場方向沿BH方向、大小為時，二者夾角為90°，根據勾股定理可得正方體中心處的磁感應強度大小為：。
⑤當ABFE面中心磁場強度為0時，BCHF面中心磁場強度可能為、，可得正方體中心處的磁感應強度大小可能為、。
綜上分析，正方體中心的磁感應強度大小可能為、、。故ABCD正確。
故選：ABCD。
【點評】本題考查磁感應強度的疊加，解答本題的關鍵是先求出以垂直ABFE面的四根導線電流方向改變時對應的ABFE面中心合磁感應強度大小的幾種情況。
三．填空題（共4小題）
8．（2024秋 閔行區期末）四根平行的通電長直導線，其橫截面恰好在一個邊長為L的正方形的四個頂點上，電流方向如圖，其中A、C導線中的電流大小為I1，B、D導線中的電流大小為I2。若通電長直導線產生的磁場中某點的磁感應強度滿足B＝k（其中k為比例系數，I為電流強度，r為該點到直導線的距離），k、I1、I2、L為已知量，則正方形中心O處的磁感應強度大小為 　0　。若A導線所受的磁場力恰好為零，則Il：I2＝ 　2：1　。
【考點】通電直導線周圍的磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】信息給予題；定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】0；2：1。
【分析】根據左手定則確定通電導線分別在O點、A點的磁場方向，根據確定場強的大小，最后根據矢量的合成法則求合場強。
【解答】解：根據左手定則，導線A、B、C、D分別在O點的磁感應強度如圖所示：
根據可知，導線A、C在O處產生的磁感應強度大小相等、方向相反，導線B、D在O處產生的磁感應強度大小相等、方向相反；根據矢量的合成法則可知導線A與C在O點的合磁場為零，導線B與D在O點的合磁場為零，因此O點總的合磁場也為零；
通電長直導線產生的磁場中某點的磁感應強度滿足，那么導線B在A處的磁場，導線D在A處的磁場，
根據數學知識導線B、D在A處的合磁感應強度
導線C在A處的磁場，
A導線所受的磁場力恰好為零，則A處的合磁感應強度為零，根據場強的疊加原理B＝BC
聯立解得I1＝2I2，即
故答案為：0；2：1。
【點評】考查某點的磁感應強度滿足的應用，掌握矢量的合成法則，同時理解安培定則的內容。
9．（2024秋 徐匯區校級期末）如圖甲所示，光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長直導線，可以自由移動的矩形導線框abcd靠近長直導線靜止放在桌面上。當長直導線中的電流按圖乙所示的規律變化時（圖甲所示電流的方向為正方向），則t2時刻線框 　不受到　長直導線電流的作用力（填“受到”或“不受到”）；t1時刻線框中 　沒有　感應電流。（填“有”或“沒有”）
【考點】通電直導線周圍的磁場．
【專題】定性思想；推理法；電磁感應中的力學問題；理解能力．
【答案】見試題解答內容
【分析】在t2時刻，導線內的電流為零，磁場為0；根據感應電流的產生條件分析t1時刻線框中是否產生感應電流。
【解答】解：在t2時刻，導線內的電流為零，磁場為0，線框不受力，t1時刻，電流的變化率為零，磁通量的化率為零，故線框內沒有電流。
故答案為：不受到；沒有。
【點評】考查了楞次定律、安培定則的應用，i﹣t圖象的特點等綜合分析能力，掌握感應電流產生的條件．
10．（2024秋 安康期末）已知北京地面處的地磁場水平分量約為3×10﹣5T。某校物理興趣小組做估測磁體附近磁感應強度的實驗，他們將一小羅盤磁針放在一個水平放置的螺線管的軸線上，如圖所示。小磁針靜止時N極指向y軸正方向，當接通電源后，發現小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向。請在圖上標明螺線管導線的繞向 　如圖所示　，并求出該通電螺線管在小磁針處產生的磁感應強度大小為 　5×10﹣5　T。（保留一位有效數字）
【考點】地磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；理解能力．
【答案】見試題解答內容
【分析】根據安培定則，結合通電螺線管在小磁針處產生的磁場方向，即可判定導線的繞向；再依據矢量的合成法則，結合三角知識，即可求解。
【解答】解：當不閉合開關時，因地磁場的作用，小磁針N極指向y軸的正方向，
當接通電源后，發現小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向，說明通電螺線管在小磁針位置產生的磁場方向沿x軸正方向，根據安培定則可知導線的繞向如圖，
當接通電源后，發現小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向，應有：
解得：
故答案為：如圖所示；5×10﹣5。
【點評】本題考查安培定則的內容，掌握磁場的疊加原則，理解“發現小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向”是合磁場方向，是解決問題的關鍵，同時會利用三角知識求解．
11．（2024秋 崇明區校級期末）在“用DIS研究通電螺線管的磁感應強度”實驗中，在螺線管通電前，要先對磁傳感器進行 　調零　。實驗中得到如圖所示的B﹣d圖線，若螺線管匝數為100匝，其內徑（直徑）為4×10 2m，根據圖線估算螺線管中心的磁通量約為 　5×10 6　Wb。
【考點】環形電流或通電螺線管周圍的磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】實驗題；實驗探究題；定量思想；方程法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力；實驗探究能力．
【答案】調零，5×10 6
【分析】用DIS研究通電螺線管的磁感應強度實驗使用磁傳感器測量各點的磁感應強度，
根據圖線確定出螺線管中心的磁場大小，根據Φ＝BS求出磁通量的大小。
【解答】解：在“用DIS研究通電螺線管的磁感應強度”的實驗中，用磁傳感器測量螺線管的軸線上各點的磁感應強度前需要先調零；
根據圖線知，螺線管中心的磁感應強度的大小大約為4.0×10﹣3T
則磁通量為：Φ＝BS＝B4.0×10﹣35×10﹣6 Wb
故答案為：調零，5×10 6
【點評】解決該題需能根據圖象找到磁感應強度，知道磁通量的求解方法。
四．解答題（共4小題）
12．（2022春 呂梁期末）如圖，一不可伸長的細繩的上端固定，下端系在邊長為l＝0.40m的正方形金屬框的一個頂點上。金屬框的一條對角線水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強磁場。已知構成金屬框的導線單位長度的阻值為λ＝5.0×10﹣3Ω/m；在t＝0到t＝3.0s時間內，磁感應強度大小隨時間t的變化關系為B（t）＝0.3﹣0.1t（SI）。求
（1）t＝2.0s時金屬框所受安培力的大小；
（2）在t＝0到t＝2.0s時間內金屬框產生的焦耳熱。
【考點】安培定則（右手螺旋定則）；安培力的計算公式及簡單應用；法拉第電磁感應定律的內容和表達式；用焦耳定律計算電熱．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；分析綜合能力．
【答案】答：（1）t＝2.0s時金屬框所受安培力的大小為0.04N；
（2）在t＝0到t＝2.0s時間內金屬框產生的焦耳熱為0.016J。
【分析】（1）求解總電阻，根據閉合電路歐姆定律求解電流，根據B與t關系求解磁感應強度，根據F＝BIL求解安培力，注意L為等效長度；
（2）根據Q＝I2Rt求解焦耳熱。
【解答】解：（1）金屬框的總電阻為R＝4lλ＝4×0.40×5.0×10﹣3Ω＝8×10﹣3Ω，
金屬框中產生的感應電動勢為ES0.1V＝8×10﹣3V，
金屬框中的電流為IA＝1A，
t＝2.0s時磁感應強度B1＝0.3T﹣0.1×2.0T＝0.1T，
金屬框處于磁場中的有效長度為L0.40m
此時金屬框所受安培力大小為F＝BIL＝0.1N＝0.04N；
（2）在t＝0到t＝2.0s時間內金屬框產生的焦耳熱為：Q＝I2Rt＝12×8×10﹣3×2.0J＝0.016J。
答：（1）t＝2.0s時金屬框所受安培力的大小為0.04N；
（2）在t＝0到t＝2.0s時間內金屬框產生的焦耳熱為0.016J。
【點評】本題主要是考查法拉第電磁感應定律，關鍵是知道B﹣t圖象的斜率不變、感應電動勢不變，則感應電流也不變。
13．（2020秋 公主嶺市期末）如圖所示，真空中有一半徑r＝1.0m的圓形磁場區域，圓心位于坐標原點，磁場的磁感應強度B＝2.0×10﹣3T，方向垂直紙面向里，在x1＝1.0m到x2＝2.0m區域內有一豎直向下的E＝2.0×103V/m的勻強電場。現將比荷為q/m＝2.0×109C/kg的兩帶負電粒子從磁場邊界A、C處以相同初速度豎直射入磁場，A處射入粒子恰能從磁場與電場相切的D處進入電場，OC連線與豎直軸夾角θ＝60°，不計粒子所受重力以及粒子間相互作用力，求：
（1）粒子的速度v0大小；
（2）兩粒子射出電場時的間距y
【考點】磁現象與磁場；帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動；牛頓第二定律的簡單應用；從能量轉化與守恒的角度解決電場中的問題．
【專題】計算題；定量思想；推理法；牛頓運動定律綜合專題；分析綜合能力．
【答案】見試題解答內容
【分析】根據牛頓第二定律，結合洛倫茲力，及向心力公式，即可求解；
粒子在磁場中做的是圓周運動，進入電場粒子做類似平拋運動，根據牛頓第二定律和類似平拋運動的分運動公式列式求解。
【解答】解：（1）A點沿半徑方向射入，出射點反向延長成過圓心O，
由幾何關系得：r＝1m；
根據洛倫茲力提供向心力：，
則有：，
代入數據解得：；
（2）從C點射入的粒子，由數學知識可得也從D點射出，出射方向與x軸夾60°角斜向下，從A點射入的粒子，從D點沿x軸射入。
對從A射入的粒子：水平：x＝v0t，
豎直方向：，
根據牛頓第二定律：
聯立解得：；
對C處射入的粒子：x＝v0sin30° t，
，
，
所以間距：。
答：（1）粒子的速度v0大小4×106m/s；
（2）兩粒子射出電場時的間距1.357m。
【點評】考查牛頓第二定律的應用，掌握類平拋運動處理規律，理解運動學公式，及向心力，及洛倫茲力表達式。
14．（2024秋 松江區校級期末）材料——靜電場
我們經常聽到電場、磁場等有關“場”的概念。但你有沒有想過，“場”看不見摸不著，它到底是什么？它是一種物質嗎？現代科學認為，場是比基本粒子更基本的物質存在狀態，場可以分為基態和激發態，而粒子實際上就是場的激發態。通俗來講，場就像一片平靜的此時的大海就處于激發態，而水花就相當于基本粒子。
（1）關于“場”，下列說法不正確的是 　C　；
A.場是看不見摸不著的物質，但我們可以用“場線”來形象化地描述它
B.靜止的電荷周圍的電場稱為靜電場
C.麥克斯韋發表了電磁場理論，認為一切電場都能產生磁場
D.現代科學認為，基本粒子和場之間關系密切，有場才有基本粒子
（2）某帶電粒子在電場中運動，涉及到的物理量靜電力F，電場強度E，電勢φ，電勢能EP中，描述電場本身的物理量有 　E和φ　，請用國際單位制基本單位表示電勢φ的單位1V＝1 　　。
（3）圖中用4V的電壓為2μF的平行板電容器充電，開關S閉合后，由于兩板間距遠小于板的大小，兩板之間的電場可以看成是 　勻強　電場。放電后，換用一個3V的直流電源為該電容器充電，平行板上板帶電量為 　6×10﹣6　C；
（4）小明根據“磁體對周圍小磁針有力的作用，且不需要接觸，這說明磁體周圍存在磁場”類比得出：地球周圍存在引力場。用假想的線描述引力場，如圖甲、乙、丙所示，其中最合理的是 　甲　圖。
【考點】磁現象與磁場；電場及其性質；電勢的定義、單位和物理意義及用定義式計算電勢．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】（1）C；
（2）E和φ；；
（3）勻強；6×10﹣6；
（4）甲。
【分析】（1）A：場時物質存在的兩種形式之一，可以用“場線”形象描述；
B：靜止的電荷產生的電場稱為靜電場；
C：麥克斯韋的電磁場理論，認為變化的電場才能產生磁場；
D：現代科學認為，場是比基本粒子更基本的物質存在狀態，場可以分為基態和激發態，而粒子實際上就是場的激發態。
（2）根據所學知識可知，描述電場本身的物理量由電場強度和電勢；根據電勢差與電場力做功的關系及牛頓第二定律的表達式聯立表示電勢差，再代入各個量的國際單位即可得出電勢的導出單位；
（3）忽略邊緣效應，平行板電容器電容器兩板之間的電場可看成勻強電場；根據電容器電容的定義式求解電容器所帶的電荷量；
（4）根據萬有引力的方向指向地心，可判斷引力場方向；根據萬有引力定律可推導出引力場強度的表達式，根據表達式可知越靠近地球引力場強度越大，引力場線越密集。
【解答】解：（1）A.場是看不見摸不著的物質，但我們可以用“場線”來形象化地描述它，故A正確；
B.靜止的電荷周圍的電場稱為靜電場，故B正確；
C.麥克斯韋發表了電磁場理論，認為變化的電場能產生磁場，故C錯誤；
D.現代科學認為，基本粒子和場之間關系密切，有場才有基本粒子，故D正確。
本題選不正確的，故選：C。
（2）描述電場本身的物理量有電場強度E和電勢φ。根據
代入各個量的國際單位解得
；
（3）平行金屬板兩端加上電壓后中間可以近似看成勻強電場。平行板上板帶電量為
Q＝CU＝3×2×10﹣6C＝6×10﹣6C；
（4）最合理的是甲圖。萬有引力的方向指向地心，則引力場的方向應該也沿地心的方向；若把一個質量為m的物體放置在質量為M的地球的引力場中，根據萬有引力定律
引力場強度為
即越靠近地球越小，引力場強度越大，場線越密集，綜上，選擇甲。
故答案為：（1）C；
（2）E和φ；；
（3）勻強；6×10﹣6；
（4）甲。
【點評】本題考查磁現象與磁場、電場、電勢等基本知識點，要求學生熟練掌握這些基本知識點是解題的關鍵。
15．（2024秋 金山區期末）用如圖1所示的電路研究通電螺線管的磁場（虛線框內是螺線管）。用磁傳感器測量螺線管內外的磁感應強度分布。
（1）虛線框內螺線管（空心線圈）符號是（圖2）　A　。（填選項）
（2）合上開關，固定滑片位置（圖3），記錄磁傳感器探測管前端插入螺線管內部的距離d與相應的磁感應強度B，正確操作后得到的實驗圖像應是（圖4）　A　。（填選項）
（3）用數字式多用表測量電池兩端的電壓，如圖5所示。在閉合電鍵前，應將黑色表筆插入 　標有“﹣”號的插孔　，功能旋鈕旋轉至 　直流電壓擋　。
（4）若通電后，在螺線管正上方小磁針N極向右，如圖6所示，則此時螺線管左側區域通電直導線受到的安培力方向為 　垂直紙面向內　。
（5）（計算）如圖7移動滑片，多次測量通過螺線管的電流強度I、通電螺線管內部正中間磁感應強度B和電池兩端電壓U，以此繪出B﹣I和B﹣U圖線。求電源電動勢。
【考點】環形電流或通電螺線管周圍的磁場；磁感應強度的定義與物理意義．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】（1）A；（2）A；（3）標有“﹣”號的插孔；直流電壓擋；（4）垂直紙面向內；（5）電源電動勢為4.5V
【分析】（1）根據常用元件符號分析解答；
（2）通電螺線管的內部可認為是勻強磁場；
（3）根據多用電表的使用方法解答；
（4）根據左手定則分析解答；
（5）根據圖像分析解答。
【解答】解：（1）A．圖為螺線管（空心線圈），故A正確；
B．圖為電動機，故B錯誤；
c．.圖為電容器，故C錯誤；
D．圖為可變電容器，故D錯誤。
故選：A。
（2）通電螺線管的內部可認為是勻強磁場，所以在中間位置一定范圍內磁場強度幾乎不變，內部磁場比螺線管端口磁場強度大，螺線管的磁場關于中點對稱，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（3）使用多用電表測電壓，應讓電流從紅表筆流入，從黑表筆流出，故黑表筆應插入標有“﹣”號的插孔；
使用多用電表測電池的電壓，應該選擇直流電壓擋
（4）根據“同名次及相互排斥，異名磁極相互吸引”可得，螺線管的左側為N極，即螺線管左側區域磁場方向為向左，根據左手定則可得，通電直導線受到的安培力的方向為垂直紙面向內。
（5）由B﹣I圖像可知，通電螺線管內部正中間磁感應強度B與過螺線管的電流強度I成正比，即當電路處于斷路時，電流為零，磁感應強度也為零；由B﹣U圖像可知，當磁感應強度為零時，電路處于斷路，此時電池兩端電壓U為電源電動勢即B﹣U圖像的橫截距為電源電動勢E＝4.5V。
故答案為：（1）A；（2）A；（3）標有“﹣”號的插孔；直流電壓擋；（4）垂直紙面向內；（5）電源電動勢為4.5V
【點評】本題考查通電導線及周圍的磁場、多用電表的使用，解題關鍵掌握左手定則的運用。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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