5.1磁场及其描述 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
5.1磁场及其描述
同步练习（解析版）
1．发现电流的磁效应的物理学家是（　　）
A．奥斯特
B．安培
C．牛顿
D．爱迪生
2．下列关于磁通量的说法，正确的是（　　）
A．磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量
B．某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数
C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量越大
D．穿过任何封闭曲面的磁通量可能不为零
3．下列用途的物体用到软磁性材料的是（　　）
A．录音带上的磁性材料
B．录像带上的磁性材料
C．电脑用的磁盘
D．电磁铁的铁芯
4．如图所示，直角三角形abc中，∠abc=30°，将一电流为I、方向垂直纸面向外的长直导线放置在顶点a处，则顶点c处的磁感应强度大小为B0。现再将一电流大小为4I、方向垂直纸面向里的长直导线放置在顶点b处。已知长直通电导线产生的磁场在其周围空间某点的磁感应强度大小，其中I表示电流大小，r表示该点到导线的距离，k为常量。则顶点c处的磁感应强度（　　）
A．大小为，方向沿ac向上
B．大小为B0，方向垂直纸面向里
C．大小为3B0，方向沿∠abc平分线向下
D．大小为2B0，方向垂直bc向上
5．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（　　）
A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关
B．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大
C．磁场中某点B的方向，跟放在该点的小磁针所受磁场力方向一致
D．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致
6．下列物品中必须用到磁性材料的是（　　）
A．DVD碟片
B．计算机上的磁盘
C．电话卡
D．喝水用的搪瓷杯子
7．关于电场和磁场，下列说法错误的是（　　）
A．电场和磁场都是客观存在的物质
B．电场线和磁感线都是闭合的曲线
C．电场线越密的地方电场越强；磁感线越密的地方磁场越强
D．在电场中任意两条电场线不会相交；在磁场中，任意两条磁感线不会相交
8．下列说法是某同学对概念、公式的理解，其中正确的是（　　）
A．根据电场强度定义式，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q无关
B．根据公式可知，磁感应强度B与通电导线所受到的磁场力F成正比，与电流I和导线长度L的乘积IL成反比
C．电荷在电场中某点所受静电力的方向就是这点电场强度的方向
D．磁场中某点磁感应强度B的方向，与通电导线在该点所受磁场力F的方向相同
9．如图所示，等腰直角三角形中，是边的中点，置于点的直导线中通垂直纸面向里恒定电流时，点的磁感应强度大小为。若在点放置一根电流大小相同、方向相反的直导线，则点的磁感应强度变为（　　）
A．，方向向上
B．，方向向右
C．，方向垂直于向上
D．，方向向上
10．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，有一等腰直角三角形ACD。A点有一根垂直于ACD平面的直导线。当导线中通有图示方向的电流时，D点的磁感应强度为零。则C点的磁感应强度大小为（　　）
A．0
B．B0
C．B0
D．2B0
11．在物理学的发展过程中，有一些科学家由于突出的贡献而被定义为物理量的单位以示纪念。下面对高中学习的物理单位及其相对应的科学家做出的贡献叙述正确的是（　　）
A．力的单位是牛顿（N），牛顿通过实验测定出万有引力常量
B．电量的单位是库伦（C），库伦通过实验测定出元电荷
C．磁感应强度的单位是特斯拉（T），特斯拉发现了电流的磁效应
D．功的单位是焦耳（J），焦耳发现了电流的热效应规律
12．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2。当把乙环的电流改为等大反向电流后，c点的磁感应强度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
13．如图，a、c是水平放置的通电螺线管轴线上的两点，c是螺线管轴线中点，b、d是通电螺线管中垂线上、关于轴线对称的两点，则下列关于4个点的说法中正确的是（　　）
A．c点处的磁感应强度最大
B．b、d两点处的磁感应强度相同
C．b、c两点处的磁感应强度方向相同
D．c点处的磁感应强度方向水平向左
14．已知通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小与电流大小成正比，与到直导线的距离成反比，有一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场如图所示，、两点位于纸面内且两点连线刚好和直导线垂直，点到直导线距离是点到直导线距离的2倍。若直导线中通有电流大小为时，点磁感应强度的大小为，下列关于此时点的磁感应强度可能正确的是（
）
A．点的磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
B．点的磁感应强度方向垂直纸面向内，大小为
C．点的磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为
D．点的磁感应强度方向垂直纸面向内，大小为
15．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是（　　）
A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
16．在某匀强磁场中，长的通电直导线垂直该磁场方向放置，当通过导线的电流时，它受到的磁场力大小。
（1）求该处的磁感应强度大小；
（2）若通电直导线的长度不变，通过导线的电流增大为，垂直放在该磁场的另一处，求此时该处的磁感应强度大小。
17．如图所示，编号1~12（图中未标出）的12根长直导线从左向右依次并列排成长为的直导线带ab，P1、P2是位于b所在的直线上的两点，P1到导线带左端的距离等于P2到导线带右端的距离，都等于，所有长直导线中均通有大小相等、方向垂直纸面向外的恒定电流，ab上所有长直导线产生的磁场在P1处的磁场磁感应强度大小为B1，在P2处的磁场磁感应强度大小为B2，如果将右边编号7~12的6根导线移走，求P2处的磁感应强度大小和方向。（已知通有等大电流的长直导线在相等距离的位置产生的磁感强度大小相等）
参考答案
1．A
【详解】
奥斯特通过奥斯特实验发现了电流的磁效应。
故选A。
2．B
【详解】
AB．磁通量Φ是磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即Φ=BS，亦可以理解为穿过磁场中某面积S的磁感线的总条数，Φ只有大小，没有方向，是标量，故A错误，B正确；
C．磁通量Φ的大小由B、S共同决定，所以面积大，Φ不一定大，故C错误；
D．穿过某个面的磁通量正反面相互抵消，故封闭的曲面，磁通量一定为零，故D错误；
故选B。
3．D
【详解】
ABC．录音磁带上的磁性材料、录像磁带上的磁性材料和电脑用的磁盘，都是硬磁性材料在我们生活中应用广泛，使为了在外磁场撤去后磁性不容易失去，使信息得以保存，故ABC错误。
D．电磁铁的铁芯是利用软磁性材料制成的，能方便随时通断。故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
令ac间距为r，根据几何知识可知bc间距为2r，由安培定则可知，a点处电流产生的磁场在c点处的磁感应强度方向垂直ac向左，大小为
用右手螺旋定则判断通电直导线b在c点上所产生的磁场方向垂直于bc斜向右上，大小为
如图所示
由几何知识可得θ=60°，根据矢量的合成法则，则有各通电导线在c点的合磁感应强度，在水平方向上的分矢量
Bx=2B0cos60°-B0=0
在竖直方向上的分矢量
所以在c点处的磁感应强度大小为，方向沿ac向上。
故选A。
5．B
【详解】
A．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，与试探电流元无关，故A错误；
B．磁感线的疏密表示磁场的强弱，在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，故B正确；
C．磁场中某点B的方向，跟放在该点的小磁针N极所受磁场力方向一致，故C错误；
D．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向垂直，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
必须用到磁性材料的是计算机上的磁盘，DVD碟片、电话卡、喝水用的搪瓷杯子都不一定需要
故选B。
7．B
【详解】
A．电场和磁场都是客观存在的物质，选项A正确，不符合题意；
B．磁感线是闭合的曲线，电场线不是闭合的，选项B错误，符合题意；
C．电场线越密的地方电场越强；磁感线越密的地方磁场越强，选项C正确，不符合题意；
D．在电场中任意两条电场线不会相交；在磁场中，任意两条磁感线不会相交，选项D正确，不符合题意；
故选B。
8．A
【详解】
A．电场强度的定义式为比值定义，因此电场强度的大小与试探电荷在电场中所受电场力以及试探电荷带电量无关，A正确；
B．磁感应强度的定义式是比值定义，因此磁感应强度B的大小，与通电导线所受的的磁场力以及导线长度，电流大小都无关，B错误；
C．正电荷在电场中某点所受静电力的方向就是这点电场强度的方向，而负电荷在电场中某点所受静电力的方向与该点电场强度的方向相反，C错误；
D．根据左手定则，磁场中某点磁感应强度B的方向，与通电导线在该点所受磁场力F的方向垂直，D错误。
故选A。
9．A
【详解】
由安培定则可知，置于B点的通电直导线在D点产生的磁感应强度为B0，方向垂直于AB向上，置于C点的通电直导线电流与B点的直导线电流大小相同，方向相反，因C到D的距离等于B到D的距离，所以此导线在D点产生的磁感应强度大小也是B0，方向沿DA向上，如下图所示，由磁感应强度的叠加原理可得
BD=2B0cos45°=B0
方向竖直向上，故选A。
10．C
【详解】
由D点的磁感应强度为零可知，通电直导线在D点产生的磁场与空间中存在的匀强磁场的磁感应强度等大反向，所以匀强磁场方向垂直于AD向下，由于C点和D点与A点等距，所以通电直导线在C点产生的磁场磁感应强度大小为B0，方向垂直于AC向左，由磁场的叠加原理可知C点的磁感应强度大小为B0。
故选C。
11．D
【详解】
A．力的单位是牛顿（N），牛顿发现万有引力定律，卡文迪许通过实验测定出万有引力常量，故A错误；
B．电量的单位是库伦（C），密立根通过实验测定出元电荷，故B错误；
C．磁感应强度的单位是特斯拉（T），奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D．功的单位是焦耳（J），焦耳发现了电流的热效应规律即焦耳定律，故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
因为b点的磁感应强度大小为B2，根据安培定则，则两环在b点的磁感应强度均为，则乙环在a点的场强为
，因为a点和c点磁感应强度相等，所以甲环在
c点的磁感应强度大小为，乙换电流等大反向后，乙环在c点产生的磁感应强度为
，则c点的磁感应强度为。
故选A。
13．AB
【详解】
AB．a点在螺线管端面处，c点在螺线管内部，b、d点在螺线管中部，此时c点处磁感线最密集，故c点处磁感应强度最大，b、d关于轴线对称，磁感应强度大小相等，方向相同，故AB正确；
CD．c点位于通电螺线管内部，此时磁感线方向由S极到N极，故此时c点磁感应强度方向向右，b在通电螺线管外部，此时磁感线从N极出发回到S极，故b点磁感应强度方向向左，a点在S极附近，此时a点的磁感应强度方向向右，故a、c两点磁感应强度方向相同，b、c两点磁感应强度方向相反，故CD错误。
故选AB。
14．AC
【详解】
AB．、两点的磁场均是由匀强磁场和直导线电流的磁场叠加而成，若直导线中电流方向向下，点磁感应强度为，则直导线在处产生的磁感应强度垂直纸面向外，大小为，则直导线电流在点产生的磁感应强度垂直纸面向内，大小为，所以点磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，A正确，B错误；
CD．若直导线中电流方向向上，点磁感应强度为，则直导线在处产生的磁感应强度垂直纸面向内，大小为，则直导线电流在点产生的磁感应强度垂直纸面向外，大小为，所以点磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，C正确，D错误。
故选AC。
15．CD
【详解】
A．电场线和磁感线都是假想的，在空间不是实际存在的线。故A错误；
B．电场线和磁感线均不能相交，若相交则在同一位置出现了两个方向，故B错误；
C．磁感线在磁体的周围是从磁体的N极出发回到S极。在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极出发，回到N极。所以磁感线是闭合的，而电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不相交不闭合，故C正确；
D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强，故D正确；
故选CD。
16．（1）；（2）
【详解】
解：（1）由磁感应强度的定义有
解得
.
（2）磁感应强度由磁场本身决定，与通电直导线的长度以及导线中通过的电流无关，有
17．B2-B1，方向向上
【详解】
编号为1、2、3的三根导线在P1处产生的磁场向上，编号为4、5、6的三根导线在P1处产生的磁场向下，根据对称性，编号1~6的6根导线在P1处不产生磁场，因此P1处的磁场B1就是编号7~12的6根导线产生的。对编号7~12的6根导线，在P1处产生的磁场B1向下。
根据对称性，编号7~12的6根导线在P2产生的磁场也是B1，方向向上。而编号1~12的12根导线在P2处产生的磁场为B2，方向向上。根据叠加原理，编号1~6的6根导线在P2处产生的磁场为B2-B1，方向向上。