5.1磁场及其描述 同步作业（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
同步作业（解析版）
1．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”下列说法正确的是（　　）
A．地球内部不存在磁场
B．地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场的南极在地理的北极附近，地磁场的北极在地理的南极附近
2．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
3．磁场的磁感应强度是电磁学中一个重要的物理量，其单位用国际单位制基本单位可表示为（　　）
A．
B．
C．
D．
4．关于电场和磁场，下列说法中正确的是（　　）
A．电场和磁场并非真实存在，是人们假想出来的
B．电场线和磁感线并非真实存在，是人们为了研究电场和磁场假想出来的曲线
C．电场线和磁感线都是闭合的曲线
D．电场对检验电荷一定有力的作用，磁场一定对通电导线和运动电荷有力的作用
5．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（　　）
A．磁场和磁感线都是真实存在的
B．磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线
C．磁场对通电导线一定具有力的作用
D．磁感线一定是从N极出发，终止于S极
6．关于磁场、磁感线，下列说法中正确的是（　　）
A．磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的
B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映
C．磁场中任意两条磁感线均不相交
D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止
7．如图所示，ACE是半圆弧，O为圆心，∠COD=37°，A、C、D处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小均为I，长度均为L，A和D处通电直导线的电流方向垂直纸面向外，C处通电直导线的电流方向垂直纸面向里，三根通电直导线在O点处产生的磁感应强度大小均为B，则O处的磁感应强度大小为（　　）
A．B
B．2B
C．B
D．0
8．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。结合上述材料，下列说法正确的是（　　）
A．地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
B．地球内部不存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
9．如图所示，系在细线下端的回形针被磁铁吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了。对回形针失去磁性所作的解释正确的是（　　）
A．回形针加热后，内部的磁分子电流消失了
B．回形针加热后，内部的磁分子电流反向了
C．回形针加热后，内部的磁分子电流排列整齐了
D．回形针加热后，内部的磁分子电流排列无序了
10．以下说法正确的是（　　）
A．电场中某点的场强方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向
B．电场中电场强度大的点电势一定高
C．通电导线在某处所受安培力为零时，此处的磁感应强度一定为零
D．磁场中某点磁感应强度的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力的方向一致
11．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的定义式适用于任何电场
B．由真空中点电荷的电场强度公式可知，当r→0时，E→无穷大
C．一小段通电导线在某处若不受磁场力，不能由公式就说此处一定无磁场
D．磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向
12．磁场具有能量，磁场中单位体积内所具有的磁场能量叫磁场的能量密度，其表达式为，式中B为磁感应强度，在空气中μ为一常量，一个学生根据能量守恒的思想来测量一条形磁铁N极端面附近的磁感应强度B的大小，他用一块与磁铁端面等大的铁片吸在磁铁上，然后用力缓慢拉开一段微小距离ΔL，如图所示，他测出磁铁端面的面积为S，用力传感器测得拉力F的大小，已知拉力F做的功等于间隙中磁场的能量，则条形磁铁端面附近磁感应强度B的大小可表示为(　　)
A．
B．
C．
D．
13．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是（　　）
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．地球外部空间磁场的磁感线从地理北极附近穿出，地理南极附近穿入
14．一根通电导线在某个空间没有受到磁场力，那么（
）
A．这个空间一定没有磁场
B．可能有磁场，且磁场方向与导线垂直
C．可能有磁场，且磁场方向可能与导线中的电流方向相同
D．可能有磁场，且磁场方向可能与导线中的电流方向相反
15．下列说法正确的是（　　）
A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极
B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱
C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场
D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极
16．如图所示,在垂直纸面向外的匀强磁场中,一根长1=0.2
m的直导线垂直磁场方向放置,当导线中通以I=5
A的电流时,导线受到的安培力F=1
N
(1)通电导线所在空间的磁感应强度B的大小为多少
(2)若通电导线的电流增大到I′=6A，其他条件保持不变，则此时导线受到的安培力F′的大小为多少
17．我们常处于电流产生的磁场中。通电长直导线所产生的磁场的磁感应强度可用计算，其中k=2×10-7T·m/A、I为电流、d为该点到平直导线的垂直距离。利用该公式可你说生活中所遇到的磁场的磁感应强度。
（1）家庭通电导线的电流很少超过10A。试比较距离导线0.5m处的磁场与地磁场的磁感应强度大小；
（2）765kV高压输电线中的电流常可达200A。假定这种输电线离地面高度20m，试估算输电线正下方地面处的磁感应强度并与家庭电路中的磁场的磁感应强度进行比较。
参考答案
1．D
【详解】
AB．磁感线是闭合曲线，地球外部，磁感线由地理南极（地磁北极）指向地理北极（地磁南极），在地球内部则相反，故地球内部有存在磁场，AB错误；
C．只有在赤道处，磁场方向才与地面平行，在北半球，磁感线斜向下，有与地面平行的分量，也有垂直地面向下的分量，在南半球，磁感线斜向上，有与地面平行的分量，也有垂直地面向上的分量，C错误；
D．地磁场的南极在地理的北极附近，地磁场的北极在地理的南极附近，并不完全重合，存在磁偏角，D正确。
故选D。
2．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。
3．B
【详解】
根据公式
则有
故选B。
4．B
【详解】
AB．电场和磁场都是真实存在的，而电场线和磁感线都是为了形象的描述电场和磁场而引入的曲线，是假想的，并不是真实存在的，故 A 错误，B正确；
C．电场线是一条不闭合曲线，有起点和终点，从正电荷出发负电荷终止；磁感线是闭合曲线，在磁铁的外部，从 N 极出发进入 S 极，磁铁内部从 S 极指向 N 极，故 C 错误；
D．当通电导线与磁场平行时，磁场对通电导线没有力的作用，故 D 错误。
故选B。
5．B
【详解】
AB．磁场是真实存在的，磁感线是为了形象地描述磁场而假想的曲线，实际上不存在，A项错误，B项正确；
C．只有当电流方向与磁场方向不平行时，磁场才会对通电导线具有力的作用，C项错误；
D．磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线从N极到S极，在磁体内部，磁感线从S极到N极，D项错误。
故选B。
6．C
【详解】
AB．磁场是实际存在的物质，看不见，摸不着，磁感线是为了形象地描述磁场，假想的线，磁感线不存在，故AB错误。
C．磁感线的切线方向表示磁场的方向，磁场中任意两条磁感线均不相交，相交就有两个方向了，故C正确。
D．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。形成闭合曲线，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A处通电直导线在O处的磁感应强度方向竖直向上，C处通电直导线在O处的磁感应强度方向水平向左，D处通电直导线在O处的磁感应强度方向垂直OD斜向下。根据矢量运算法则﹣平行四边形定则可知，O处的磁感应强度大小为
故选C。
8．D
【详解】
A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合有一定的夹角，即为磁偏角，故A错误；
B．磁场是闭合的曲线，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故B错误；
C．磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，曲线的切线为该点磁场的方向，所以不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故C错误；
D．地磁场与射向地球赤道的带电宇宙射线粒子速度方向并不平行，所以对带电宇宙射线粒子有力的作用，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
当用火对回形针加热时，回形针内部的分子电流虽然仍然存在但变得杂乱无章，每个分子电流产生的磁场相互抵消，从而对外不显磁性。
故选D。
10．A
【详解】
A．正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度方向，而负电荷在电场中某点所受电场力的方向与该点的电场强度方向相反，故A正确；
B．同一等势面上电势相等，各点电场强度可能相等，也可能不相等，场强和电势没有必然关系，故B错误；
C．通电导线在某处若不受磁场力，可能是导线与磁场平行，则此处磁场不一定等于0，故C错误；
D．磁场中某点磁感应强度的方向，跟该点处试探电流元所受的磁场力方向垂直。故D错误。
故选A。
11．A
【详解】
A.
电场强度的定义式是，定义式适用于任何电场，故A正确；
B.
由真空中点电荷的电场强度公式可知，当r→0时，电荷已不能看成点电荷，公式不成立，故B错误；
C.
是磁感应强度的定义式，B的大小由磁场本身决定，与F、I、L都无关，故C错误；
D.
磁感应强度的方向与该处的通电导线所受的安培力方向垂直，故D错误。
故选A。
12．A
【详解】
在用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离ΔL的过程中，拉力F可认为不变，因此F所做的功
W＝F·ΔL
以ω表示间隙中磁场的能量密度，由题给条件
根据磁能量密度的定义可得，ΔL间隙中磁场的能量
E＝ωV＝·S·ΔL
由题意可知，F所做的功等于ΔL间隙中磁场的能量，即
W＝E
则有
F·ΔL＝·S·ΔL
解得
B＝
故选A。
13．CD
【详解】
AB．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，并且不重合，地磁南北两极连线与地理两极连线有一夹角，即磁偏角，故AB正确，不符合题意；
C．地球表面只有赤道上方的地磁场方向与地面平行，故C错误，符合题意；
D．地球外部空间磁场的磁感线从地理南极附件穿出，地理北极附近穿入，故D错误，符合题意。
故选CD。
14．CD
【详解】
当电流方向与磁感应强度方向垂直时，磁场对电流的作用力最大，当电流方向与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零；一根通电导线在某个空间没有受到磁场力，那么这个空间不一定没有磁场，可能直导线与磁场平行，即磁场方向是电流方向同向或反向，AB错误，CD正确。
故选CD。
15．BC
【详解】
A．磁感线在磁体的外部是从N极出发终止于S极，在内部是从S极出发终止于N极，A错误；
B．磁感线表示磁感应强度的强弱和方向，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的弱强，磁感线某点的切线方向表示磁感应强度的方向，B正确；
C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，C正确；
D．通电螺线管内部的磁感线是从S极出发终止于N极，所以小磁针的N极指向通电螺线管的N极，D错误。
故选BC。
【点睛】
本题考查了对磁感线的理解，需要注意的是磁感线是闭合的曲线，在磁体的外部是从N极出发终止于S极，在内部是从S极出发终止于N极。
16．（1）1T；（2）1.2N．
【解析】
【详解】
（1）当导线中通以I=5A的电流时，导线受到的安培力F=lN，故磁感应强度为：
（2）通电导线的电流增大到I′=6A，磁感应强度不变，故导线受到的安培力F′为：
F′=BI′L=1×6×0.2=1.2N
【点睛】
本题关键明确电流元与磁场垂直时，安培力大小为F=BIL，磁感应强度与电流元无关．
17．（1）家庭通电导线的磁感应强度比地磁场的磁感应强度小得多；（2），输电线正下方的磁感应强度比家庭电路中的磁场的磁感应强度略小
【详解】
（1）根据
解得距离导线0.5m处的磁场强度
地磁场的磁感应强度约为
，所以比地磁场的磁感应强度小得多。
（2）输电线下的磁感应强度
比家庭电路中的磁场的磁感应强度略小。