13.1 磁场 磁感线 同步练习（Word版含答案）

第十三章第一节：磁场磁感线
一、选择题
1．根据安培假设的思想，人们认为磁场是由于运动电荷产生的.如果这种思想对地磁场也适用，则由此可推断，地球应该（ ）
A．带负电 B．带正电 C．不带电 D．无法确定
2．下列关于科学家对物理学发展所做的贡献正确的是（　　）
A．牛顿三条运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿的三条运动定律都能通过现代的实验手段直接验证
B．伽利略通过实验和合理的推理提出质量并不是影响落体运动快慢的原因
C．奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质
D．伽利略通过万有引力定律计算得出了太阳系中在天王星外还存在着距离太阳更远的海王星
3．关于电流的磁场，下列说法正确的是（　　）
A．直线电流的磁场只分布在垂直于导线的某一个平面内
B．直线电流的磁感线是一些同心圆，距离导线越远处磁感线越密
C．通电螺线管外部的磁场分布与条形磁铁的相同，在螺线管内部无磁场
D．直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场方向都可以用安培定则来判定
4．根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此判断，地球应该（ ）
A．带负电 B．带正电 C．不带电 D．无法确定
5．关于直线电流的磁感线分布情况，正确的是(“ ”表示电流从纸内流出指向读者，“×”表示电流流向纸内离开读者)
A．B．C．D．
6．把小磁针放在环形电流中央，通以如图所示顺时针方向电流，则小磁针N极指向为（ ）
A．水平向左
B．水平向右
C．垂直环形电流所在平面向外
D．垂直环形电流所在平面向里
7．把一条直导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转。发现这一实验现象的物理学家是（　　）
A．安培 B．法拉第 C．奥斯特 D．楞次
8．如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入图示方向的电流后，则线圈
A．向左运动 B．向右运动
C．静止不动 D．无法确定
9．如图所示，在通电螺线管的周围和内部分别放置了四个相同的小磁针a、b、c、d，图中表示它们静止时N极（阴影部分）的指向，其中正确的是（ ）
A．a B．b C．c D．d
10．如图所示，把一直导线平行地放在小磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，小磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　）
A．法拉第 B．奥斯特 C．安培 D．焦耳
11．下列说法中正确的是（ ）
A．库伦最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场
B．安培通过研究电荷之间相互作用的规律得到了安培定则
C．汤姆孙通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量
D．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
12．已知无限长的直线电流磁场的磁感应强度的大小跟电流强度I成正比，跟离开导线的距离r成反比，即（k>0）。如图所示，三根无限长的通电直导线M、N、P都垂直纸面放置，构成一个直角三角形，∠N=90°，∠P=30°，O为MP边中点。三根导线中电流大小相同，方向如图。则O点磁场方向应为（ ）
A．A方向 B．E方向 C．C方向 D．D方向
13．物理学发展中，有许多科学家做出了伟大的贡献。下列相关史实中正确的是（　　）
A．富兰克林命名了正负电荷，为定量研究电现象奠定了基础
B．奥斯特发现了电流的磁效应，并制作了世界上第一台发电机
C．安培定则是表示电流和它激发磁场的磁感线方向间关系的定则，安培还测出了元电荷的数值
D．牛顿是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律
14．弹簧测力计下挂一条形磁铁，其中条形磁铁的N极一端位于未通电的螺线管正上端，如右图所示，下列说法正确的是(　　)
A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变
B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大
C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小
D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大
15．永磁体之间的相互作用与电荷之间的相互作用相似，人们将电荷的相关概念引入磁现象的研究之中。认为磁棒的两极存在两种磁荷，N极带正磁荷，S极带负磁荷。“磁荷”观点认为磁荷可以激发磁场，描述磁场的基本物理量定义为磁场强度H。类比电场强度的定义方法，用正磁荷在磁场中受到的磁场力F和其磁荷Q的比值表示磁场强度H，方向与该处正磁荷受力方向一致。用图装置，可以测量通电线圈产生的磁场和“磁荷”间的作用力。假设图中N极的磁荷，线圈不通电时，测力计示数为。（　　）
A．当线圈中通顺时针方向（俯视）电流时，测力计示数小于
B．磁铁N极所处位置的磁场强度大小
C．通电后测力计示数改变量为F，则磁铁N极所处位置的磁场强度大小
D．如果将一根较短磁铁挂在测力计上，并使磁铁完全放入线圈中，则通电后测力计的示数变小
二、填空题
16．某物理兴趣小组利用图示的装置探究“影响通电螺线管的外部磁场的相关因素”，整个装置置于光滑的水平桌面上，在线圈的周围放有足够多的铁质回形针和小磁针．
（1）实验时，把开关和触头2相连，然后通过观察发现小磁针静止时N极指向左方，由此可判断通电螺线管的左侧相当条形磁铁的_____（填“N”或“S”）极．
（2）实验中，他将开关S从2换到1上，滑动变阻器的滑片P不动，可通过观察线圈吸引的铁质回形针数目来判断断线圈磁性的强弱，从而研究磁性的强弱和_____的关系，此过程中有到的典型方法是_____（填“控制变量法”或“比值法”）．
17．第一个提出磁现象的电本质（分子电流假说）的科学家是___________。（填“安培”或“奥斯特”）
18．如图所示，在甲、乙之间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N极向读者偏转，接在A与B间的电压表指针向B接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此可以判断出甲、乙两处______处是电源，_____处是负载。
三、综合题
19．磁的应用非常广泛，不同的人对磁应用的分类也许有不同的方法。请你对磁的应用分类，并每类举一个例子。
20．通电直导线附近的小磁针如图所示，请标出导线中的电流方向。
21．请查一查资料，了解沈括提出的磁偏角度数的范围，西方国家对磁偏角的认识及起源的时间、人物及事件等。
参考答案
1．A
【详解】
根据安培的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，地磁场地理北极是地磁南极，地理南极是地磁北极，根据右手定则判断，电流自东向西，而地球自转方向自西向东，所以可断定地球应该带负电。
A． 带负电与分析相符，故A正确。
B． 带正电与分析不符，故B错误。
C． 不带电与分析不符，故C错误。
D． 无法确定与分析不符，故D错误。
2．B
【详解】
A．牛顿三条运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿第一定律不能通过实验直接验证，而牛顿第二定律和牛顿第三定律都能通过现代的实验手段直接验证，A错误；
B．伽利略通过实验和合理的推理提出物体下落的快慢与物体的轻重没有关系，即质量并不影响落体运动快慢，B正确；
C．安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质，C错误；
D．英国青年数学家亚当斯与法国数学家勒威耶分别独立地通过万有引力定律计算得出了太阳系中在天王星外还存在着距离太阳更远的海王星，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．直线电流的磁场分布在整个导线的周围，并非只分布在垂直于导线的某一个平面内，选项A错误；
B．直线电流的磁感线是一些同心圆，距离导线越近处磁感线越密，选项B错误；
C．通电螺线管内部和外部的磁场分布与条形磁铁的相同，在螺线管内部也有磁场，选项C错误；
D．直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场方向都可以用安培定则来判定，选项D正确。
故选D。
4．A
【详解】
在磁体外部磁感线总是从N极出发指向S极，由此可知地磁场由南至北，由右手螺定则可知电流方向自东向西，由于地球自转为自西向东，由此可知地球带负电，A对；
5．A
【详解】
ABC.A、B、C三个图是垂直纸面向外的直导线的电流磁场，其磁场方向根据右手螺旋定则，则大拇指指向即为电流方向，那么弯曲的四指即为磁场方向，则为逆时针方向，且离直导线越近磁场越强，则磁感线越密，离直导线越远磁场越弱，则磁感线越疏；故A正确、B、C均错误，
D.D图是垂直纸面向里的直导线的电流磁场，其磁场方向根据右手螺旋定则，则大拇指指向即为电流方向，那么弯曲的四指即为磁场方向，则为顺时针方向，选项D错误。
6．D
【详解】
如图所示，若通电时，据安培定则得出环形线圈的前面是S极、后面是N极，故其磁感线的方向：环形线圈外面是垂直于纸面向外，环形线圈里面是垂直纸面向里，而小磁针静止时的N极指向与线圈的磁感线的方向是一致的，所以垂直环形电流所在平面向里；
A．水平向左，与结论不相符，选项A错误；
B．水平向右，与结论不相符，选项B错误；
C．垂直环形电流所在平面向外，与结论不相符，选项C错误；
D．垂直环形电流所在平面向里，与结论相符，选项D正确；
7．C
【详解】
通电导线周围存在磁场，发现这一实验现象的物理学家是奥斯特。
故选C。
8．A
【详解】
根据右手螺旋定则，环形电流可以等效为小磁针，小磁针的N极指向右，根据异性相吸，知线圈向左运动，故A正确，BCD错误．
9．A
【详解】
试题分析：应用右手螺旋定则先判断出通电螺线管的磁场的方向，然后再根据磁体之间的相互作用的关系判定小磁针的方向即可．
解：电流的方向在电源外由正极流向负极，所以螺旋管的磁场的方向为外侧向下，由右手螺旋定则可知，螺旋管内部的磁场的方向向右，螺旋管的两极附近的磁场的方向也向右，所以bcd三处的小磁针的N极应向右．结合图可知，bcd三个小磁针的方向都错误．在通电螺线管的上方，磁场的方向与螺线管内部的磁场方向相反，为向左，所以小磁针的N极向左，所以小磁针a的方向是正确的．所以选项A正确，BCD错误．
故选A
10．B
【详解】
1820年，丹麦物理学家奥斯特在一次讲课时偶然发现电流能使磁针发生偏转，于当年3月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。
故选B。
11．D
【详解】
A．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，A错误；
B．库伦通过研究电荷之间相互作用的规律得到了库伦定律，B错误；
C．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，C错误；
D．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
ABCD．由安培定则判断通电直导线产生的磁场方向，可知M、P在O点产生的磁场方向都过O点且垂直于MP向下；N在O点产生的磁场方向过O点垂直于NO向上。再把它们矢量求和，方向沿OC方向，ABD错误，C正确。
故选C。
13．A
【详解】
A．富兰克林命名了正负电荷，为定量研究电现象奠定了基础，故A正确；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，但世界上第一台发电机是由法拉第制作的，故B错误；
C．元电荷的数值是由密立根测定的，故C错误；
D．第一个把实验引进力学的科学家是伽利略而不是牛顿，故D错误。
故选A。
14．D
【详解】
AB．当螺线管将a接电源正极，b接负极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向上，上端相当于N极，对磁铁产生向上的斥力，所以弹簧秤示数减小，故AB错误；
CD．当螺线管将a接电源负极，b接正极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向下，上端相当于S，对磁铁产生向下的引力，所以弹簧秤示数增大，故C错误，D正确；
故选D。
15．C
【详解】
A.当线圈中通顺时针（俯视）电流时，根据安培定则可以判断磁铁N极所处位置的磁场方向为竖直向下。由题意可知磁铁所受磁场力竖直向下，所以测力计示数将大于F0，故A错误；
B．F0是磁铁所受重力，并不是N极正磁荷所受的磁场力，故B错误；
C．通电后测力计示数改变量即为磁铁N极所受的磁场力大小，由题意可知磁铁N极所处位置的磁场强度大小为，故C正确；
D．如果将一根较短磁铁挂在测力计上，并使磁铁完全放入线圈中，则通电后磁铁上正、负磁荷所受磁场力大小相等、方向相反，磁铁所受合磁场力为零，测力计的示数不变，故D错误。
故选C。
16．N 线圈匝数 控制变量法
【详解】
解：（1）小磁针静止时N极指向左方，可知螺线管内部的磁场方向向左，则左侧相当于条形磁铁的N极．
（2）将开关S从2换到1上，改变线圈的匝数，通过观察线圈吸引的铁质回形针数目来判断断线圈磁性的强弱，该过程需要可知电流不变，即采用可知变量法．
故答案为（1）N，（2）线圈匝数，控制变量法．
17．安培
【详解】
安培认为在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流——分子电流，使每个微粒成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性。当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，分子间相邻的电流作用抵消，而表面部分未抵消，它们的效果显示出宏观磁性。
18．乙 甲
【详解】
图中的磁针在电路接通时极向读者偏转，说明电流的方向为逆时针方向；将电压表正负接线柱分别接在、两点，则点的电势高；电源的电流从正极流出，从负极流入，所以电源应在乙处，甲处为负载。
19．见解析
【详解】
(1)利用磁体对铁磁性材料（铁钴镍）的吸引作用，入门吸、带磁性的螺丝刀、手提包磁性扣等；
(2)利用磁体对电流的作用力，如喇叭、耳机、电话、电动机等；
(3)利用磁化现象记录信息，如磁带、此卡和磁盘等。
20．沿导线向上
【详解】
由题知：用右手握住直导线，让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向。由图根据以上方法可判断出通电直导线周围的磁感线方向正视是逆时针方向的，因为小磁针静止时，N极的指向为磁场方向，则直导线中电流方向向上。如图所示
21．见解析，见解析
【详解】
磁偏角是指磁针静止时，所指的北方与真正北方的夹角它的大小是随所在地区的经纬度而有大有小的，东经25度地区，磁偏角在1～2度之间；北纬25度以上地区，磁偏角大于2度；若在西经低纬度地区，磁偏角是5～20度；西经45度以上，磁偏角高达25～50度；在经度与磁轴平行的地区，磁偏角为零，磁针的南北极正指地球的南北方向.具体在《百度百科》里有介绍，磁偏角是磁场强度矢量的水平投影与正北方向之间的夹角，变即磁子线与地理子午线之间的夹角如果磁场强度矢量的指向偏向正北方向以东称东偏，偏向正北方向以西称西偏，地磁要素磁偏角可以用磁偏测量仪测出来，各地的磁倾角不同，在地磁极处，磁偏角是90度，磁偏角的度数是测量出来的，不是计算出来的.在绘图时，将此前对磁偏角的实际测量值标在地图，当然，磁偏角的变化呈现出一定的规律，我国东部地区磁偏角为西偏，甘肃酒泉以西多为东偏
西方国家在公元1492年哥伦布第一次航行美洲时才发现了地磁偏角，比沈括的发现晚了约400年