3.1磁场磁感线学科素养提升练（Word版含答案）

3.1磁场 磁感线 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．中的静电力常量k是由奥斯特通过扭秤实验测得的
B．由知，电容C与电容器所带电荷量Q成正比，与电容器两端的电压U成反比
C．安培认为在原子、分子内部总存在着一种环形电流——分子电流
D．电动势表征了电源将其他形式的能转化为电能的特性
2．在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（　　）
A．b、d两点的磁感应强度相同
B．a、b两点的磁感应强度大小相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
3．关于磁场、磁感线和电场线，下列说法正确的是（　　）
A．磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线
B．磁感线和电场线都是相互平行的
C．地磁场的磁感线起于地理北极附近，终止于地理南极附近
D．磁感线和电场线都是真实存在的
4．宇宙中“破坏力”最强的天体“磁星”，磁感应强度相当于地磁场的1000万亿倍，磁感线分布类似于地磁场，下列有关“磁星”的磁场说法正确的是（　　）
A．“磁星”内部不存在磁场
B．“磁星”表面可以找到磁通量为零的闭合区域
C．“磁星”表面任意位置的磁场方向都与星体表面平行
D．“磁星”附近磁感线非常密集，导致部分磁感线可能相交
5．三根通电长直导线P、Q、R互相平行、垂直纸面放置。三根导线中均通有大小相等且垂直纸面向里的电流，每两根导线间的距离均相等。则P、Q中点O处的磁感应强度方向为（　　）
A．方向竖直向上 B．方向竖直向下
C．方向水平向左 D．方向水平向右
6．通电长直导线在其周围空间某点处产生磁场的磁感应强度大小（k为常量，I为导线中的电流，r为该点到长直导线的距离）。如图，两根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于的直角三角形的顶点a、b处，导线中电流方向如图所示。若a处导线电流大小为I时，c处磁感应强度方向平行于ab向右，，则b处导线中电流的大小为（　　）
A．I B．2I C．3I D．4I
7．对于电场和磁场的描述，下列说法正确的是（ ）
A．电场对放入其中的电荷一定有电场力的作用，磁场对放入其中的通电导线一定有磁场力作用
B．正电荷受电场力的方向与所在处的电场方向相同，一小段通电导线受磁场力的方向与所在处的磁场方向相同
C．同一通电导线放在磁场中的不同位置，受安培力大的地方，该处磁感应强度一定大
D．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其单位是“特斯拉”
8．关于磁感应强度的说法正确的是（　　）
A．用一段短通电导线测得某处的磁感应强度为B，若撤去该导线，该处的磁感应强度为零
B．若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为B=
C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零
D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
9．无限长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度大小与导线中电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比。三根无限长直导线垂直纸面平行放置，分别位于直角三角形OMN的三个顶点处。导线中通入大小分别为2I、I、和I的恒定电流，方向如图所示。P为MN连线中点，则P处磁感应强度方向为（　　）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向下 D．竖直向上
10．A、B、C、D是以AD为直径的半圆弧上的四个点，O为半圆弧的圆心，。在A、D处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，此时O点的磁感应强度大小为B0。若将A、D处的长直导线分别移至B、C处，则此时O点的磁感应强度大小为（　　）
A．B0 B． C． D．
11．下列关于电场和磁场的说法正确的是（　　）
A．电场和磁场都是假想的，并不是客观存在的物质
B．磁感线与电场线一样都是客观不存在的，且不相交、不相切
C．电场强度为零的地方电势一定为零，电势为零的地方电场强度也为零
D．一小段通电导线在某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零
12．如图，在水平向右的匀强磁场中，一根通电长直导线垂直于纸面放置，电流的方向向里。a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（　　）
A．b、d两点的磁感应强度相同
B．a、c两点的磁感应强度相同
C．c点的磁感应强度最大
D．d点的磁感应强度最大
13．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有（　　）
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质
B．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁场
C．磁感线可以形象地表示磁场的强弱与方向
D．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止
14．已知通电的长直导线在周围空间某点产生磁场的磁感应强度大小与电流强度成正比、与该点到长直导线的距离成反比。如图所示，M、N为空间内竖直方向上的两点，O为MN连线中点。长直导线a通过O点且水平固定，a中电流为I，方向向右，M点磁感应强度大小为B。现将长直导线b（图中未画出）通过O点垂直a水平固定，b中电流为，方向垂直纸面向里，则此时（　　）
A．M、N两点磁感应强度方向相同
B．M、N两点磁感应强度方向相反
C．N点的磁感应强度大小为
D．N点的磁感应强度大小为
15．如图，两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点．导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A． o点处的磁感应强度为零
B．a、c两点处磁感应强度的方向相同
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
二、解答题
16．磁带、磁盘等生活中的许多器具都利用了磁体的磁性，请简述它们是怎样利用磁体的磁性来工作的．
17．如下图所示，表示一个通电螺线管的纵截面，ABCDE为此纵截面内5个位置上的小磁针在该螺线管通电前的指向，当螺线管通入如下图所示的电流时，5个小磁针怎样转动？
参考答案
1．C
【详解】
A．静电力常量是一个无误差常数，既不是库仑通过扭秤测出来的，也不是后人通过库仑扭秤测出来的，而是通过麦克斯韦的相关理论算出来的，故A错误；
B．电容器的电容仅与电容器本身有关，与电容器所带电荷量Q无关，与电容器两端的电压U无关，故B错误；
C．安培认为在原子、分子内部总存在着一种环形电流——分子电流，故C正确；
D．电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
用右手螺旋定则判断通电直导线在、、、四个点上所产生的磁场方向，如图所示
点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁场和原磁场方向相同，叠加变大；点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，叠加后磁感应强度的方向斜向左上；点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变小；点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向斜向右上；点与点叠加后的磁场大小相等，但是方向不同；、两点叠加后的磁感应强度大小不相等；点叠加后的磁感应强度的值最大，点叠加后的磁感应强度的值最小，ABD错误，C正确。
故选C。
3．A
【详解】
A．磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线，A正确；
B．磁感线和电场线不一定都是相互平行的，B错误；
C．地磁场的磁感线在地球的外部从地理南极附近到地理北极附近，在地球的内部从地理北极附近到地理南极附近，C错误；
D．磁感线和电场线都是假想的，不是真实存在的，D错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．因为磁感线不中断，所以“磁星”内部也存在磁场，A错误；
B．如图所示，通过直线AB的平面将磁星的表面等分为左右两部分，左表面和右表面的磁通量均等于零，B正确；
C． “磁星”表面磁场极处，磁场方向与星体表面一定不平行，C错误；
D．如果两条磁感线相交，那么交点处的磁场就有两个方向，与实际不相符，所以“磁星”附近磁感线非常密集，磁感线也不可能相交，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
用安培定则判断通电直导线在O点上所产生的磁场方向，如图所示
直导线P在O点产生磁场与直导线Q在O点产生磁场方向相反，大小相等。则合磁场为零；而直导线R在O点产生磁场，方向从Q指向P，即为水平向左。
故选C。
6．A
【详解】
设ac=4L，则bc=3L，则导线a在c点的磁感应强度为
方向沿cb方向；同理导线b在c点的磁感应强度为
方向沿ac方向；由题意可知
解得
故选A。
7．D
【详解】
A．电场对放入其中的电荷一定有电场力作用，磁场对放入其中的与磁场平行的通电导线没有磁场力作用，故A错误；
B．正电荷受电场力的方向与所在处的电场方向相同，而根据左手定则，一小段通电导线受磁场的方向与所在处的磁场方向垂直，故B错误；
C．同一通电导线放在磁场中的不同位置，受安培力大的地方，该处磁感应强度不一定大，安培力还与放置方式有关，故C错误；
D．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其单位是“特斯拉”，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．一段短通电导线测得某处的磁感应强度为B，若撤去该导线，该处的磁感应强度不为零，磁感应强度是由磁场本身性质及所处的位置有关，与通电导线的电流大小，及其受力的大小无关，所以A错误；
B．长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度不一定为B=，这个导线所处的磁场为匀强磁场，并且导线全部处于磁场中，还必须磁场方向垂直电流方向才有B=，所以B错误；
C．小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度不一定为零，因为电流方向与磁场方向平行时也不受磁场力作用，但是磁感应强度不为零，所以C错误；
D．磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向，则D正确；
故选D。
9．A
【详解】
根据右手螺旋定则结合几何关系，N处导线在P点产生的磁感应强度方向垂直MN向上（与水平方向夹角为60°），大小为B，M处导线在P点产生的磁感应强度方向垂直MN向上，大小为B，O处导线在P点产生的磁感应强度方向垂直OP向下（与水平方向夹角为60°），大小为2B，根据平行四边形定则，故P处合磁感应强度方向水平向右。
故选A。
10．D
【详解】
设长直导线在O点的磁感应强度大小为B，根据安培定则和叠加原理
解得
故选D。
11．B
【详解】
A．电场和磁场都是客观存在的物质，电场线和磁感线是假想的，选项A错误；
B．磁感线与电场线一样都是客观不存在的，且不相交、不相切，选项B正确；
C．电势零点是人为规定的，电场强度为零的地方电势不一定为零，例如等量同种正电荷连线的中点处；电势为零的地方电场强度不也为零，例如等量异种电荷连线的中垂线上，选项C错误；
D．一小段通电导线在某处不受安培力作用，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处的磁感应强度不一定为零，选项D错误。
故选B。
12．D
【详解】
根据安培定则，直导线在abcd各点的磁场方向如图；各点的磁感应强度都等于直导线在该点的磁场与匀强磁场B在该点磁场的矢量和，则
A．由磁场叠加可知，b、d两点的磁感应强度不相同，选项A错误；
B．a、c两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
CD．直导线在d点的磁场与匀强磁场B方向相同，由磁场叠加可知，d点的磁感应强度最大，选项C错误，D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种看不见摸不到的物质，故A确；
B．磁感线是为了形象的描述磁场假想的线，是不存在，但磁场是客观存在的物质，故B错误；
C．磁感线的疏密可以表示磁场的强弱，切线方向表示磁场的方向，故C正确；
D．磁感线总是从磁铁的北极出来，进入南极，是闭合曲线，故D错误。
故选AC。
14．BD
【详解】
根据安培定则知a导线在M点的磁感应强度垂直纸面向外，大小为 ，N点的磁感应强度垂直直面向内，大小为，b导线在M点的磁感应强度水平向右，大小为，在N点的磁感应强度水平向左，大小为，由磁场的叠加可知，M、N两点磁感应强度方向相反，N点的磁感应强度大小为
故BD正确，AC错误。
故选BD。
15．BC
【分析】
根据右手螺旋定则确定两根导线在a、b、c、d四点磁场的方向，根据平行四边形定则进行矢量叠加．
【详解】
A．根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；
B．由右手定则可知，M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下，则a点磁感应强度的方向垂直MN向下；M、N处导线在c点产生的磁场大小相等，方向分别垂直cM向下，垂直cN向下且关于直线cd对称，由平行四边形法则可得，c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下，故B正确；
C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向垂直MN向下，d处的磁场方向垂直MN向下，磁感应强度方向相同，且合磁感应强度大小相等，故C正确；
D．M在a处产生的磁场方向垂直MN向下，在b处产生的磁场方向垂直MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直MN向下，b处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁感应强度的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故D错误．
【点睛】
本题考查了比较磁感应强度大小由于方向关系问题，解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流与其周围磁场方向的关系，会根据平行四边形定则进行合成．
16．见解析；
【详解】
以磁带为例，认识磁记录的原理：磁带为一具有磁性敷层的合成树脂长带，用于记录声音和影像．录制时，磁带通过一块电磁铁(磁头)产生的磁场随声音或影像信号的改变而改变．当磁带上的磁性颗粒通过磁头时，变化的磁场会移动磁性颗粒，于是就“写入”了一串相关磁性变化的信息．当播放录制内容时，磁带再次通过磁头，磁带上磁性颗粒的排列方式使通过磁头的电流与录制时的电流一致．如果破坏磁性粒子的排列方式，则可将所录制的内容清除掉．
17．A、C两处小磁针N极向右转；B、D、E处小磁针N极向左转，最后如上图所示．
【详解】
试题分析：利用安培定则判断出通电螺线管周围磁场方向，然后根据小磁针静止时N极所指的方向和磁感线的方向一致，从而判断出小磁针静止时方向．
根据安培定则可知通电螺线管N极在左端，因此沿轴向内部磁场方向水平向左，外部磁感线由N极指向S极；小磁针N极的指向与磁场同向，故A小磁针N极向右转动；B小磁针N极向左转动；C小磁针N极向右转动；D中小磁针N极向左转动；E中小磁针N极向左转动．
点睛：本题主要考查了通电螺线管周围磁场方向，注意磁感线是闭合曲线，外部从N极到S极，内部从S极到N极．