5.2磁场的描述 学科素养提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word 含答案）

5.2磁场的描述 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．研究发现通电长直导线周围的磁场与电流强度成正比，与到导线的距离成反比，如图，两根互相垂直的长直导线a、b放置于同一水平面内，a通以向上的电流，b通以向左的电流，b中电流是a中电流的两倍，A、B是平面内的两点．A点到63导线a的距离为，到导线b的距离为r，B点到导线a的距离为r，到导线b的距离为，若B点的磁感应强度大小为，则A点的磁感应强度为（　　）
A．，方向与B点的磁感应强度方向相反
B．，方向与B点的磁感应强度方向相同
C．，方向与B点的磁感应强度方向相反
D．，方向与B点的磁感应强度方向相同
2．如图所示，两根垂直纸面平行放置的长直导线a和b，通有大小相等、方向相反的电流。在纸面内与a、b等距处有一点c，O为ab的中点。下列说法正确的是（　　）
A．O点处的磁感应强度为零
B．O、c两点处的磁感应强度方向相反
C．O、c两点处的磁感应强度大小相等
D．O、C两点处的磁感应强度大小不等，且BO>BC。
3．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
4．三根通电长直导线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
5．如图所示，在软铁芯上绕有图示绕法的线圈，在其右端放一小磁针，小磁针的N极（　　）
A．受到向右的磁场力 B．受到向左的磁场力
C．受到向里的磁场力 D．不受磁场力
6．有两根长直导线、互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内，点为两根导线连线的中点，、为的中垂线上的两点，它们与的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流，已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度的大小与该点到通电导线的距离成反比。则下列关于线段上各点的磁感应强度的说法正确的是（　　）
A．点和点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．点和点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段上各点的磁感应强度都不可能为零
D．若在点放一小磁针，静止时其北极沿指向点
7．如图，绝缘的水平面上，两固定的相互平行的长直导线中通以相同的电流I，O点与两导线在同一平面内且到两导线的距离相等，关于O点磁感应强度的大小和方向，下列说法正确的是（　　）
A．大小为0 B．大小不为0
C．方向垂直纸面向里 D．方向垂直纸面向外
8．下列说法正确的是（　　）
A．图甲，活塞式抽水机是利用了空气流速大的地方压强小的原理制作而成
B．图乙，第一位用望远镜观察太空的科学家是伽利略，望远镜中看到的是天体的虚像
C．图丙，人站在地上接触到火线，空气开关会切断电流，起保护人的作用
D．图丁，此原理是通电导体在磁场中受力运动，可以用于制作电磁继电器
9．在物理学发展历程中，一些科学研究成果极大地推动了人类文明的进程。下列叙述中不符合史实的是（　　）
A．欧姆通过实验研究了导体两端电压与电流的定量关系，并总结出欧姆定律
B．法拉第发现了磁能生电的现象，并发明了人类的第一台直流发电机
C．密里根通过油滴实验，第一次比较精确的测定了元电荷e的数值
D．奥斯特根据环形电流的磁场和小磁针的磁场的相似性，提出了分子电流假说
10．关于磁感应强度的定义式的理解，正确的是（　　）
A．磁感应强度B的方向与小磁针静止时S极的指向相反
B．磁感应强度B的方向由安培力F的方向决定
C．磁感应强度B的大小与磁场力F成正比，与电流强度I和导线长度L乘积成反比
D．在匀强磁场中任何位置的通电导线所受磁场力F与电流强度和导线长度的乘积IL的比值都是相同的
11．如图；一根通电直导线垂直放在磁感应强度的匀强磁场中，以导线中心O为圆心的圆周上有a、b、c三点；a、b两点连线为直径且与磁场方向垂直，Oc与磁场方向平行。已知a点的磁感应强度为O，则（　　）
A．b点的磁感应强度为0
B．c点的磁感应强度为0
C．b点的磁感应强度为2T；与B方向相同
D．c点的磁感应强度为T；与B方向相同
12．如图所示，为菱形，其位于磁感应强度大小为的匀强磁场中，两长直导线位于P和Q且垂直于纸面固定放置，若在两导线中均通有垂直于纸面向里的电流I，a点处的磁感应强度为零．则b点处磁感应强度的大小为（　　）
A．0 B． C． D．
13．下列有关磁场的说法，正确的是（　　）
A．磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场
B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同
D．在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同
14．如图所示，两根通电长直导线A、B垂直于纸面固定放置，二者之间的连线水平，电流均垂直于纸面向里，导线A中电流是导线B中电流的2倍，此时导线A受到的磁场作用力大小为F，而在导线A、B的正中间再放置一根与导线A、B平行共面的通电长直导C线后，导线A受到的磁场作用力大小变为2F（方向或左或右），则导线B受到的磁场作用力大小和方向可能为（通电直导线产生的磁场大小和到导线的垂直距离有关，距离相等，大小相等）（　　）
A．大小为，方向水平向右 B．大小为，方向水平向左
C．大小为，方向水平向右 D．大小为，方向水平向左
15．下列各图中，小磁针的指向正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、解答题
16．如图所示，水平长直导线MN中通以从M到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方。开始时线圈内不通电流，两细线的张力均为F；当线圈中通过的电流为I时，两细线的张力均减小为F'。
（1）请判断该线圈中通过的电流方向；
（2）当线圈中电流变为多大时，两细线内的张力均为零。
17．一个电子在平行于纸面的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，在垂直于圆轨道所在平面并穿过圆心的直线上有一点A，试确定并绘图表示A点的磁感应强度的方向。
参考答案
1．C
【详解】
根据题意，通电长直导线周围的磁场与电流强度成正比，与到导线的距离成反比可知，磁感应强度的关系式为
根据安培定则，长直导线a在B点产生的磁感应强度垂直直面向外，长直导线b在B点产生的磁感应强度垂直直面向外，设a中的电流强度为I，则b中的电流强度为，所以B点的磁感应强度为
根据安培定则，长直导线a在A点产生的磁感应强度垂直直面向里，长直导线b在A点产生的磁感应强度垂直直面向里，所以A点的磁感应强度为
方向与B点的磁感应强度方向相反，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．根据右手螺旋定则，a导线在O点产生的磁场方向竖直向上，b导线在O点产生的磁场方向竖直向上，合成后磁感应强度方向向上，则不等于0，故A错误；
BCD．根据离导线越近，磁感应强度越强，结合矢量的合成法则，则O、c两点处的磁感应强度大小不等，且BO＞Bc，方向相同，故BC错误，D正确。
故选D。
3．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。
4．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。
5．D
【详解】
根据安培定则可知，螺线管的左边产生的磁场水平向右，右边产生的磁场水平向右，且大小相等，故合磁场为零，故小磁针的N极不受磁场力。
故选D。
6．B
【详解】
AB．根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在两点产生的磁感应强度大小相等，如图所示
根据平行四边形进行合成得到，点和点的磁感应强度大小相等，点磁场向下，点磁场向上，方向相反，故A错误，B正确；
C．当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度为零，则知点的磁感应强度为零，故C错误；
D．若在点放一小磁针，静止时其北极垂直指向上，故D错误；
故选B。
7．A
【详解】
根据安培定则可知，左侧导线在O点磁感应强度方向垂直纸面向里，右侧导线在O点磁感应强度方向垂直纸面向外，由于导线中通以相同的电流I，O点与两导线在同一平面内且到两导线的距离相等，则O点磁感应强度为0。
故选A。
8．B
【详解】
A．活塞式抽水机是利用大气压将水从低处抽到高处，故A错误；
B．伽利略是第一位使用望远镜观察太空的科学家，望远镜由物镜和目镜两组透镜组成，物镜成的是倒立、缩小的实像，目镜成的是正立放大的虚像，最终望远镜形成的是虚像，故B正确；
C．人站在地上接触到火线，漏电保护器会检测到漏电从而切断电路，起到保护人的作用，故C错误；
D．图丁中实验的原理是电流的磁效应，可以用于制作电磁继电器，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．欧姆通过实验研究了导体两端电压与电流的定量关系，并总结出欧姆定律，故A正确；
B．法拉第发现了磁能生电的现象，并发明了人类的第一台直流发电机，故B正确；
C．密里根通过油滴实验，第一次比较精确的测定了元电荷e的数值，故C正确；
D．安培根据环形电流的磁场和小磁针的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故D错误。
本题选错误的，故选D。
10．A
【详解】
A．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极的受力方向相同，与S极受力方向相反；故A正确；
B．磁感应强度B的方向与安培力的方向无关；故B错误；
C．磁感应强度是由磁场本身决定的，故F及电流强度I和导线长度L乘积无关；故C错误；
D．通电导线如果平行与磁感线，则导线不受外力；导线的放置方式不同，则受力不同；故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
AC．由题可知，a点的磁感应强度为0，说明通电导线在a点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，同理可得：通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1T，方向水平向右，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为2T，方向与B的方向相同，故A错误，C正确；
BD．据安培定则可知，通电导线在c处的磁感应强度方向竖直向上，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知c点磁感应强度为
方向与B的方向成45°斜向右上，故BD错误。
故选C。
12．D
【详解】
如图所示，P、Q中电流在a点产生的磁感应强度大小相等，即，依题意可知a点处的磁感应强度为零，故匀强磁场的磁感应强度与、的矢量和大小相等、方向相反，根据对称性可知，P、Q中电流在b点产生的磁感应强度的矢量和与匀强磁场大小相等、方向相同，所以b点的磁感应强度应为。
故选D。
13．ABC
【详解】
磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种客观存在的特殊物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用；磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针北极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反（磁场方向的另一种描述方法）。
故选ABC。
14．BC
【详解】
AB．放入导线C后，如果导线A受到的作用力方向向右，则导线C对A的作用力大小为F，方向向右，所以C中电流方向与导线A中电流同向；对导线B，根据力的作用是相互的，所以A对B的作用力大小为F，方向向左，C对B的作用力大小为，方向向左，所以导线B受到的合力大小为，方向水平向左。A错误，B正确；
CD．放入导线C后，如果导线A受到的作用力方向向左，则导线C对A的作用力大小为3F，方向向左，所以C中电流方向与导线A中电流反向；对导线B，根据力的作用是相互的，所以A对B的作用力大小为F，方向向左，C对B的作用力大小为，方向向右，所以导线B受到的合力大小为，方向水平向右。C正确，D错误。
故选BC。
15．BD
【详解】
A．根据安培定则可知环形电流在小磁针处产生磁场的方向为垂直纸面向外，所以小磁针N极应指向垂直纸面向外，故A错误；
B．地磁S极在地球北极附近，所以地球北极上空的小磁针N极应指向地球北极，故B正确；
C．图中小磁针应沿竖直方向，且N极向下，故C错误；
D．根据安培定则可知通电直导线在小磁针处产生磁场的方向为竖直向下，所以小磁针沿竖直方向且N极向下，故D正确。
故选BD。
16．（1）a→b→c→d→a；（2）
【详解】
（1）当线圈中通过的电流为I时，两细线的张力减小，由于通电导线MN在ab处产生的磁场比dc处强，则ab受向上的安培力，且大于cd所受向下的安培力，由安培定则和左手定则判断，线圈中电流一定沿顺时针方向流动，即a→b→c→d→a
（2）当线圈中不通电流时，由平衡条件得
2F=mg
当两细线的张力均为F'时，有
当两细线内的张力均为零时，有
联立解得
17．
【详解】
依题意，电子沿逆时针做匀速圆周运动，电流的方向为顺时针，根据安培定则，A点的磁感应强度BA方向沿着轴线向下。