13.1磁场磁感线课后练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

13.1磁场磁感线
一、选择题（共15题）
1．电流的磁效应揭示了电与磁的关系。下面四幅图中描述磁场方向与电流方向之间的关系，其中磁感线分布正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，相互平行的两根通电直导线，通过方向相同的电流时，它们将（ ）
A．相互吸引
B．相互排斥
C．一会儿吸引，一会儿排斥
D．彼此不发生相互作用
3．在物理学史上，首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是（　　）
A．安培 B．法拉第 C．伏打 D．奥斯特
4．如图所示，螺线管两端通入大小及方向随时间周期性变化的电流，沿着螺线管轴线方向有一正电荷射入，则该正电荷在螺线管内将做
A．加速直线运动
B．匀速圆周运动
C．匀速直线运动
D．往返运动
5．长直导线中分别通以如图所示的电流，则下面说法中正确的是（ ）
A．图①所示电流周围的磁场是匀强磁场
B．图②所示电流周围的磁场是匀强磁场
C．图③所示电流周围各点的磁场在0～t1时间内与t1～t2时间内方向相反
D．图④所示电流周围的磁场先变强再变弱，磁场中各点的磁场方向不变
6．下列关于物理历史事实或事例的说法中，正确的是（　　）
A．安培提出分子电流假说解释自然界的磁现象
B．圆周运动的合外力方向必须指向圆心
C．静止站在广场上的某同学受到三个力的作用，分别是重力、支持力和万有引力
D．法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电和磁的联系
7．关于磁场，下列说法正确的是（ ）
A．磁场是存在于磁体或电流周围的一种特殊物质
B．磁场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型
C．磁体周围分布的磁感线就是磁场
D．磁体间的相互作用是通过电流作媒介发生的
8．某同学在赤道附近做“探究通电直导线产生的磁场”实验时，先在水平实验台上放置一枚小磁针，发现小磁针N极指北，然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方，当通入恒定电流时，发现小磁针静止时的N极指向为北偏西60°，他通过查阅资料知当地的地磁场磁感应强度为B，则通电导线产生的磁场在小磁针所在处的磁感应强度和通入的电流方向为（　　）
A．2B，由南向北 B．2B，由北向南
C．，由南向北 D．，由北向南
9．我国是最早在航海时使用指南针的国家。关于指南针，下列说法正确的是（　　）
A．指南针可以只有一个磁极
B．奥斯特由通电导线能使指南针发生偏转的现象，发现了电流的磁效应
C．指南针放置在地面上静止时，它的N极指向地理南极附近
D．虽然火星没有地球那样的全球性磁场，但指南针仍能在火星上工作
10．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（　　）
A．丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，终于发现了电磁感应现象
B．牛顿最先测出了引力常量
C．安培总结出了定则，可用来判断通电导线周围磁场方向
D．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
11．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，下列说法正确的是
A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
B．地磁场的磁感线是“有头有尾”的，由地磁北极射出，射入地磁南极
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负电宇宙射线有向东的作用力
12．如下左图所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )
A． B．
C． D．
13．下列各图中，小磁针的指向正确的是（　　）
A． B．
C． D．
14．下列说法正确的是（ ）
A．有磁必有电，有电必有磁
B．一切磁现象都起源于电荷的运动
C．一切磁作用都是运动电荷通过磁场产生的
D．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的
15．特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流和，。、、三点连线与两根导线等高并垂直，点位于两根导线间的中点，、两点与点距离相等，点位于点正下方。不考虑地磁场的影响，则（　　）
A．、点处的磁感应强度大小相等
B．、点处的磁感应强度大小不相等
C．、点处的磁感应强度方向相同
D．、点处的磁感应强度方向相同
二、填空题
16．磁极间相互作用的规律是：同名磁极相互_________ ，异名磁极相互__________ 。
17．地球是个大磁场，在地球上，指南针能指南北是因为受到________的作用．人类将在本世纪登上火星．目前，火星上的磁场情况不明，如果现在登上火星，你认为在火星上的宇航员能依靠指南针来导向吗？________(选填“能”、“不能”或“不知道”)
18．判断下列说法正确还是错误。
（1）天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。( )
（2）磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。( )
（3）电流与电流的相互作用是通过电场产生的。( )
（4）磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。( )
（5）一环形电流产生的磁场，环内的磁感线与环外的磁感线数目相等。( )
19．某同学在做“探究通电直导线产生的磁场”实验时，先在水平实验台上放置一枚小磁针，发现小磁针N极指北，然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方，并通入恒定电流，发现小磁针的N极稳定后指向为北偏西45°，已知当地的地磁场磁感应强度的水平分量为大小B，则通电导线产生的磁场在小磁针所在处的磁感应强度大小为______，通入的电流方向为______（填“由南向北”或“由北向南”）。
三、综合题
20．如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
21．如图所示，A为橡胶圆盘，其盘面竖直B为紧贴A的毛皮，在靠近盘的中轴上有一个小磁针静止于图示位置。当沿图中箭头的方向转动把手C时，小磁针将发生什么现象？
22．如图所示，一个课外物理兴趣小组通过实验研究通电螺线管中心轴线上磁感应强度的分布规律。他们将磁传感器从螺线管外部，沿轴心线逐步向内部移动，绘制出磁感应强度与相对距离关系的图线，改变通电螺线管中的电流，重复实验操作，得到不同电流下A、B两条曲线，如图所示。
（1）由图所示的图像可知，通电螺线管内部的磁感应强度具有什么特点？
（2）比较图线A、B所对应的电流大小关系，并说明理由。
23．在如图所示的四幅图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．根据安培定则可知，因电流方向向上，导线右侧磁场方向垂直向里，而左侧则是垂直向外，故A正确；
B．同理，根据安培定则，右手弯曲的四指与电流环绕方向一致，则大拇指向左，即螺线管内部磁场方向应该为由右向左，故B错误；
C．同理，根据安培定则，右手弯曲的四指与电流环绕方向一致，则大拇指向左，则环形导线内部磁场方向从右向左，故C错误；
D．因电流竖直向下，依据安培定则可知，磁场方向应该是俯视顺时针方向，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
根据通电直导线产生磁场的特点,两条导线周围都产生圆形磁场,而且磁场的走向相同.在两条导线之间磁场方向相反.这就好像在两条导线中间放置了两块磁铁,它们的N极和S极相对,S极和N极相对.因为异名磁极相吸,这两条导线会产生吸引力.故选A.
3．D
【详解】
奥斯特最早发现了通电导线周围存在着磁场。故D正确，ABC错误。
故选D。
4．C
【详解】
由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线，与电子的运动方向平行，则电子在磁场中不受洛伦兹力，电子重力又不计，则电子做匀速直线运动．故C正确、ABD错误．故选C．
点睛：本题关键是了解通电螺线管磁场方向特点．当带电粒子与磁场方向平行时不受洛伦兹力．
5．D
【详解】
A．图①是恒定电流，则电流周围产生稳定的磁场，而不是匀强磁场．故A错误；
B．图②是均匀变化的电流，则其周围的磁场是变化的，而不是稳定的．故B错误；
C．图③电流大小在0～t1时间内均匀增加，而在t1～t2时间内均匀减小，但方向却没有变化．所以产生的磁场方向也不会变化．故C错误；
D．图④电流大小先增后减，则磁场也先增后减，且方向不变．故D正确；
故选D.
6．A
【详解】
A．安培为解释自然界的磁现象提出分子电流假说，故A正确；
B．只有匀速圆周运动的合外力方向才始终指向圆心，非匀速圆周运动则不是，故B错误；
C．站在地面上的人受两个力的作用分别是万有引力和支持力，重力只是万有引力的一个分力，故C错误；
D．奥斯特发现电流的磁效应，揭示了电和磁的关系，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】
AB．根据磁场的定义可知场是存在于磁体或电流周围的一种特殊物质，不是理想化模型，故A正确，B错误；
C．磁体的周围存在磁场，而磁感线是假想的，故C错误；
D．磁体间的相互作用是通过磁场作为媒介产生的，故D错误。
故选A。
8．C
【详解】
发现小磁针的N极指向为北偏西60°，则电流在小磁针处的磁场方向向西，大小是
B′＝B tan60°＝B
由安培定则可知，电流的方向由南向北。
故选C。
9．B
【详解】
A．磁极总是成对出现的，不可能单独存在，指南针不可能只有一个磁极，故A错误；
B．奥斯特由通电导线能使指南针发生偏转的现象，发现了电流的磁效应，故B正确；
C．指南针放置在地面上静止时，它的N极指向地磁S极，地磁S极在地理北极附近，故C错误；
D．指南针在地磁场的作用下，总是指向南北；火星没有地球那样的全球性磁场，指南针不能在火星上工作，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，终于发现了电流周围存在着磁场，A错误；
B．卡文迪许最先测出了引力常量，B错误；
C．安培定则是用来判断通电导线周围产生的磁场方向的， C正确；
D．奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A.地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，且地球内部也存在磁场，由地磁场的南极指向地磁场的北极，故A符合题意；
B.磁感线是闭合的，在地球外部由地磁北极射出，射入地磁南极，在内部，由地磁南极指向地磁北极，故B不符合题意；
C.只有在赤道表面，地磁场方向与地面平行，故C不符合题意
D.赤道平面上的地磁场方向由南指向倍，根据左手定则可知带负电的粒子受到向西的磁场力，故D不符合题意
12．C
【详解】
通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，根据磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小．
解：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，因此根据磁感线的分布，再由磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小可知，
因为ab线段的长度大于通电螺线管的长度，由条形磁铁磁感线的分布，可知应该选C，如果ab线段的长度小于通电螺线管的长度，则应该选B．
由于足够长的直线ab，故C选项正确，ABD错误；
故选C
13．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。
14．BC
【详解】
试题分析：电流或运动的电荷才会产生磁场，静止的电荷不产生磁场，A错误；一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用，B、C正确；变化的电场能够产生磁场，而永久磁铁的磁场也是由运动的电荷（分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流）产生的．故D错误；故选BC．
15．BD
【详解】
A．b处磁场的电流在b处的磁场，而d处则为和在此处的合磁场，且d距离两导线的距离未知，因此磁场大小无从比较，A错误；
B．电流等效为和，有对称性可知左右导线电流大小相等时在、点出的磁感应强度相等，因此只需要比较的电流在、点处的磁场大小，明显c处更大，故B正确；
CD．由安培定则可知和在点产生的磁感应强度方向相同，都是竖直向下，在点产生的磁感应强度方向都是竖直向上，在点的磁感应强度方向竖直向上，在点的磁感应强度方向竖直向上，且因为，所以点的合磁场的磁感应强度方向向下，故C错误，D正确。
故选BD。
16． 排斥 吸引
【详解】
磁极间相互作用的规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
17． 地磁场； 不知道
【详解】
南针能指南北是由于地球是个大磁体，指南针受到了地磁场的作用，火星上的磁场情况不明，故无法知道是否能依靠指南针来导向．
18． 正确 错误 错误 错误 正确
【详解】
（1）天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体，该说法正确；
（2）磁场看不见、摸不着，但是磁场是真实存在的，磁感线是人们假想的，实际并不存在。该说法错误；
（3）电流与电流的相互作用是通过磁场产生的，该说法错误；
（4）磁感线可以用细铁屑来显示，但是磁感线不是真实存在的，该说法错误；
（5）一环形电流产生的磁场，环内和环外磁感线是闭合的，则环内的磁感线与环外的磁感线数目相等，该说法正确。
19． B 由南向北
【详解】
通电导线产生的磁场在小磁针所在处的磁感应强度大小为
B1=Btan45°=B
由左手定则可知，通入的电流方向为由南向北。
20．；
【详解】
试题分析：在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积．当线圈以ab为轴从图中位置转过30°和60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积．
由图可知，开始时线圈有一半在磁场中，则转过30度和60度时，线圈在磁场中的有效面积不变，均为原线圈面积的一半，则说明穿过线圈的磁通量均为．
21．当转动把手时，A盘边缘处与毛皮摩擦而带有负电荷，随盘做圆周运动形成一个环形电流，电流方向与盘转动方向相反。因为电流周围产生磁场，故对小磁针有力的作用，根据安培定则可知，环形电流的磁场方向沿垂直圆盘平面的中心轴的方向向外，所以小磁针的N极将发生偏转，即小磁针的N极沿垂直盘面的轴向外背离圆盘，S极沿垂直盘面的轴向里指向圆盘。
22．（1）由图知通电螺线管中沿轴线上各点磁感应强度分布的特点为：通电螺线管边缘两侧轴线上各点的磁感应强度随d的增大先增大后减小；通电螺线管中轴线上中心附近对称点的磁感应强度大小基本相等，则通电螺线管管内中部磁场近似为匀强磁场。
（2）由无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度
B = k
可知导线到这一点的距离一定，电流越大产生的磁感应强度越大，由于该物理兴趣小组研究的是通电螺线管中心轴线上磁感应强度的分布规律，则可将通电螺线管看作无数根通电导线组成，而导线到中心轴线上某一点的距离可视为一定，则由图可看出A在通电螺线管中轴线上中心附近对称点的磁感应强度比B的大，则说明A所对应的电流大于B所对应的电流。
23．
【详解】
（1）在图（1）中，已知小磁针静止时N极的指向，由直线电流的安培定则，可知直线中的电流方向向下，如图所示。
（2）在图（2）中，已知小磁针静止时N极的指向，由环形电流的安培定则，可知环形电流方向从左向右看是顺时针方向，如图所示。
（3）在图（3）中，已知螺线管内小磁针静止时N极的指向，由通电螺线管的右手螺旋定则可知，螺线管中的电流方向从左端导线流入，右端导线流出，如图所示。
（4）在图（4）中，已知磁感线的方向，由安培定则可知，环形电流方向沿逆时针方向，如图所示。