5.1磁场及其描述课后练习（word版含答案）

5.1磁场及其描述
一、选择题（共15题）
1．关于图所示的磁场，下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线能相交
B．磁场方向与小磁针静止时北极指向一致
C．a、b两点在同一磁感线上位置不同，但它们的强弱相同
D．若知道磁感应强度B与线圈的面积S，则可求出穿过这个面积的磁通量
2．关于磁感线的叙述，不正确的是（　　）
A．磁感线从磁体的S极出发到N极终止
B．磁感线是闭合的曲线
C．磁场中某点的磁场方向即该点处沿磁感线的切线方向
D．磁感线是用来形象描述磁场强弱与方向的一些假想的线
3．下列与磁场有关的物理概念中，错误的是（　　）
A．磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小
B．磁感应强度的方向跟放入磁场中的受磁场力作用的电流方向有关
C．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，是矢量
D．磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向有关，而与放入磁场中的受磁场力作用的电流无关
4．下列关于磁感应强度的说法中，错误的是（　　）
A．磁感应强度是矢量
B．在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉
C．磁感应强度是标量
D．磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小
5．下列说法中正确的是（　　）
A．磁感应强度的方向就是小磁针N极所受磁场力的方向
B．运动的物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能也一定变化
C．电场中某点电势越高，电荷在该点具有的电势能越大
D．由于月球表面的重力加速度是地球表面的，所以同一物体从地球移到月球表面，其惯性减小
6．如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为零，则下列说法中正确的是（　　）
A．直导线中电流方向是垂直纸面向外
B．c点的实际磁感应强度为2T
C．d点实际磁感应强度为2T，方向斜向下，与B夹角为
D．以上均不正确
7．如图所示，直角三角形abc，∠a=60°，通电长直导线分别放置在a、b二点。二根导线中的电流大小分别为I、3I，方向均垂直纸面向里。通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度，其中I表示电流强度，r表示该点到导线的距离，k为常数。已知a点处导线在c点产生的磁感应强度大小为B0，则c点的磁感应强度大小为（　　）
A．B0 B．2B0 C． D．4B0
8．磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是　　
A．磁体的吸铁性
B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律
D．磁场具有方向性
9．在物理学的研究中科学家使用了许多研究方法，如控制变量法、等效法、类比法、理想模型法、微元法等等，这些方法对我们学好物理有很大帮助，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（　　）
A．为研究磁场强弱而引入的电流元，利用了等效法
B．在研究磁场时，用假设的磁感线来描述真实的磁场，这利用的是类比法
C．在探究电阻与材料、长度和横截面积三者之间的关系时应用了控制变量法
D．在电路中，可以用几个合适的小电阻串联来代替一个大电阻，这利用了类比法
10．如图所示，三根平行的长直通电导线分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直。若每根通电导线中均通有电流I，则在斜边中点O处沿平行于每根导线方向放置一小段通电直导线后，该小段通电导线（　　）
A．不受磁场力作用
B．所受磁场作用力是每根长直通电导线对其产生磁场作用力的3倍
C．所受磁场作用力的方向与斜边夹角正切值为
D．所受磁场作用力的方向与斜边夹角为90°
11．以下关于矢量和单位制的说法中正确的是（　　）
A．长度属于基本单位
B．磁通量有正负、有方向，是矢量
C．力是矢量，牛顿（）属于国际单位制中的单位
D．能量是标量，焦耳（）属于国际单位制中的基本单位
12．关于电场和磁场，下列说法中正确的是（ ）
A．电场和磁场不是实际存在的，是人们想象假设出来的
B．电场和磁场的观点是库仑首先提出来的，并得到物理学理论和实验的证实和发展
C．磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中所受力的方向
D．电场强度是电场本身的性质，与试探电荷的电量及其所受电场力大小无关
13．下列有关磁感应强度的说法中，错误的是（　　）
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量
B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C．若有一小段长为L、通以电流I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是
D．由定义式B＝可知，电流I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小
14．下列关于电场线和磁感线的说法正确的是（　　）
A．电场线和磁感线都是电场、磁场中实际存在的线
B．磁场中两条磁感线—定不相交，但复杂电场中的电场线是可以相交的
C．电场线是不闭合曲线，而磁感线是闭合曲线
D．电场线某点的切线方向表示该点电场方向，磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向
15．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
二、填空题
16．某磁场的磁感线如图所示。图中的M点和P点相比___点的磁感应强度较大，它们的磁场方向___填“相同”、“不相同”
17．地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，其间有一个交角，叫做___________．
18．在匀强磁场中，一小段长为10cm的通电导线，电流为5A ， 这条导线与磁场方向垂直时，受到的安培力为1N ， 则磁感应强度B的大小为________T ．
19．某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×10-5T竖直分量是4.0×10-5T，则地磁场磁感应强度的大小为_________，方向为 ___________，在水平面上，面积为5m2的范围内，地磁场的磁通量为 ____________Wb．
三、综合题
20．长2cm的通电直导线垂直于大小、方向恒定的磁场的方向放置，当通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为N.
（1）该处的磁感应强度B是多大？
（2）若电流不变，导线长度减小到1cm， 则它在磁场中受到的力F和该处的磁感应强度B各是多大？
（3）若导线长度不变，电流增大为5A， 则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多大？
（4）若让导线与磁场方向平行，该处的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？
21．如图所示，矩形导线框abcd的一半处在磁感应强度的足够大的匀强磁场中，线框ab边长为10cm，bc边长为20cm，求：
（1）线框在图示位置的磁通量。
（2）以线框的ab边为轴，转过30°时，它的磁通量。
（3）以通过b点的与线框平面垂直的线为轴，线框平面逆时针转过60°，它的磁通量。
22．面积为0.5m2的矩形线圈处于磁感应强度为3T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，穿过该线圈的磁通量是多少 如果转动线圈使线圈平面与磁场方向夹角为60°（如图），穿过该线圈的磁通量又是多少
23．如图所示，在边长为L的正方形顶点a有一质量为m、电荷量为q的离子源，持续不断地在单位时间内向正方形区域发射n个速率均为v的离子，这些离子沿角度均匀分布．在正方形区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，使得所有离子均能垂直cd边射出，且沿边长ab发射的离子恰好从c点水平射出．在正方形右侧平行于cd 放置一接地金属板M，其上有一沿y轴可移动的、长度为L/2的窗口，允许离子通过．在极板M右侧存在边长也为L的正方形区域，设置一匀强磁场，其方向与左侧磁场相同，使通过窗口的离子都汇集到位于边长中点S的收集器中，不计重力和离子间相互作用．
（1）判断离子带电量的正负；
（2）求左右两区域磁感应强度的大小及磁场区域的最小面积；
（3）单位时间内收集器中离子收集率与窗口中心位置坐标y之间的关系．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．磁感线不是磁场中真实存在的曲线，而是人为加上去的，它可以形象地描述磁场，闭合曲线，但不相交，且通过疏密来体现磁场强弱，因此a点磁感应强度大于b，故AC错误；
B．磁场方向的规定：磁场中某点的磁场方向与放在该处的小磁针N极所指的方向相同，故B正确；
D．知道磁感应强度B与线圈的面积S，且两者垂直时，则才可求出穿过这个面积的磁通量，若不垂直，必须知道两者的夹角才能算出线圈的磁通量，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
AB．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，磁感线是闭合的曲线，没有起点，也没有终点，故A错误，符合题意；B正确，不符合题意；
C．磁场中某点的磁场方向即该点处沿磁感线的切线方向，故C正确，不符合题意；
D．磁感线是用来形象描述磁场强弱与方向的一些假想的线，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．B
【详解】
A．磁感线的切线方向表示磁场的方向，其疏密表示磁感应强度的大小，选项A正确，不符合题意；
B．磁感应强度的方向是由磁场本身决定的，与放入磁场中的受磁场力作用的电流方向无关，选项B错误，符合题意；
C．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，是矢量，选项C正确，不符合题意；
D．磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向有关，而与放入磁场中的受磁场力作用的电流无关，选项D正确，不符合题意；
故选B。
4．C
【详解】
磁感应强度是矢量，有大小和方向，选项A正确，C错误； 在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，选项B正确；磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小，磁感线越密集，磁感应强度越大，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C.
5．A
【详解】
A．某处磁感应强度的方向就是该处小磁针静止时北极所指的方向，也可以是小磁针N极的受力方向，故A正确；
B．运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能不一定要变化，比如匀速圆周运动，故B错误；
C．根据电势能公式Ep=qφ知，正电荷在电势越高的地方，其电势能越大，负电荷在电势越高的地方，其电势能越小，故C错误；
D．惯性与质量有关，物体从地球搬到月球的质量不变，所以惯性不变，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
A．题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的，磁场中任一点的磁感应强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量。a处磁感应强度为0，说明直导线电流在该处产生的磁感应强度大小与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，可得直导线中电流方向应是垂直纸面向里，A错误；
BD．在圆周上任一点，由直导线电流产生的磁场的磁感应强度大小均为B=1T，方向沿圆周切线方向，可知c点的磁感应强度大小为2T，方向向右，B正确，D错误；
C．通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向下，根据磁场的叠加原理可得d点的磁感应强度大小为T，方向与B成45°角斜向右下方，C错误。
故选B。
7．B
【详解】
设ac间距为r，由几何知识知bc间距为r，用右手螺旋定则判断通电直导线a在c点上所产生的磁场方向水平向左，大小是
用右手螺旋定则判断通电直导线b在c点上所产生的磁场方向竖直向下，大小
根据矢量的合成法则，结合三角知识关系，则有：各通电导线在c点的合磁感应强度大小为
故ACD错误，B正确；
故选B。
8．B
【详解】
磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，就会使水雷中的小磁针发生转动，而触发水雷发生爆炸．故B正确，ACD错误；
9．C
【详解】
A．为研究磁场强弱而引入的电流元，利用了微元法，A错误；
B．在研究磁场时，用假设的磁感线来描述真实的磁场，这利用的是理想模型法，B错误；
C．在探究电阻与材料、长度和横截面积三者之间的关系时应用了控制变量法，C正确；
D．在电路中，可以用几个合适的小电阻串联来代替一个大电阻，这利用了等效法，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．由题意可知，三平行的通电导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向如图
根据电场的叠加原理得
由于该小段通电导线与磁场垂直，所以受磁场力作用，A错误；
B．根据安培力公式
F=BIL
得所受磁场作用力是每根长直通电导线对其产生磁场作用力的倍，B错误；
CD．设磁场方向与斜边的夹角为α，由上图根据几何关系有
又根据左手定则，安培力与合磁场垂直，所以其所受磁场作用力的方向与斜边夹角与磁场方向与斜边夹角互余，故其角度正切值为，C正确，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．长度属于基本物理量，A错误；
B．磁通量虽然有正负，但它是标量，B错误；
C．力是矢量，牛顿（）属于国际单位制中的单位，C正确；
D．能量是标量，焦耳（）属于国际单位制中的导出单位，D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A.电场和磁场是客观存在的，电场线和磁感线是人们想象假设出来的，故A错误；
B.电场和磁场的观点是法拉第首先提出来的，并得到物理学理论和实验的证实和发展， 故B错误；
C. 磁感应强度的方向与通电导线在磁场中所受力的方向无关，通电导线与磁场垂直时，不受安培力，故C错误；
D. 电场强度是电场本身的性质，与试探电荷的电量及其所受电场力大小无关，故D正确；
13．BCD
【详解】
A．磁感应强度是用来表示磁场强弱和方向的物理量，A正确，不符合题意；
B．当通电导体与磁场平行时，导体也不受磁场力，但是磁感应强度不为零，B错误，符合题意；
C．长为L、通以电流I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，只有当导体与磁场垂直时，该处磁感应强度的大小才是，C错误，符合题意；
D．磁感应强度与放入磁场中的电流的大小、导体的长短无关，D错误，符合题意。
故选BCD。
14．CD
【详解】
A．电场线与磁感线分别是为了形象地描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，故A错误；
B．电场线和磁感线的切线方向均表示相应的场强方向，所以两种场线都不会相交，故B错误；
C．电场线起始于正电荷或无限远处，终止于无限远处或负电荷，而磁感线在磁体外部由极指向极，在磁体内部由极指向极，组成闭合曲线，故C正确；
D．电场线和磁感线上每一点的切线方向都和该点场的方向一致，故D正确。
故选CD。
15．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。
16． M 不相同
【详解】
磁感线的疏密代表磁场的强弱，磁感线越密的地方场强越强，故M点的磁感应强度较大；
磁感线的切线方向即为磁场的方向，由图可知M与N点的磁场的方向不同。
17．地磁偏角
【详解】
试题分析：地球的地理两极与地磁两极并不完全重合，其间有一个交角，叫做地磁偏角．
18．2
【详解】
根据安培力公式知，
当时，，即，
可得匀强磁场的磁感应强度为：.
19． 5.0×10-5T， 与竖直方向成37o； 2.0×10-4
【详解】
根据题意可知，依据合成法则，则有：，，故方向为与竖直方向成，因不知是在南半球还是北半球，故可能斜向下，也可能斜向上；在水平面上，面积为的范围内，磁场的磁通量为：．
20．（1）0.1T；（2）N，0.1T；（3）N，0.1T；（4）0.1T，0。
【详解】
（1）根据磁感应强度的定义
（2）匀强磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，不因导线长度的改变而改变，因此B=0.1T
导线长度减小到1cm，则它所受磁场力
（3）匀强磁场中某点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此B=0.1T
电流增大为5 A，则它所受磁场力
（4）磁感应强度B是磁场本身的性质，与F、I、L无关
若导线与磁场方向平行，磁感应强度不变，即B=0.1T，则磁场力为0
21．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）通过某一面的磁通量，可理解为穿过该面的磁感线根数，在题设条件下，此磁感线根数显然应等于磁通密度B（通过单位面积的磁感线根数）与磁场面积的乘积，故有
（2）将视图改画成如图所示，注意到穿过磁感线面积的投影与（1）一样，所以
（3）按题意作出示意图如图所示
可以看出，转过后，整个线框恰好全进入磁场区，这时有
22．1.5Wb， 1.3Wb
【详解】
因线圈平面与磁场方向垂直，所以
因线圈平面与磁场方向夹角为60°，即与垂直于磁场方向投影面的夹角为30°，所以
23．（1）负电；（2）左侧区域磁感应强度的大小，左侧磁场区域的最小面积；右侧区域磁感应强度的大小，右侧磁场区域的最小面积；（3）分段讨论见解析
【详解】
（1）由离子的偏转方向和左手定则，可判断离子带负电．
（2）沿边长ab发射的离子恰好从c点水平射出可知，离子在磁场中运动的半径R1=L，根据牛顿第二定律qvB1=m
左侧区域磁感应强度的大小
左侧磁场区域的最小面积
离子在右侧区域的运动半径R2=，右侧区域磁感应强度的大小
右侧磁场区域的最小面积
（3）离子出射区间宽度为L/2，需要分段讨论：
当yL，
=0
当时
当时
当时
答案第1页，共2页