5.1磁场及其描述 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）必修第三册 5.1 磁场及其描述 同步练习
一、单选题
1．下列关于磁场或电场的说法正确的是（　　）
A．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
B．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零
C．由可知，磁场中某点磁感应强度的大小跟放在磁场中该点的通电导线受力的大小有关
D．丹麦物理学家安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
2．如图所示，在yOz平面的环形金属线圈以坐标系原点O为中心，xOy平面为水平面，地球磁场指向+y方向。位于原点O处的小磁针，可绕 z 轴在xOy平面内自由转动，环形线圈中的电流为16A时，磁针与+x 轴的夹角为37°。已知环形电流环心处的磁感应强度与环形电流强度成正比，则为使磁针与+x 轴的夹角变为53°，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，环形线圈中的电流应该调整为（　　）
A．3A B．9A C．12A D．16A
3．在同一平面内有互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef围成一个等边三角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示。O点为等边三角形的中心，M、N两点分别为O点关于导线ab、cd的对称点。已知O点的磁感应强度大小为B1，M点的磁感应强度大小为B2。若撤去导线ef，保持导线ab、cd中的电流不变，则此时N点的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
4．下列物理量中，均为矢量的一组是（　　）
A．速度、力、电流强度 B．电势、位移、时间
C．电势差、质量、功率 D．加速度、磁感应强度、电场强度
5．英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是（　　）
A．电荷和电荷、通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过电场发生的
B．电荷和电荷、磁体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的
C．电场线和电场线、磁感线和磁感线都不可能相交
D．通过实验可以发现电场线和磁感线是客观存在的
6．如图所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计缓慢向上移动时，弹簧测力计的示数（　　）
A．不变 B．先减小再增大
C．逐渐减小 D．先增大再减小
7．在匀强磁场中，长为10 cm的直导线与磁场方向垂直。当其通有10 A电流时，受到的磁场力大小为0.2 N，则该磁场的磁感应强度大小为（　　）
A．0.01 T B．0.02 T C．0.2 T D．5 T
8．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
9．以下物理量不属于矢量的是（　　）
A．电流 B．磁感应强度 C．电场强度 D．速度变化量
10．如图所示，把一条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。这一现象（　　）
A．最早是法拉第发现的 B．表明利用磁场可以生电
C．表明电流有磁效应 D．磁针N极一定垂直纸面向外转
11．下列物理量单位换算错误的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示，两根互相垂直的绝缘长直导线紧挨放置，导线中分别通有向下和向右的大小相等的电流，正方形abcd分别关于两导线对称。下列说法正确的是（　　）
A．a、b两点的磁感应强度相同 B．a、c两点的磁感应强度相同
C．b、c两点的磁感应强度相同 D．b、d两点的磁感应强度相同
13．如图，在截面为圆的绝缘长管内表面两相互垂直的直径两端分别固定有四根轻质平行长直导线a、b、c、d，导线中通有大小相等的电流I，电流方向如图所示。每根长直导线单独存在时，在圆心O处产生磁场的磁感应强度大小均为（k为常量，r为圆心到导线的距离），则此时O处的磁感应强度大小为（ ）
A． B． C． D．0
14．用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法。下列物理量表达式中均不属于比值法定义的是（　　）
A．电势，电阻 B．电场强度，电流
C．磁感应强度，电容 D．电功率，电势差
15．下列说法正确的是（ ）
A．说明导体电阻与导体两端的电压、通过导体的电流有关
B．由可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关
C．由可知，如果带电荷量为1C的正电荷从点移动到点电场力做功为1J，则两点间的电势差为1V
D．磁感线起始于极，终止于极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷
二、填空题
16．反映磁场的力的性质的物理量是___________，匀强磁场的磁感线是平行的___________直线。
17．磁感线
（1）定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，曲线上每一点的________都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。
（2）特点
①磁感线的________表示磁场的强弱。磁场强的地方，磁感线________；磁场弱的地方，磁感线________。
②磁感线某点的________表示该点磁场的方向。
18．如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线、的对称点，当三根导线中通以大小相等、方向如图的电流时，O点的磁感应强度的大小为B，M点磁感应强度的大小为，则N点磁感应强度的大小为_________；若将导线中的电流撤去，而保持另两根导线中的电流不变，则N点的磁感应强度的大小变为__________．
19．如图所示，线圈面积为，匀强磁场的磁感应强度。在线圈由图示位置顺时针向下转过150°的过程中，通过线圈的磁通量的改变量大小为__________。
三、解答题
20．如图所示的线框，面积为S，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框面成θ角，当线框面转过角时，磁通量变化量为多少？
21．已知通电的长直导线在周围空间某位置产生磁场的磁感应强度大小为B=k，其中I为电流强度，r为该位置到长直导线的距离，k为常数。如图所示，现有通电的两根长直导线分别固定在正方体abcd-efgh的两条边dh和hg上，彼此绝缘，电流方向分别由d流向h、由h流向g，dh中电流是hg中电流大小的一半，dh中的电流在c点产生的磁感应强度为B0。不计导线的粗细，求a、c、e三点的磁感应强度的大小。
22．为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引起的。在图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是哪一个？请简述理由。
23．铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心点的磁场方向如何？
24．查阅资料，简述软磁性材料和硬磁性材料的特点。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大，例如当导线与磁场方向平行时受安培力为零，选项A错误；
B．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零，选项B正确；
C．磁场中某点磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，跟放在磁场中该点的通电导线受力的大小无关，选项C错误；
D．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
根据题意可知
解得
即
故选B。
3．D
【详解】
设每根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小为B0，ef、cd的电流在M点产生的磁感应强度大小都为B'0，则在O点，由于ab在O点产生的磁感应强度与cd、ef在O点产生的磁感应强度方向相反，因此
B1=2B0- B0= B0
在M点有
撤去导线ef后，在N点有
联立各式可得
故选D。
4．D
【详解】
A．速度、力都是有大小又有方向的矢量，电流强度虽有方向，但电流强度运算时不遵守矢量运算法则：平行四边形定则，所以电流强度是标量，故A错误；
B．位移是有大小又有方向的矢量，电势、时间都是只有大小没有方向的标量，故B错误；
C．电势差、质量、功率都是只有大小没有方向的标量，故C错误；
D．加速度、磁感应强度、电场强度都是有大小又有方向的矢量，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．电荷和电荷之间是通过电场发生相互作用，而通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，A错误；
B．电荷和电荷之间是通过电场发生相互作用，磁体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，B错误；
C．电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线也不可能相交，C正确；
D．磁感线和电场线都是人们假想的曲线，实际上电场线和磁感线都是不存在的，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
磁体上磁性强弱并不一样，实验证明，磁体两端（磁极）处的磁性最强，因而铁球在条形磁铁的N极附近缓慢向上移动时，磁场越来越弱，磁体对小球作用力越来越小，故弹簧测力计示数越来越小。
故选C。
7．C
【详解】
根据安培力计算公式
可知
故ABD错误C正确。
故选C。
8．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。
9．A
【详解】
矢量既有大小，又有方向且遵循矢量和成。标量只有大小，没有方向。所以属于矢量的是磁感应强度、电场强度和速度变化量，电流有大小和方向但是计算法则不满足矢量合成是标量。
故选A。
10．C
【详解】
ABC．当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，最早是奥斯特发现的，AB错误，C正确；
D．根据右手螺旋定则，可知通电直导线下方的磁场垂直纸面向里，所以磁针N极垂直纸面向内偏转，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．根据公式
可得
故A符合题意；
B．根据公式
可得
B不符合题意；
C．由公式
可得
C不符合题意；
D．根据公式
可得
D不符合题意。
故选A。
12．B
【详解】
根据安培定则可知，向下的电流在a、b产生的磁场垂直纸面向里，在c、d产生的磁场垂直纸面向外；向右的电流在a、d产生磁场垂直纸面向外，在b、c产生磁场垂直纸面向里。
根据对称性可知两个电流分别在四个点产生的磁场强度大小相等，根据磁场强度的叠加法则可知a、c两点的磁感应强度均为零，b、d两点的磁感应强度大小相同、方向相反。故ACD错误，B正确。
故选B。
13．B
本题以通电直导线产生的磁场为背景，考查磁感应强度的叠加。
【详解】
由题意可知，a、b导线在O点产生的磁感应强度等大反向，合磁感应强度是零，c、d导线在O点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，合磁感应强度是2B0，因此四根固定平行直导线在圆心O处产生磁场的磁感应强度大小为，ACD错误，B项正确。
故选B。
14．B
【详解】
A．电场中某点的电势，电势与电势能无直接关系，是属于比值定义法，导体的电阻由导体本身决定，与和无关，所以属于比值定义法，故A错误；
B．电场强度与两点间的电势差有关，与两点间的距离有关，则不属于比值定义法，电流由、决定，则电流不属于比值定义法，故B正确；
C．磁感应强度等于与的比值，与与无关，属于比值定义法，电容由电容器本身决定，与、无关，所以属于比值定义法，故C错误；
D．功率与和时间无关，所以属于比值定义法，电势差与电场力做功、电荷的电量无关，是其本身的属性，所以属于比值定义法，故D错误。
故选B。
15．C
【详解】
A．导体电阻与导体两端的电压、通过导体的电流无关，A错误；
B．由
可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关，B错误；
C．由公式
可知，如果带电荷量为1C的正电荷从A点移动到点电场力做功为1J，则两点间的电势差为1V，C正确；
D．电场线起始于正电荷，终止于负电荷，磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，在内部则是从S极回到N极，D错误。
故选C。
16． 磁感应强度 等间距
【详解】
[1]反映磁场的力的性质的物理量是磁感应强度；
[2]匀强磁场的磁感线是平行的等间距直线。
17． 切线方向 疏密 较密 较疏 切线方向
略
18． B
【详解】
[1]．无限长直导线ab、cd、ef，构成一个等边三角形，且三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流，O为三角形的中心，且O点磁感应强度大小为B，因为直导线ab、cd关于O点对称，所以这两导线在O点的磁场为零，则磁感应强度大小B是由直导线ef产生的，而直导线ab、ef关于N点对称，所以这两根直导线的磁场为零，因此N点的磁感应强度大小为B．
[2]．因为M点的磁感应强度为B′=Bef+Bcd+Bab，又因为Bab=B，Bef与Bcd大小相等．当撤去导线ef，其余两根导线在N点的磁感应强度大小为：
Bab+Bcd=．
19．
【详解】
[1]图示位置线圈与磁场平行，通过线圈的磁通量为零，在线圈由图示位置顺时针向下转过150°时，通过线圈的磁通量为
通过线圈的磁通量的改变量大小为
20．
【详解】
初状态下的有效面积为，则
末状态下贯穿方向变成了原来的反向，则
所以
21．；；
【详解】
由题意可得，dh导线到a、c、e三点距离相等，则dh中的电流在a、c、e三点产生的磁感应强度均为B0，由安培定则得方向分别沿着ab、bc、ef；由于dh中电流是hg中电流大小的一半，则hg 在c、e两点产生的磁感应强度均为2B0，由安培定则得方向分别沿着bc、ea；hg 到a点的距离为，则hg 在a点产生的磁感应强度为，方向沿着aehd平面且垂直于ha；则合场强分别为
22．B
【详解】
地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方（最下边）；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西。故B正确。
23．向下。
【详解】
根据安培定则得左侧线圈中的磁场的方向下边是S极，上边是N极，右侧的线圈中的磁场下边是S极，上边是N极，所以铁环环内的磁场方向从上向下。
24．见解析
【详解】
硬磁性材料（永磁体）指磁化后能长久保持磁性的材料。常见的有高碳钢，铝镍钴合金、钛钴合金、钡铁氧体等。还应用于磁记录，如录音磁带、录象磁带、电脑磁盘粉等；软磁性材料指磁化后，不能保持原有的磁性。如软铁、硅钢、铁镍合金等。用来制造变压器、电磁铁等。
答案第1页，共2页
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