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．比值定义法是物理学中一种重要的定义物理量的方法，下列不属于比值定义法表达式的是（　　）
A． B． C． D．
2．下列说法中正确的是（　　）
A．通过导线横截面的电荷量越多，电流越大
B．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零
C．电动势在数值上等于非静电力把所有正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
D．根据磁感应强度的定义式B＝ 可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
3．空间中存在方向未知、磁感应强度大小为的匀强磁场，距离为的两直导线平行固定在绝缘水平面上，当两直导线中分别通以大小相等、方向如图所示的电流时，发现在水平面上方到两直导线的距离都为的点的磁感应强度恰好为零。若仅改变其中一根通电直导线中电流的方向，则点的磁感应强度大小变为（　　）
A． B． C． D．
4．下列说法正确的是（　　）
A．由可知，磁场中某点磁感应强度B与磁场力F成正比，与电流元成反比
B．根据公式可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
C．磁感线与电场线一样都是假想的，且不相交、不相切
D．根据公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服场力做功，则两点的电势差为
5．下列物理量的单位正确的是（　　）
A．能量E： B．电场强度E：
C．磁感应强度B： D．电压U：
6．以下不属于硬磁性材料的是（　　）
A．电脑磁盘 B．录音磁带
C．录像带 D．电铃上的电磁铁芯
7．已知通电长直导线周围某点的磁感应强度大小B与电流I成正比，与该点到直导线的距离r成反比，即。水平面上有一正方形，O点为正方形的中心，过a、b、d分别竖直固定三根长直导线，俯视图如图所示。只有a导线通入方向竖直向上、大小为的电流时，c点的磁感应强度大小为；再给b、d通入方向竖直向下、大小均为的电流时，c点的磁感应强度为零，O点的磁感应强度大小为，则（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，A、B、C、D、E、F是正六边形的顶点，O为正六边形的中心。两根分别固定在C、F两点且均垂直于正六边形所在平面的长直导线（图中未画出），通有大小相等、方向相反的恒定电流。则与A点磁感应强度相同的点是（　　）
A．O点 B．B点 C．D点 D．E点
9．关于磁感线的说法中正确的是（　　）
A．磁感线是从N极出发到S极终止
B．磁感线的方向是磁场减弱的方向
C．磁感线是空间不相交的闭合曲线
D．磁感线是细铁屑在磁场中的连线
10．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
11．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
12．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
13．一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B＝0.1T的匀强磁场中，以导线为中心，R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点磁感应强度为0。则下列说法正确的是（　　）
A．直导线中电流方向垂直纸面向外
B．b点的磁感应强度为0.1T
C．c点的磁感应强度为0.2T
D．如果将通电导线撤去，匀强磁场的磁感应强度就为零
14．下列对磁感线的描述正确的是（　　）
A．磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止
B．磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向
C．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向螺线管的南极
D．通电直导线的磁感线分布是以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组等间距同心圆
15．如图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，P为半圆弧的中点。在M、N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，这时O点的磁感应强度大小为B1，若将N处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B1与B2之比为（　　）
A．∶1 B．1∶ C．1∶2 D．2∶1
二、填空题
16．把六个小磁针放在通电直导线的四周，按照下列要求回答问题：
(1)如图甲所示，不通电时，小磁针的N极指向哪里_____？
(2)如图乙所示，当接通电路时，小磁针_____（选填“偏转”或“不偏转”）。
(3)如图丙所示，改变直导线中的电流方向，小磁针的偏转方向_____（选填“改变”或“不改变”）。这一现象说明了什么_____？
17．如图所示，大圆的导线环A中通以电流I，方向如图所示，在导线环所在平面上另画了一个小圆B，它的一半面积在A环外，一半面积在A环内，则圆B内的合磁场方向_______.
18．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的_______Il叫作电流元。
19．三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流。它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示。已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为______。
三、解答题
20．如图，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，O1、O2分别为ad、bc的中点，求
(1)线圈绕ab边向纸外旋转60°角时，穿过线圈的磁通量为多少？
(2)线圈绕cd边向纸外旋转60°角时，穿过线圈的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．图是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，方向垂直纸面向里。如果AB=BC=CD，则点的磁感应强度的方向怎样？
23．磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量．
(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ且斜向下，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？
(2)如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地上空地磁场的水平分量是多大？
24．一光滑木杆竖直放在桌面上，上面套有三个磁环、和，处于平衡状态其中环位于桌面上，相邻两磁环间的距离分别为和，如图所示.若两磁环间的作用力与两磁环间的距离的4次方成反比，环的质量为的两倍，忽略环与之间的作用力，则_____
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．是电阻的决定式，不属于比值定义法表达式，故A正确；
B．是电容的比值定义法表达式，故B错误；
C．是电场强度的比值定义法表达式，故C错误；
D．是磁感应强度的比值定义法表达式，故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，电流越大，故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，故B正确；
C．电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，故C错误；
D．磁感应强度由磁场本身决定，与和无关，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
由几何关系可知，两导线与P点的连线相互垂直，则由安培定则可知两导线在P点的磁场方向如图
由题意可知
其中B0方向水平向左；若仅改变其中一根通电直导线中电流的方向，则点的磁感应强度大小变为
故选B。
4．C
【详解】
A．磁场中某点磁感应强度B由磁场本身决定，与磁场力F和电流元无关，故A错误；
B．库伦定律适用于点电荷，当两个电荷之间的距离趋近于零时不能再视为点电荷，库仑定律不再适用，此时库仑力不是无限大，故B错误；
C．磁感线与电场线一样都是为了方便研究假想的，由于某一点的磁场和电场方向是确定的，所以电场线和磁场线不相交不相切，故C正确；
D．若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服场力做功，电场力做功为，则两点的电势差为，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．是电荷量Q的单位，不是能量的单位，故A错误；
B．已知
则电场强度单位为，故B错误；
C．已知
，，，
可得
可知磁感应强度单位为，故C正确；
D．已知
即电压的单位为，故D错误。
故选C。
【知识拓展】
国际单位制中的七个基本单位
物理量名称 单位名称 单位符号
长度 米 m
质量 千克 kg
时间 秒 s
电流 安（培） A
热力学温度 开（尔文） K
发光强度 坎（德拉） cd
物质的量 摩（尔） mol
6．D
【详解】
电脑磁盘、录音带和录像带上的磁性材料都是硬磁性材料，为了在外磁场撤去后磁性不容易失去，使信息得以保存；电铃上的电磁铁铁芯是利用软磁性材料制成，电流消失后磁性能消失。
故选D。
7．C
【详解】
AB.根据安培定则做出a、b、d三根导线分别在c点的磁感应强度方向如图所示
与相垂直，而且等大，两者的合磁感应强度与等大反向，设正方形边长为，则有
解得
选项AB错误；
CD. a到O点的距离是a到c点的一半，则a在O点产生的磁感应强度大小为，方向如图，b、d在O点产生的磁感应强度大小等大反向，则O点的磁感应强度大小为
选项C正确，D错误。
故选C。
8．C
【详解】
如图；假设F处导线电流垂直纸面向里，C处直导线电流垂直纸面向外，则由安培定则及矢量合成法则，可得与A点磁感应强度相同的点是D点。
故选C。
9．C
【详解】
A．磁感线在磁体的外部是从N极到S极，在磁体的内部是从S极到N极，形成闭合的曲线，选项A错误；
B．磁感线的方向不一定是磁场减弱的方向，选项B错误；
C．磁感线是空间不相交的闭合曲线，选项C正确；
D．磁感线是为了形象表述磁场引入的，是不存在的，不是细铁屑在磁场中的连线，故D错误。
故选C。
10．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。
11．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。
12．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。
13．A
【详解】
A．由题知，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，即得到通电导线在a点产生的磁感应强度方向竖直向下，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外，故A正确；
B．通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向上，方向与B的方向相同，大小为0.2T，故B错误；
C．通电导线在c处的磁感应强度方向水平向右，则c点感应强度为，方向与B的方向成45°斜向右上方，故C错误；
D．如果将通电导线撤去，匀强磁场的磁感应强度不变，故D错误。
故选A。
14．B
【详解】
A．磁感线在磁体的外部从磁体的N极到S极，在内部由S极到N极，选项A错误；
B．磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，选项B正确；
C．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向与螺线管内部磁感线方向相同，即指向螺线管的N极，选项C错误；
D．根据安培定则可知，直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，且这些同心圆都在跟导线垂直的平面上，但不是等间距同心圆；故D错误；
故选B。
15．A
【详解】
在将N处长直导线移至P处前，每根导线产生的磁感应强度为
方向竖直向下，在将N处长直导线移至P处后，O点的磁感应强度大小为
则B1与B2之比为
故选A。
16． 指向北 偏转 改变 电流方向改变，磁场方向也改变
【详解】
（1）[1] 不通电时，小磁针静止时受地磁场的作用，小磁针的N极指向北。
（2）[2] 如图乙所示，当接通电路时，通电直导线的四周会产生磁场，则小磁针会受到直线导线周围磁场的磁力的作用而发生偏转。
（3）[3] 如图丙所示，改变直导线中的电流方向，则直导线周围的磁场方向发生变化，小磁针的偏转方向则会发生改变。
[4]这一现象说明，直导线周围的磁场跟电流的方向有关系，电流方向改变，磁场方向也改变。
17．向里
【详解】
[1] 根据题意可知，通电环形导线，在线圈B处产生磁场方向，左半边的垂直向里，右半边的磁场垂直向外，且线圈A内部的磁场强，根据方向不同可以相互抵消，可知，B圆内的合磁场方向向里。
18．乘积
【详解】
[1] 电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il叫作电流元。
19．3B
根据等距下电流所产生的B的大小与电流成正比，得出各电流在d点所产生的B的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得B的合矢量的大小和方向。
【详解】
假设正方形的边长为L，通电导线b在d处所产生磁场的磁感应强度大小为B，根据几何关系得
每根通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度大小与距该导线的距离成反比则a与c在d处产生的磁场的强度
方向如图
则d点的磁感应强度
20．(1)；(2)
【详解】
(1)当线圈绕ab边向纸外旋转60°角时，ad边在纸面内的投影长度
即cd边恰好位于磁场右边界的正上方，所以穿过线圈的磁通量
(2)当线圈绕cd边向纸外旋转60°角时，ad边在纸面内的投影长度
即ab边恰好位于磁场右边界的正上方，所以穿过线圈的磁通量为零；磁通量的变化量为
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．水平向右
【详解】
根据安培定则，B、C、D三根导线在A点的磁感应强度方向分别为竖直向下、水平向右、竖直向上，因为AB=BC=CD，所以三根导线在A点的磁感应强度大小相等，则点的合磁感应强度的方向水平向右。
23．(1)Bx＝Bcosθ　By＝Bsinθ　(2)By＝0　Bx＝0
【详解】
(1)如图所示磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ，所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为：
．
(2)在赤道上空，因为θ＝0°，故有By＝0；在极地上空，因为θ＝90°，故有Bx＝0．
24．
【详解】
对环：
①
对环：
②
③
由①③式得：
④
联立①②③可得：
⑤
由④⑤得：
所以可得：
.
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