13.1.磁场磁感线（Word版含答案）

人教版必修第三册 13.1. 磁场 磁感线
一、单选题
1．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
2．三根通电长直导线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
3．两根通电直导线平行放置，电流分别为和，电流方向如图所示，且，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线连线的垂直平分线上。则导体中的电流在这四个点产生的磁感应强度可能为零的是（　　）
A．a点 B．b点 C．c点 D．d点
4．如图所示，把一条导线平行地放在小磁针的正上方，当导线中有电流通过时，小磁针会发生转动。首先观察到这个实验现象的物理学家是（　　）
A．伽利略 B．法拉第
C．奥斯特 D．牛顿
5．同学们，在学习的物理过程中，了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，这往往比掌握知识本身更重要。物理学史上首次发现电流的磁效应，揭示了电和磁之间的联系的科学家是（　　）
A．法拉第 B．楞次 C．安培 D．奥斯特
6．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
7．关于物理学史，下列说法中正确的是（ ）
A．元电荷e的数值最早是由物理学家库仑测得的
B．奥斯特提出了分子电流假说
C．安培首先发现通电导线周围存在磁场
D．法拉第不仅提出了场的概念，而且采用了一个简洁的方法来描述电场即画电场线
8．有一种磁悬浮地球仪，通电时地球仪会悬浮在空中，如图甲所示。实现原理如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮在空中。下列说法正确的是（　　）
A．地球仪根据异名磁极互相排斥的原理工作
B．线圈中的电流的频率可能为
C．电路中的端点须连接直流电源的正极
D．增大线圈中的电流，地球仪悬浮的高度会降低
9．两足够长直导线均折成直角放置在同一平面内，使与在一条直线上，与在一条直线上（下图还未调整），两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。两根直角导线周围磁场可等效为两条正交长直导线产生的磁场，已知无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M点处的磁感应强度大小为（　　）
A．0 B．B C． D．
10．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
11．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（　　）
A．磁场是假想的物理模型
B．磁场是客观存在的一种物质
C．磁感线是客观存在的一些曲线
D．无磁感线的地方不存在磁场
12．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
13．下列各图中，已标出电流I和磁感应强度B的方向，其中符合安培右手螺旋定则的是（　　）
A． B．
C． D．
14．如图所示，纸面内半径为r、圆心在O点的圆，其外切正三角形ABC的边BC与圆相切于M点。三根平行长直通电导线分别在A、B、C三点垂直纸面固定，电流的大小均为I。已知通有电流I的长直导线在距其d处产生的磁感应强度大小（其中k常量），则M点的磁感应强度为（　　）
A．，方向垂直纸面向里 B．，方向由M指向B
C．，方向垂直纸面向里 D．，方向方向由M指向B
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．真空中有一根半径为R的半圆形细导线，流过的电流为I，则圆心处的磁感强度为_______。
17．电流的磁场分为三类：通电直导线的磁场、环形电流的磁场、__________（磁场方向与条形磁铁类似），电流的磁场方向都是根据_________定则来判断。
18．某同学用实验研究长直通电导线周围的磁场分布规律时，得到下表所示数据.其中为导线中的电流强度，为测试点到导线的距离，为通过导线产生的磁场在测试点处的磁感应强度.数据表格如下。
5.0 10.0 20.0
0.020
0.040
0.060
0.080
由以上数据可得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为__________.（要求用估算出的比例系数表示），在由数据得出关系式时可以采用保持某一物理量不变，采用作图或从数据上得出另外两个物理量之间的关系，这在物理实验中被称作_________法，是物理学中经常应用的方法之一。
三、解答题
19．如图，自然界中有电场、磁场、重力场等多种场，这些场有什么共同点呢
20．磁的应用非常广泛，不同的人对磁应用的分类也许有不同的方法。请你对磁的应用分类，并每类举一个例子。
21．如图所示，若小磁针静止时的北极指向右，当滑动变阻器滑片向B端移动时，通电螺线管的磁性减弱，在不改变原有导线情况下，请用笔画线代替导线将图示的实物图补充完整。
22．全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2运动，牵引排水阀的活塞打开，排出污水．牵引电磁铁的结构如图所示．当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体间相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水．同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门．想一想：
(1)某时刻输入控制电流时，a为正、b为负，则铁芯2中A端和B端分别是什么磁极？
(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然能吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．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。
3．B
【详解】
A. 根据安培定则可以知道两电流在a点的磁感应强度方向相反，由题意，且离a点近，则电流在a点的磁感应强度一定大于电流在a点的磁感应强度，故a点的磁感应强度不可能为0，A错误；
B. 根据安培定则可以知道两电流在b点的磁感应强度方向相反，由题意，且离b点远，则电流在b点的磁感应强度可能等于电流在b点的磁感应强度，故b点的磁感应强度可能为0，B正确；
C. 根据安培定则可以知道两电流在c点的磁感应强度方向并没有相反，故c点的磁感应强度不可能为0，C错误；
D. 根据安培定则可以知道两电流在d点的磁感应强度方向并没有相反，故d点的磁感应强度不可能为0，D错误；
故选B。
4．C
【详解】
当导线中有电流通过时，小磁针会发生转动，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特。
故选C。
5．D
【详解】
奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁的联系，ABC错误，D正确。
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
A．元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的，故A错误；
B．分子电流假说是安培提出的，故B错误；
C．首先发现通电导线周围存在磁场的是奥斯特，故C错误；
D．法拉第不仅提出了场的概念，而且采用了一个简洁的方法来描述电场即画电场线，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．地球仪根据同名磁极互相排斥的原理工作，故A错误；
B．为使地球仪稳定悬浮在空中，线圈磁场方向应不变，线圈应通直流电，故B错误；
C．磁铁下端是S极，因此线圈上端应是S极，根据右手螺旋定则，可知电路中的端点须连接直流电源的正极，故C正确；
D．增大线圈中的电流，线圈与磁铁的磁场力增大，则地球仪悬浮的高度会升高，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
根据安培定则可知，和段电流在M点形成的磁感应强度向里，和段电流在M点形成的磁感应强度也向里，根据题意可知，在M点形成的磁感应强度均为B，由叠加原理可知，M点的磁感应强度为2B，故C正确。
故选C。
10．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。
11．B
【详解】
AB．磁场是真实存在的，A错误，B正确；
CD．磁感线不是真实存在的，是为了描述磁场的分布而引入的，无磁感线的地方也存在磁场，CD错误。
故选B。
12．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。
13．C
【详解】
根据安培右手螺旋定则，A图中直导线的右侧磁场应该是向里，左侧向外；B图中磁场应该是顺时针方向；C图中通电线圈内部磁场向里，外部向外；D图中螺线管内部磁场应该向左。故只有C正确。
故选C。
14．D
【详解】
由几何关系，B、C两点与M点的距离相等，B、C两点的电流分别在M点产生的磁感应强度大小相等，由安培定则，B、C两点的电流分别在M点产生的磁场方向是竖直向上和竖直向下，B、C两点的电流在M点的合磁感应强度的大小为0
由几何关系，C点与M点的距离为
A点的电流在M点产生的磁感应强度的大小为
由安培定则，A点的电流在M点方向由M指向B，则M点的磁感应强度为，方向方向由M指向B。
故选D。
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．
【详解】
载有电流I的无限长 ，在距离导线为r处的P点的磁感应强度为
则半径为R的圆形细导线，当流过的电流为I时，在其圆心处的磁感应强度为
圆形细导线在圆心处的磁感应强度可以看成是由两根半圆形细导线在圆心处产生的磁感应强度的矢量和，由于两根半圆形细导线在圆心处分别产生的磁感应强度相同，所以一根半圆形细导线在圆心处产生的磁感应强度为上式B的，即为。
17． 通电螺线管 右手螺旋##安培
【详解】
[1]电流的磁场分为三类：通电直导线的磁场、环形电流的磁场和通电螺线管的磁场。
[2]电流的磁场方向都是根据右手螺旋定则（或安培定则）来判断。
18． 控制变量
【详解】
[1]采用控制变量法研究：
在电流相同的情况下，分析数据得出磁感应强度B与距离r近似成反比，即
在距离相同的情况下，分析数据得出磁感应强度B与电流近似成正比，即
B∝I
综上
即
k为比例系数．
取一组数据代入，r=0.020m，I=10.0A，B=10.32×10-5T，求出
k=2.064×10-7Tm/A
把其他数据类似代入，分别求得k的数据，然后求k的平均值，可得k的平均值约为
k=2×10-7Tm/A
所以磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为
[2]在由数据得出关系式时可以采用保持某一物理量不变，采用作图或从数据上得出另外两个物理量之间的关系，这在物理实验中被称作控制变量法，是物理学中经常应用的方法之一。
19．见解析
【详解】
这些场都看不见、摸不着，不是由实物粒子组成，但都是客观存在的物质，都对放入其中的物体有力的作用。
20．见解析
【详解】
(1)利用磁体对铁磁性材料（铁钴镍）的吸引作用，入门吸、带磁性的螺丝刀、手提包磁性扣等；
(2)利用磁体对电流的作用力，如喇叭、耳机、电话、电动机等；
(3)利用磁化现象记录信息，如磁带、此卡和磁盘等。
21．如图所示
【详解】
若小磁针静止时的北极指向右，则螺旋管右端为S极，根据右手螺旋法则可知螺线管左端应该接电源负极，电路如图；
22．见解析
【详解】
(1)利用安培定则判断，A端为S极，B端为N极．
(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用，但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声．
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