必修第三册5.1磁场及其描述同步练习 (word版含答案)

必修第三册 5.1 磁场及其描述 同步练习
一、单选题
1．下列物理量的单位用国际单位制基本单位表示正确的是（　　）
A．动量， B．磁感应强度， C．功， D．电势，V
2．我国是最早在航海中使用指南针的国家，郑和下西洋的船队已经装备了罗盘，如图所示。在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线正下方5cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针（小磁针的N极）指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量为，直导线通电后罗盘指针停在北偏西30°的位置，由此测出该通电直导线在其正下方5cm处产生磁场的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
3．已知长直通电导线在周围某点产生磁场的磁感应强度大小与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。如图所示，电流分别为I和2I、间距为L的两根通电长直导线M、N平行放置，在与M、N共面的平面内再放入通电长直导线P后，使M、N、P三条直导线所受磁场力都为零，则（　　）
A．导线P应放在N的右侧L处 B．导线P应放在M、N之间的正中间
C．导线P的电流方向与M相同 D．导线P的电流大小为2I
4．如图，在磁感应强度为的匀强磁场中，两长直导线、垂直于纸面固定在直角三角形的顶点、处，是的中点。当两导线中均通有方向垂直纸面向外的电流时，点的磁感应强度为零。已知通电长直导线在周围某点产生磁场的磁感应强度大小与电流成正比、与该点到直导线的距离成反比。若将导线中的电流方向改为垂直纸面向里，则点的磁感应强度（　　）
A．方向垂直向上，大小为 B．方向垂直向上，大小为
C．方向垂直向下，大小为 D．方向垂直向下，大小为
5．下列关于磁感线的说法正确的是（　　）
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
C．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
6．在匀强磁场中，有一根长0.4m的通电导线，导线中的电流为20A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为16N，则磁感应强度的大小为（　　）
A．0T B．1T C．2T D．4T
7．已知通有恒定电流I的无限长直导线产生的磁场的磁感应强度与该点到导线的距离成反比。如图所示，有三根无限长、通有大小一样电流的直导线a、b、c等间距放置，其中b中电流与a、c相反，此时与b、c距离都相等的P点磁感应强度为B，现取走导线b，则P点的磁感应强度应为（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，两根垂直于纸面的细长直导线分别通有大小相等、方向相反的电流，两导线之间的距离为4r，其连线中点为O，四边形abcd是纸面内的正方形，其中心恰好与O点重合，ad边平行于两导线的连线，长度为2r。下列说法正确的是（　　）
A．a点与b点的磁感应强度相同
B．a点与c点的磁感应强度相同
C．a点与d点的磁感应强度相同
D．a点与b、c、d三点的磁感应强度均不相同
9．1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。已知通电长直导线周围某点的磁感应强度，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比。如图所示，两根平行长直导线相距为，分别通以大小不等、方向相同的电流，已知规定磁场方向垂直纸面向里为正，在区间内磁感强度B随x变化的图线可能是图中的（　　）
A． B． C． D．
10．由相关电磁学知识可以知道，若圆环形通电导线的中心为O，环的半径为R，环中通有大小为I的电流，如图甲所示，则环心O处的磁感应强度大小，其中μ0是真空磁导率．若P点是过圆环形通电导线中心O点的轴线上的一点，且距O点的距离是x，如图乙所示．请根据所学的物理知识判断下列有关P点处的磁感应强度BP的表达式正确的是(　　)
A．BP＝·
B．BP＝·
C．BP＝·
D．BP＝·
11．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
12．如图所示，两根足够长通电直导线a、b与虚线垂直相交于两点，与两点在同一水平直线上，。已知无限长通电直导线产生的磁场中某点的磁感应强度大小与该点到直导线的距离成反比，O点的磁感应强度为点的磁感应强度为，方向相同，则点的磁感应强度为（　　）
A． B． C． D．
13．法拉第是19世纪最伟大的实验物理学家之一，他对电磁学的卓越贡献如同伽利、牛顿对力学的贡献一样，具有划时代的意义，下列有关法拉第的科学贡献的说法中不正确的是（　　）
A．发现电磁感应现象
B．提出场的概念解释电磁作用本质
C．提出分子电流假说
D．用场线形象描述电场和磁场
14．如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，x轴水平。通入恒定电流的两直导线对称放置在x轴上（与纸面垂直），竖直平面内在N处有一闭合矩形线框，下列说法正确的是（　　）
A．穿过矩形线框的磁通量为零
B．原点O处磁感应强度为零
C．两直导线相互吸引
D．y轴上的M点处磁感应强度方向一定竖直向下
15．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．
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。
17．一根长0.2m的导线，垂直于匀强磁场的磁场方向放置，通以3A的电流时受到安培力为，则磁场的磁感应强度_________T，当导线长度减为原来的一半时，磁感应强度________T．
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．磁场
（1）来源：磁体周围和电流周围都存在______，一切磁相互作用都是通过______来实现的。
（2）方向：人们规定，在磁场中某一点小磁针______极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向。
（3）基本性质：对放入其中的______或______有力的作用。
三、解答题
20．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
21．两个相同圆环，如图所示互相垂直的放置，它们的圆心重合，两圆环通以相同的电流I，它们在圆心处产生的磁感应强度大小均为，则圆心O处的磁感应强度大小和方向如何？
22．一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，忽环与之间的作用力，则_____
23．如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两根导线共面。a点在两导线的中间，与两根导线的距离均为r；b点在导线2的右侧且与导线2的距离也为r。现测得a点磁感应强度的大小B，则去掉导线1后，求b点磁感应强度的大小和方向。
24．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。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【详解】
A根据
可知动量的单位是，不是国际单位制的基本单位，故A错误；
B根据
可知磁感应强度的单位
故B正确；
C根据
可得功的单位
故C错误；
D根据电势的定义
可得电势的单位
故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
由题意可知，该通电直导线在其正下方5cm处产生磁场的磁感应强度与地磁场的水平分量合成后的合磁场方向沿北偏西30°，则直导线产生的磁场大小为
故选A。
3．D
【详解】
为使导线P所受磁场力为零，则M和N在P所在位置产生的磁感应强度之和为零，根据通电直导线周围磁感应强度分布规律可知该位置一定在M左侧，所以P应放在M左侧。为使导线M所受磁场力为零，则放置P后，P与N在M处产生的磁感应强度之和为零，根据对称性可知P应放在M左侧L处，且电流方向与N相同，电流大小为2I，综上所述可知ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
设导线中的电流在点处产生的磁场的磁感应强度为，则导线中的电流在点处产生的磁场的磁感应强度为，根据安培定则导线和导线中在点的磁感应强度的分别水平向右和竖直向下，则由点的磁感应强度为零，可知
得到
由几何关系可知，匀强磁场的方向沿由指向A，当将导线中的电流方向反向后，根据安培定则导线和导线中在点的磁感应强度的都垂直于AD斜向上，、中电流在点的磁感应强度方向相同均垂直向上，所以点的磁感应强度为
解得
由几何关系可知，合磁场方向竖直向上，选项B正确。故选B．
5．A
【详解】
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向，选项A正确；
B．磁感线是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方仍存在磁场，选项B错误；
C．磁感线在磁体的外部从磁铁的N极到S极，内部从S极到N极，组成闭合的曲线，选项C错误；
D．磁感线的疏密反映磁场的强弱，则沿磁感线的方向磁场不一定逐渐减弱，选项D错误。
故选A。
6．C
【详解】
根据导线与磁场方向垂直时
则
故选C。
7．D
【详解】
无限长直导线产生的磁场的磁感应强度与该点到导线的距离成反比，设P到b、c距离分别为x，则到a的距离为3x，a在P点产生的场强向里，设为，而b、c在P点产生的场强向外，大小应为，因此
撒去b导线后，P点的磁感应强度为a、c两导线在P点产生场强的叠加，即
解得
故选D。
8．B
【详解】
通电直导线在周围形成的磁场，大小为
方向由安培定则确定，从右向左画出各点的磁感应强度的平面图，如图所示，由对称性可知a与c点的合磁感应强度等大同向，b与d两点的合磁感应强度等大同向。
故选B。
9．A
【详解】
由安培定则可知，左侧导线中的电流在该导线右侧产生的磁场的方向向里，而右侧导线中的电流在该导线左侧产生的磁场的方向向外，故在区间内磁场方向先为正后为负。根据通电长直导线周围某点磁感应强度
和
可知，在的位置磁场方向为正方向，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．A
【详解】
本题没有公式可以直接计算P点的磁感应强度，只能采取其他方法处理。
方法一：从单位角度来排除选项：根据题中O点磁感应强度公式，可知P点的磁感应强度表达式的单位应与上式相同，可以看出只有A中表达式的单位与上式一致，BCD中不同，故BCD错误，A正确。
方法二：应用极限思维法，当x＝0时，P点与O点重合，磁感应强度大小，只有A项结果符合，故BCD错误，A正确。
故选A。
11．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。
12．B
【详解】
设通电直导线a产生的磁场在O点的磁感应强度为Ba，则在O2点的磁感应强度为 Ba，在O1点的磁感应强度为；设通电直导线b产生的磁场在O点的磁感应强度为Bb，则在O1点的磁感应强度为 Bb，在O2点的磁感应强度为。设通电直导线a、b产生的磁场在O2点的合磁感应强度为B，由磁场的叠加原理可得：在O点有
Ba+Bb=B0
在O1点有
+（ Bb）=3 B0
在O2点则有
B=（ Ba）+
联立解得
ACD错误，B正确。
故选B。
13．C
【详解】
A．法拉第通过实验最先发现电磁感应现象，故A正确；
B．法拉第引入了场的概念，并以此解释电磁间的相互作用，故B正确；
C．安培提出分子电流假说，故C错误；
D．法拉第引入了电场线和磁感线，用场线形象描述电场和磁场，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
14．A
【详解】
A．根据右手螺旋定则可知，不论是左边通电直导线产生的磁场，还是右边通电直导线产生的磁场，在N处的磁感线均平行于矩形线框，因此穿过矩形线框的磁通量为零，A正确；
B．左边通电直导线在原点O处的磁场方向竖直向下，右边通电直导线在原点O处的磁场方向也竖直向下，因此原点O处磁感应强度不为零，B错误；
C．因左边通电直导线在右边通电直导线处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，右边通电直导线受到的安培力向右，同理可知，左边通电直导线受到的安培力向左，两者是相互排斥的，C错误；
D．只有两通电直导线的电流是相等的，在y轴上的M点处磁感应强度方向才竖直向下，D错误。
故选A。
15．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。
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． 0.1 0.1
【详解】
[1]．根据F=BIL可得，磁场的磁感应强度
[2]．当导线长度减为原来的一半时，磁感应强度仍为0.1T.
18． 正确 错误 错误 错误 正确
【详解】
（1）[1]天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体，该说法正确；
（2）[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）[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）[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）[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． 磁场 磁场 N 磁体 通电导体
【详解】
（1）[1][2]来源：磁体周围和电流周围都存在磁场，一切磁相互作用都是通过磁场来实现的。
（2）[2]方向：人们规定，在磁场中某一点小磁针N极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向。
（3）[3][4]基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有力的作用。
20．1.5Wb， 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
21．，在yz平面与y轴成角向上
【详解】
竖直圆环在O点的磁场方向沿z轴正向；水平圆环在O点的磁场方向沿y轴正向，则圆心O处的磁感应强度大小
方向在yz平面与y轴成角向上。
22．
【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：
.
23．0.5B b点磁场方向垂直纸面向外
【详解】
根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，由于两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为0.5B，由于a与b与导线2距离相等，故撤掉导线1后，b点磁感应强度大小为0.5B，根据安培定则可知b点磁场方向垂直纸面向外。
24．（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
答案第1页，共2页
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