必修第三册5.1磁场及其描述同步练习（word版含答案）

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
1．三根相互平行长直导线a、b、c分别从等腰直角三角形三个顶点处垂直穿过纸面且固定，导线中通有大小和方向均相同的恒定电流，如图所示．若b导线中的电流产生的磁场在a、c连线中点O处的磁感应强度大小为B0，则O点处的磁感应强度大小为（　　）
A．B0 B．B0 C．3B0 D．B0
2．通电长直导线在其周围空间某点处产生磁场的磁感应强度大小（k为常量，I为导线中的电流，r为该点到长直导线的距离）。如图，两根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于的直角三角形的顶点a、b处，导线中电流方向如图所示。若a处导线电流大小为I时，c处磁感应强度方向平行于ab向右，，则b处导线中电流的大小为（　　）
A．I B．2I C．3I D．4I
3．如图所示，A 和B 为两根互相平行的长直导线，通以同方向等大电流，虚线C为在A 和B 所确定的平面内与A、B等距的直线，则下列说法不正确的是（　　）
A．两导线间的空间不存在磁场 B．虚线C处磁感应强度为零
C．AC间磁感应强度垂直纸面向里 D．CB间磁感应强度垂直纸面向外
4．关于电场和磁场的概念，下列说法正确的是（　　）
A．试探电荷q置于某处所受电场力不为零，该处的电场强度有可能为零
B．试探电荷q置于某处电势能为零，该处的电势一定为零
C．电流元置于磁场中，所受的磁场力一定不为零
D．电流元置于某处所受的磁场力为F，该处的磁感应强度大小一定为
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．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
7．如图所示，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，∠MOP = 60°，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M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为（ ）
A．：1 B．：2
C．1：1 D．1：2
8．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
9．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
10．下列关于磁场的说法中正确的是（　　）
A．磁场中某处磁感应强度的大小，等于长为L，通过电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值
B．一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处的磁感线应强度为一定为零
C．因为F＝BIL，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的大小成反比
D．磁场中某处感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关
11．如图，在水平向右的匀强磁场中，一根通电长直导线垂直于纸面放置，电流的方向向里。a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（　　）
A．b、d两点的磁感应强度相同
B．a、c两点的磁感应强度相同
C．c点的磁感应强度最大
D．d点的磁感应强度最大
12．无限长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度大小与导线中电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比。三根无限长直导线垂直纸面平行放置，分别位于直角三角形OMN的三个顶点处。导线中通入大小分别为2I、I、和I的恒定电流，方向如图所示。P为MN连线中点，则P处磁感应强度方向为（　　）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向下 D．竖直向上
二、填空题
13．某地地磁场磁感应强度大小为B=1.6×10-4T，与水平方向夹角为90°，一正方形线圈位于水平面内，匝数为N=10，面积S=1.5m2，则穿过线圈的磁通量为______Wb。
14．有一个蓄电池，不知道它的正负极。把它如图所示那样，通过电阻跟螺线管连接起来，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，可知螺线管___________（选填“左”或“右”）端是N极，从而可以判断___________（选填“左”或“右”）端是电池的正极。
15．匀强磁场中有一段长为的直导线，它与磁场方向垂直，当通过的电流时，受到的磁场力，则该磁场的磁感应强度是____；当导线长度缩短一半时，磁感应强度是____。
16．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。
17．出图中A、B两点放入小磁针时，小磁针的北极指向_____．
三、解答题
18．一个地质工作者在野外进行地质考察时，发现在某一山脚附近随身携带的指南针指向发生异常，他经过改换位置，指南针仍然出现异常，由此他断定该山峰处存在铁矿藏。你认为他是根据什么下的结论？
19．下列有关磁感应强度的说法错在哪里？
(1)磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量；
(2)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0；
(3)若有一小段长为l、通以电流为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。
20．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。
21．图中各图为在磁铁旁边小磁针静止时所处的位置，试判断各图中磁铁的南、北极。
22．如图所示，编号1~12（图中未标出）的12根长直导线从左向右依次并列排成长为的直导线带ab，P1、P2是位于b所在的直线上的两点，P1到导线带左端的距离等于P2到导线带右端的距离，都等于，所有长直导线中均通有大小相等、方向垂直纸面向外的恒定电流，ab上所有长直导线产生的磁场在P1处的磁场磁感应强度大小为B1，在P2处的磁场磁感应强度大小为B2，如果将右边编号7~12的6根导线移走，求P2处的磁感应强度大小和方向。（已知通有等大电流的长直导线在相等距离的位置产生的磁感强度大小相等）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
由安培定则可知，导线a与导线c在O点产生磁场的磁感应强度的矢量和等于零，则O点的磁感应强度大小等于导线b在O点产生的磁感应强度的大小，则O点处的磁感应强度大小为B0，则D正确，ABC错误。
故选D。
2．A
【详解】
设ac=4L，则bc=3L，则导线a在c点的磁感应强度为
方向沿cb方向；同理导线b在c点的磁感应强度为
方向沿ac方向；由题意可知
解得
故选A。
3．A
【详解】
设A、B两导线电流在空间产生的磁场分别为BA、BB，由安培定则可知，导线A电流在AB间产生的磁场垂直纸面向里，导线B电流在AB间产生的磁场垂直纸面向外，因两导线电流相等，在AC区域，BA>BB，合磁场方向垂直纸面向里；在BC区域BA故选A。
4．B
【详解】
A. 试探电荷q置于某处所受电场力不为零，该处的电场强度一定不等于零，A错误；
B. 试探电荷q置于某处电势能为零，该处的电势一定为零，B正确；
C. 电流元置于磁场中，若电流与磁感线平行，电流所受的磁场力等于零，C错误；
D. 电流元置于某处所受的磁场力为F，只有垂直放入磁场时，该处的磁感应强度大小才等于，D错误。
故选B。
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】
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。
7．B
【详解】
设该电流在距其R处产生的磁场为B，当M处长直导线未移动时有
B1= 2B
将M处长直导线移至P处，根据磁场的叠加原理有
根据余弦定理有
解得
则
故选B。
8．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。
9．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。
10．D
【详解】
A．磁场中某处磁感应强度的大小，等于长为L，通过电流I的一小段导线垂直磁场放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值，A错误；
B．导线与磁场平行时，通电导线不受磁场力作用，该处磁感线应强度不一定为零，B错误；
C． 磁场中某处感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关，C错误；
D．由C项分析可知，D正确．
故选D。
11．D
【详解】
根据安培定则，直导线在abcd各点的磁场方向如图；各点的磁感应强度都等于直导线在该点的磁场与匀强磁场B在该点磁场的矢量和，则
A．由磁场叠加可知，b、d两点的磁感应强度不相同，选项A错误；
B．a、c两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
CD．直导线在d点的磁场与匀强磁场B方向相同，由磁场叠加可知，d点的磁感应强度最大，选项C错误，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
根据右手螺旋定则结合几何关系，N处导线在P点产生的磁感应强度方向垂直MN向上（与水平方向夹角为60°），大小为B，M处导线在P点产生的磁感应强度方向垂直MN向上，大小为B，O处导线在P点产生的磁感应强度方向垂直OP向下（与水平方向夹角为60°），大小为2B，根据平行四边形定则，故P处合磁感应强度方向水平向右。
故选A。
13．
【详解】
根据磁通量的公式得
14． 右 右
【详解】
[1] 通过电后，发现小磁针的N极立即向螺线管偏转，可知螺线管左端是S极，右端是N极。
[2] 用右手握住螺线管，使大拇指指向螺线管的N极，四指环绕的方向就是电流的方向，由此可知，电流从电源右端流出、左端流入，因此，电源的右端为正极，左端为负极。
15． 0.3 0.3
【详解】
[1]通电导线与磁场垂直，则磁场的磁感强度为
[2]磁场的磁感强度由磁场本身决定，与通电导线的长度无关，故磁场的磁感强度仍为。
熟练应用磁感应强度定义式即可求出磁感应强度，要注意定义式的适用条件。
16．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。
17．
【详解】
[1][2]首先画出条形磁铁周围磁感线的分布情况，根据磁场对磁铁的作用可知，小磁针的北极指向跟该处的磁场方向一致，故A、B两点放入小磁针时，小磁针的北极指向如图箭头所示：
18．见解析
【详解】
铁矿石中的磁铁矿（主要成分Fe3O4）具有磁性，而该山附近指南针指向异常，说明磁场发生了异常，这一异常很可能是由磁铁矿引起的，由此可判定附近有铁矿藏。
19．见解析
【详解】
(1)磁感应强度是用来表示磁场强弱和磁场方向的物理量；
(2)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不一定为0，可能通电导线与磁感应强度方向平行；
(3)若有一小段长为l、通以电流为I的导体，垂直放入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。
20．（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
21．见解析
【详解】
a图中条形磁铁的右端为S极，左端为N极；
b图中蹄形磁铁的右端为S极，左端为N极；
c图中右端磁铁的为S极，左端为N极；
d图中棒形磁铁的右端为N极，左端为S极；
e图中两端的磁铁均为S极；
22．B2-B1，方向向上
【详解】
编号为1、2、3的三根导线在P1处产生的磁场向上，编号为4、5、6的三根导线在P1处产生的磁场向下，根据对称性，编号1~6的6根导线在P1处不产生磁场，因此P1处的磁场B1就是编号7~12的6根导线产生的。对编号7~12的6根导线，在P1处产生的磁场B1向下。
根据对称性，编号7~12的6根导线在P2产生的磁场也是B1，方向向上。而编号1~12的12根导线在P2处产生的磁场为B2，方向向上。根据叠加原理，编号1~6的6根导线在P2处产生的磁场为B2-B1，方向向上。
答案第1页，共2页
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