13.1 磁场 磁感线 作业 (含解析)

13.1 磁场 磁感线
Ⅰ. 基础达标
1．关于磁场，下列说法正确的是（　　）
A．磁场是一种为研究物理问题而假想的物质
B．所有磁场都是电流产生的
C．磁场只有强弱没有方向
D．地球是一个磁体
【答案】D
【详解】A．磁场看不见，摸不着，但却真实存在，故A错误；
B．磁体也能产生磁场，故B错误；
C．磁场不仅有强弱，而且也有方向，故C错误；
D．地球周围存在地磁场，故地球是一个磁体，故D正确。
故选D。
2．（多选）关于磁感线，下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱
B．磁感线是磁场中实际存在的线
C．两条磁感线不可能相交
D．磁感线总是不闭合的
【答案】AC
【详解】A．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，故A正确；
B．磁感线是磁场中不存在的线，是假设出来描述磁场的，故B错误；
C．如果两条磁感线相交，那么交点的磁场就有两个方向，不符合实际，所以两条磁感线不可能相交，故C正确；
D．磁感线总是闭合的，故D错误。
故选AC。
3．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（　　）
A．a处磁场比b处磁场强
B．b处磁场和a处磁场强度一样
C．小磁针N极在a处受力比b处受力大
D．小磁针N极在a处受力比b处受力小
【答案】D
【详解】AB．根据磁感线越密的地方，磁感应强度越大，所以a处的磁感应强度小于b处的磁感应强度，故A B错误；
CD．小磁针在磁感应强度大的地方受到的力大，所以小磁针N极在a处受力比b处受力小，故C错误，D正确。
故选D。
4．关于电场线和磁感线，下列说法正确的是（　　）
A．运动的带电粒子在电场、磁场中的受力方向均和场线在一直线上
B．带电粒子顺着电场线的方向运动，其电势能一定减小
C．带电粒子垂直于磁感线的方向射入匀强磁场中，其速度大小不会改变
D．电场线和磁感线均不相交且均为不封闭曲线
【答案】C
【详解】A．运动的带电粒子在电场中的受力方向和电场线的切线方向一致，运动的带电粒子在磁场中的受力方向和磁感线的方向垂直，Ａ错误；
B．带电粒子顺着电场线的方向运动，电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增加，Ｂ错误；
C．带电粒子垂直于磁感线的方向射入匀强磁场中，其速度大小不会改变，Ｃ正确；
D．电场线为不封闭的曲线，磁感线为封闭曲线，Ｄ错误。
故选Ｃ。
5．司南是我国著名科技史学家王振铎根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的记载，考证并复原勺形的指南器具。书中的“柢”指的是司南的长柄，如图所示。司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上，当它静止时，其长柄（　　）
A．将指向北方 B．将指向东方
C．顶端相当于磁体的S极 D．顶端相当于磁体的N极
【答案】C
【详解】依题意，可知这就是传统上的指南针，“柢”指的是司南的长柄，所以当司南静止时，长柄指的方向即为正南方向，勺口指的方向就是正北方向，所以顶端相当于磁体的S极。
故选C。
6．（多选）地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁场，该磁场可以使从太阳发出的高能带电粒子流射向地球时发生偏转，保护了生命。地磁场的示意图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．地球北极相当于条形磁铁的北极 B．地球北极相当于条形磁铁的南极
C．两极比赤道的磁场弱 D．赤道比两极的磁场弱
【答案】BD
【详解】AB．地球相当于一个大磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，所以地球北极相当于条形磁铁的南极，故A错误，B正确；
CD．类比条形磁铁可知，地球赤道比两极的磁场弱，故C错误，D正确。
故选BD。
7．（多选）地磁场使得从太阳射出的高能带电粒子流（通常叫太阳风）发生偏转，而非直射地球，保护了地球上的生命，堪称地球生命的“保护伞”.关于地磁场，下列说法正确的是（　　）
A．在佛山，自由悬挂的小磁针N极会指向南方
B．在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极
C．地磁场对直射赤道高能粒子流的偏转作用比对直射南北极高能粒子流的偏转作用强
D．地磁场对直射赤道高能粒子流的减速作用比对直射南北极高能粒子流的减速作用弱
【答案】BC
【详解】A．根据地理的南极是地磁的北极，在佛山，自由悬挂的小磁针N极会指向北方，所以A错误；
B．根据地理的南极是地磁的北极，则在地球内部，磁场方向大致由地理北极指向地理南极，所以B正确；
C．地磁场对直射赤道高能粒子流的偏转作用比对直射南北极高能粒子流的偏转作用强，因为在赤道位置粒子流的方向与磁场方向垂直，在两极方向平行，垂直时作用力最大，平行时磁场力为0，所以C正确；
D．地磁场对直射赤道高能粒子流的作用是偏转作用，不是减速作用，所以D错误；
故选BC。
8．奥斯特实验是科学历史上的经典实验，它的价值在于直接证实了（　　）
A．磁场的存在
B．地磁场的存在
C．电流周围有磁场
D．地磁场的方向
【答案】C
【详解】奥斯特实验直接证实了电流周围有磁场，从而使得电流正下方的小磁针发生了偏转。
故选C。
9．用安培定则判断电流的磁感线方向，下列各图正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】AB．用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流方向，那么四指的指向（握住）就是磁感线B的环绕方向，故A正确，B错误；
CD．用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，即磁感线的方向，故CD错误。
故选A。
10．下列四幅图中，小磁针静止时，其指向正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】磁体外部磁感线是从N极到S极，且小磁针静止时N极的指向为磁场的方向。
A．在小磁针处磁感线的方向竖直向上，小磁针N极应竖直向上，A正确；
B．在小磁针处磁感线的方向水平向右，小磁针N极应水平向右，B错误；
C．在小磁针处磁感线的方向竖直向上，小磁针N极应竖直向上，C错误；
D．在小磁针处磁感线的方向水平向左，小磁针N极应水平向左，D错误。
故选A。
11．如图所示，把一小磁针放入水平向左的匀强磁场中，当小磁针静止时，其N极的指向是
A．水平向右 B．水平向左
C．竖直向上 D．竖直向下
【答案】B
【详解】小磁针被放入方向水平向左的磁场中，小磁针N极受到水平向左的磁场力的作用，小磁针S极受到水平向右的磁场力，所以N极要转向磁场方向，而S极转向磁场方向反方向．因此小磁针静止时N极的指向是向左，故ACD错误，B正确．
12．以下关于小磁针静止时N极指向描述正确的是（　　）
A．甲图中N极垂直纸面向里 B．乙图中N极垂直纸面向外
C．丙图中N极水平向右（线圈内部） D．丁图中N极指向地理南极
【答案】C
【详解】A．由右手定则可知甲图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外，即N极垂直纸面向外，A错误；
B．由右手定则可知乙图中小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向里，即N极垂直纸面向里，B错误；
C．由右手定则可知丙图中小磁针所在位置的磁场方向水平向右，即N极水平向右，C正确；
D．由于地磁场的北极在地里南极附近，故丁图中N极指向地理北极，D错误。
故选C。
13．潍坊某校实验小组根据物理学史上的“罗兰实验”，在学校实验室进行了验证。如图所示，把大量的负电荷加在一个有水平固定转轴的橡胶圆盘上，然后在圆盘中轴线左侧附近悬挂了一个小磁针，小磁针静止时N极垂直指向纸里，圆盘所在平面与小磁针静止时的指向平行。现将圆盘绕中轴线按如图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，下列说法正确的是（　　）
A．垂直指向纸里的方向为南方
B．小磁针的N极向左侧偏转
C．小磁针的N极向右侧偏转
D．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流
【答案】B
【详解】A．小磁针静止时N极垂直指向纸里，故垂直指向纸里的方向为北方，故A错误；
BC．圆盘绕中轴线按如图所示方向（从左向右看顺时针）高速旋转，即负电荷顺时针方向旋转，产生的电流方向为逆时针，根据右手定则，可知环形电流产生的磁场左侧为N极，故小磁针的N极向左侧偏转，故B正确，C错误；
D．小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上电荷定向移动产生了，而电流周围产生了磁场。故D错误。
故选B。
【点睛】注意区分地理南北极和地磁南北的关系，电荷的定向移动形成电流，电流周围产生磁场。根据安培定则确定电流产生的磁场方向。
14．如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是（　　）
A．a、b、c的S极都向纸里转
B．b的S极向纸外转，而a、c的S极向纸里转
C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转
D．b的S极向纸里转，而a、c的S极向纸外转
【答案】D
【详解】圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场方向垂直于纸面向里，b处磁场方向垂直于纸面向外，则a、c处的小磁针的N极向纸里转动，S极向纸外转， b处小磁针的N极向纸外转动，S极向纸里转。
故选D。
15．在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未爆炸的炸药若残留在爆破孔内，则很容易发生人员伤亡事故.为此科学家制造了一种磁性炸药，即在炸药中掺入了10%的磁性材料——钡铁氧体，然后放入磁化机磁化.磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不爆炸的情况可使用磁性探测器测出未爆炸的炸药，从而降低事故发生的概率.已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400 ℃，炸药的爆炸温度为2240~ 3100 ℃，一般炸药引爆温度最高为140 ℃左右.以上材料表明（　　）
A．磁性材料在低温下容易被磁化，在高温下容易被消磁
B．磁性材料在高温下容易被磁化，在低温下容易被消磁
C．磁性材料在低温下容易被磁化，也容易被消磁
D．磁性材料在高温下容易被磁化，也容易被消磁
【答案】A
【详解】由安培分子电流假说可知，低温情况下，分子运动不剧烈，在外磁场的作用下，分子环形电流的磁极趋向基本一致，因而易被磁化，而高温时，分子剧烈运动，导致分子环形电流的磁极趋向重新变得杂乱无章，进而达到消磁目的。
故选A。
16．如图是铁棒被磁化前、后内部各分子电流取向分布情况，根据所学的磁化知识判断下面说法正确的是（　　）
A．甲图是磁化前的分子电流取向分布
B．乙图是磁化前的分子电流取向分布
C．铁棒被磁化后将无法消除磁性
D．任何材料的物体都很容易被磁化
【答案】A
【详解】AB．铁棒被磁化前内部各分子电流的取向是杂乱的，当铁棒被磁化后内部各分子电流取向相同，选项A正确，B错误；
C．铁棒是软磁体，磁化后其磁性很容易消失，选项C错误；
D．只有铁、钴、镍及由它们组成的化合物能被磁化，并不是任何材料的物体都很容易被磁化，选项D错误。
故选A。
17．（多选）奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁间存在着密切的联系。安培受到启发，提出了著名的“分子电流假说”，他认为在原子、分子等物质微粒的内部存在着一环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小磁体，它的两侧相当于两个磁极。现以最简单的氢原子为例，氢原子由一个质子构成原子核和一个绕其做圆周运动的电子组成，且知质子与电子的电量均为，电子的轨道半径为、质量为，静电力常量为，则（　　）
A．氢原子分子电流的大小为 B．氢原子分子电流的大小为
C．图示氢原子的“北极”垂直纸面向外 D．图示氢原子的“北极”垂直纸面向里
【答案】BC
【详解】AB．电子绕质子做圆周运动，库仑力提供向心力，即
又因电流的定义式为，而，可得氢原子分子电流的大小
故A错误，B正确；
CD． 由“右手螺旋定则”可知，图示氢原子的“北极”垂直纸面向外，注意四指应沿逆时针方向，因为是“电子”，故C正确，D错误。
故选BC。
转，故D错误。
故选BC。
Ⅱ. 能力提升
18．在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场的最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L，由此可确定金属管线（　　）
A．平行于EF，深度为
B．平行于EF，深度为L
C．垂直于EF，深度为
D．垂直于EF，深度为L
【答案】A
【详解】根据通电直导线产生的磁场特点可知，距离电流越近，产生的磁场强度越大，则a点距离管线最近，EF上的点均是距离管线最近的点，则管线在EF的正下方，与EF平行。根据安培定则做出管线产生磁场的横截面，b、c两点的磁场方向与地面夹角为45°的，如图所示
由几何关系可以确定a到管线的距离为，即金属管线平行于EF，深度为。
故选A。
19．为了解释地球的磁性，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I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】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；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。
故选B。
20．如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是（　　）
A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场
B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场
C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场
D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场
【答案】B
【详解】根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近于中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场。
故选B。