2024教科版高中物理必修第三册同步练习（有解析）--3.1 磁场　磁感线

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2024教科版高中物理必修第三册同步
第三章　电磁场与电磁波初步
1　磁场　磁感线
基础过关练
题组一　对磁场的理解
1.(2022山东师大附中期中)关于磁场,下列说法中正确的是 (　　)
A.磁场是看不见、摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种理想模型
B.磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
C.奥斯特发现了电流的磁效应现象,首次揭示了电与磁之间是有联系的
D.磁感线总是从磁体的N极指向S极
题组二　对磁感线的理解
2.(2022上海致远高中期末)下列关于磁感线的说法,正确的是 (　　)
A.磁感线是真实存在的
B.实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
C.磁感线是一种物理模型,并不真实存在
D.磁感线自N极起,终止于S极
3.(2022江西九江一中期末)一放置在水平桌面上的条形磁铁,其磁感线分布如图所示。P、Q是同一条磁感线上的两点,下列说法正确的是 (　　)
A.P、Q两点的磁感应强度相同
B.磁感线始终由N极到S极
C.P点的磁感应强度方向由P指向Q
D.Q点的磁感应强度方向由Q指向P
题组三　安培定则
4.(2022北京九中期中)在直导线AB中通一自A向B方向的电流,则电流接通后,悬挂在直导线正上方的小磁针 (　　)
A.N极向纸内、S极向纸外旋转
B.N极向纸外、S极向纸内旋转
C.在纸面内顺时针旋转90°
D.在纸面内逆时针旋转90°
5.(2022福建宁德期末)下列各图中,小磁针的指向正确的是 (　　)
A　　B　　C　　D
6.(2022山东济南期中)为了判断一个未知正负极的蓄电池的极性,某同学将该蓄电池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,如图所示。用M、N和P、Q分别表示蓄电池和螺线管的两极,下列判断正确的是 (　　)
A.蓄电池M端为正极
B.蓄电池N端为正极
C.螺线管P端为S极
D.螺线管内部磁场方向由P指向Q
能力提升练
题组一　安培定则的应用
1.(2022山东德州期末)有a、b、c、d四个小磁针,分别放置在通电螺线管的附近和内部,如图所示。其中指向正确的小磁针是(　　)
A.a　　　　B.b　　　　C.c　　　　D.d
2.(2022吉林长春期末)如图所示,一个可自由转动的小磁针在水平方向上静止不动,一束带电的粒子从左向右沿水平方向飞过小磁针的正上方,关于小磁针的转动情况下列说法正确的是 (　　)
A.如果是带负电的粒子,S极转向纸面外
B.如果是带正电的粒子,N极转向纸面外
C.如果是带负电的粒子,N极转向纸面外
D.无论带什么电,S极都转向纸面外
3.(2022河北保定期末)绝缘圆环上均匀分布着正电荷,圆环平面与竖直平面重合,在垂直于圆环所在平面且过圆心的轴上P点放置一小磁针。现使圆环绕轴沿图示方向匀速转动,则小磁针N极指向正确的是 (　　)
A　　　　B　　　　
C　　　　D
4.(2022江苏无锡一中期中)如图所示为一种用电磁原理制作的充气泵的结构示意图,其工作原理类似打点计时器,当电流从电磁铁的接线处a流入,吸引小磁铁向下运动时,以下选项正确的是 (　　)
A.小磁铁的下端为S极
B.电磁铁上部的A点磁场方向向上
C.电磁铁外部的B、C两点磁场方向相反
D.电磁铁外部的B、C两点磁场方向相同
题组二　磁场中动力学规律的应用
5.弹簧测力计下挂一条形磁铁,其N极一端位于一通电螺线管的正上方,如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.若a接电源正极,b接负极,测力计示数不变
B.若a接电源正极,b接负极,测力计示数增大
C.若b接电源正极,a接负极,测力计示数减小
D.若b接电源正极,a接负极,测力计示数增大
6.(2022江苏苏州期末)如图甲所示是一个磁悬浮地球仪,原理如图乙所示。上方的地球仪内有一个永磁体,底座内有一个线圈,线圈通上直流电,地球仪就可以悬浮起来。下列说法正确的是(　　)
A.将地球仪上下位置翻转,仍能继续保持悬浮
B.图中线圈的a端必须连接直流电源的正极
C.若增加线圈的匝数,稳定后地球仪受到的磁力增大
D.若增大线圈中的电流,稳定后地球仪受到的磁力不变
答案与分层梯度式解析
第三章　电磁场与电磁波初步
1　磁场　磁感线
基础过关练
1.BC 2.C 3.D 4.B 5.BD 6.B
1.BC　磁场是存在于磁体周围的一种特殊物质,它与实物粒子不同,磁场是看不见、摸不着、但又确实是客观存在的,通常用人们假想的磁感线来描述,故A错误;磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同,故B正确;奥斯特发现了电流的磁效应现象,首次揭示了电与磁之间是有联系的,故C正确;在磁体的外部,磁感线总是从N极指向S极,在磁体的内部则是从S极指向N极,故D错误。
2.C　磁感线是为了描述磁场分布而引入的,不是真实存在的,故A错误;实验中观察到的铁屑的分布只是反映磁场的分布,不是磁感线,实际上磁感线是不存在的,是看不到的,故B错误;磁感线是为了便于研究人们假想出来的,是一种物理模型,不是真实存在的,故C正确;在磁体的内部,磁感线从磁体的S极出发回到N极;磁体的外部则是从磁体的N极出发回到S极,构成闭合曲线,故D错误。
3.D　磁感线的疏密表示磁场强弱,Q处磁感线比P处密,故Q点的磁感应强度大于P点的磁感应强度,故A错误;条形磁铁外部的磁感线由N极出发回到S极,条形磁铁内部的磁感线由S极到N极,故B错误;条形磁铁外部的磁感线由N极出发回到S极,磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向,故P点和Q点磁场方向都是由Q指向P,故C错误,D正确。
知识拓展　形象描绘磁场的工具——磁感线
(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱,密集的地方磁场强,稀疏的地方磁场弱,故磁感线不相切,若相切,切点处B→∞,不可能。
(2)磁感线为闭合曲线:磁体外部从N极指向S极,磁体内部从S极指向N极。
(3)磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向,在稳定磁场中,某点磁场方向唯一、确定,所以磁感线不能相交。
4.B　根据安培定则判断小磁针附近的磁场方向为垂直于纸面向外,再根据小磁针的N极指向磁场方向,可知悬挂在直导线正上方的小磁针N极向纸外、S极向纸内旋转,B正确。
5.BD　根据安培定则可知环形电流在小磁针处产生的磁场的方向为垂直于纸面向外,所以小磁针N极应指向纸面外,故A错误;地磁S极在地球北极附近,所以地球北极附近上空的小磁针N极应指向地球北极,故B正确;C图中小磁针的N极应指向U形磁体的S极,故C错误;根据安培定则可知通电直导线在小磁针处产生的磁场的方向为竖直向下,所以小磁针沿竖直方向且N极向下,故D正确。
6.B　小磁针的N极向螺线管偏转说明小磁针所在位置的磁场方向向左,即螺线管P端为N极,Q端为S极,C错误;在螺线管的内部,磁场方向由S极指向N极,所以螺线管内部磁场方向由Q指向P,D错误;根据安培定则可知,在蓄电池外部电流从N流向M,蓄电池N端为正极,A错误,B正确。
能力提升练
1.D 2.C 3.C 4.D 5.D 6.D
1.D　由图可知,电流从右侧流入螺线管,据安培定则可得,螺线管左侧为N极,右侧为S极;螺线管外部的磁感线由N极指向S极,螺线管内部的磁感线由S极指向N极,因此小磁针a、c、d处磁场水平向左,小磁针a、c指向不对,小磁针d指向正确;小磁针b处磁场水平向右,小磁针b指向不对。故选D。
2.C　如果是带负电的粒子,小磁针正上方电流的方向为从右向左,根据安培定则知,小磁针所在位置的磁场方向垂直于纸面向外,所以小磁针N极转向纸面外,故C正确,A、D错误;如果是带正电的粒子,小磁针正上方电流的方向为从左向右,根据安培定则知,小磁针所在位置的磁场方向垂直于纸面向内,所以小磁针N极转向纸面内,故B错误。
3.C　从右向左看,绝缘圆环匀速转动时形成的环形电流沿逆时针方向,由安培定则可知圆环轴线上的磁场水平向右,小磁针N极指向该处的磁场方向,N极指向右方,选C。
4.D　当电流从电磁铁的接线处a流入时,根据安培定则可知,电磁铁的上端为S极,吸引小磁铁向下运动,则小磁铁的下端为N极;电磁铁上部的A点磁场方向向下,选项A、B错误;由于电磁铁上端为S极,下端为N极,图中B点磁场方向向上,C点磁场方向也向上,B、C两点磁场方向相同,选项C错误,D正确。
5.D　若a接电源正极,b接负极,由安培定则可知螺线管的上端相当于条形磁铁的N极,故磁铁受到螺线管对它向上的斥力作用,弹簧测力计示数减小,A、B错误;若b接电源正极,a接负极,由安培定则可知螺线管的上端相当于条形磁铁的S极,磁铁受到螺线管对它向下的引力作用,弹簧测力计示数变大,故C错误,D正确。
6.D
图形剖析　
地球仪根据同名磁极相互排斥的原理工作,将地球仪上下翻转,则磁体磁极颠倒,和线圈间的作用力从斥力变为吸引力,不能继续保持悬浮,故A错误;线圈a端接正极时,根据安培定则可知螺线管上面是S极,和永磁体下端磁极相反,会相互吸引,地球仪不会悬浮,故B错误;增加线圈匝数或增大线圈中的电流,磁场都会增强,稳定后地球仪悬浮的位置更高,但稳定后地球仪受到的磁力仍与重力大小相等,故C错误,D正确。
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