13.1 磁场 磁感线（含解析) 人教版（2019） 必修 第三册（含解析）

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13.1 磁场 磁感线
一、单选题
1.关于磁现象和磁场，下列说法正确的是(　　)
A. 地磁场能使小磁针的两极分别指向正南、正北
B. 将一条形磁体从中间截开后，一部分为N极，另一部分为S极
C. 做奥斯特实验时通电导线应该水平，并沿东西方向放置
D. 磁场的基本性质是对处在磁场中的磁体或电流有力的作用
2.小华同学在探究磁极间的相互作用时，不小心将条形磁体掉在了地上，当小华把条形磁体拾起来再次进行实验时，发现该条形磁体失去了磁性．则下列说法正确的是(　　)
A. 由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流消失了
B. 由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流的取向变得一致了
C. 由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流的取向变得杂乱无章了
D. 由安培分子电流假说可知，条形磁体中的分子电流强度减弱了
3.磁感线是用来形象地描述磁场的假想曲线，下列通电直导线的磁感线分布正确的是(　　)
A. B. C. D.
4.在直导线中通有自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极向纸里，S极向纸外旋转 B. N极向纸外，S极向纸里旋转
C. 在纸面内顺时针旋转90° D. 在纸面内逆时针旋转90°
5.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列说法正确的是(　　)
A. 甲图是磁化后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. 铁棒被磁化后通过一定途径可以消除磁性 D. 任何材料的物体都很容易被磁化
6.公元1086年宋代科学家沈括撰写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，则结合上述材料，下列说法不正确的是(　　)
A. 地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行
B. 地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近
C. 结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的
D. 因受地磁场的影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显
7.冰箱门软磁条的外部磁感线正面图如图所示，以下说法正确的是(　　)
A. 磁感线越密的地方磁场越弱
B. 软磁条内部a位置应为N极
C. 磁感线与电场线一样真实存在于空间之中
D. 软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为由a指向b
8.两根非常靠近且互相垂直并互相绝缘的长直导线，当通以如图2所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的(　　)
A. 区域Ⅰ B. 区域Ⅱ C. 区域Ⅲ D. 区域Ⅳ
9.通电螺线管附近放置四个小磁针，如图所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向正确的是(涂黑的一端为N极)(　　)
A. a B. b C. c D. d
10.安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了分子电流假说．他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的)，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，如图所示．下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的图示中正确的是(　　)
A. B. C. D.
11. 1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”．此实验可简化为将大量的负电荷加在一个橡胶圆盘边缘上，然后在圆盘附近悬挂一个小磁针，将圆盘绕中心轴按如图7所示方向高速旋转时，就会发现小磁针发生偏转，忽略地磁场对小磁针的影响．下列说法错误的是(　　)
A. 小磁针发生偏转说明电流会产生磁场 B. 圆盘中心轴处的磁场方向向下
C. 当小磁针位于圆盘的左上方时，它的N极向左侧偏转 D. 当小磁针位于圆盘的左下方时，它的N极向右侧偏转
12.如图所示，直导线AB、螺线管E、U形磁体D三者相距较远，磁场相互不影响，开关闭合后，小磁针N极(黑色一端)指示磁场方向正确的是(　　)
A. a B. b C. c D. d
13.如图所示，橡胶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N极都向纸内转
B. b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转
C. b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转
D. b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转
14.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. 磁感线总是从磁体的N极发出，到S极终止
C. 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
D. 沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
15.如图是条形磁体的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是(　　)
A. a点的磁场方向为图中Ba指向 B. b点的磁场方向为图中Bb指向
C. a点的磁场比b点强 D. a点的磁场比b点弱
16.如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧，闭合开关后，不计其他磁场的影响，小磁针静止时的指向是(　　)
A. N极指向螺线管 B. S极指向螺线管
C. N极垂直于纸面向里 D. S极垂直于纸面向里
17.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
二、多选题
18.下列关于电场线和磁感线的说法中正确的是(　　)
A. 电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B. 磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C. 电场线是不闭合曲线，而磁感线是闭合曲线
D. 电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
19.奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应。一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连。接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转。奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响。他能得到的实验结果有(　　)
A. 减小白金丝直径，小磁针仍能偏转 B. 用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转
C. 减小电源电动势，小磁针一定不能偏转 D. 小磁针的偏转情况与其放置位置无关
20.如图所示，弹簧测力计下挂一条形磁体，其中条形磁体N极的一部分位于未通电的螺线管内，则下列说法正确的是(　　)
A. 若将a点处接电源正极，b点处接负极，弹簧测力计的示数将减小
B. 若将a点处接电源正极，b点处接负极，弹簧测力计的示数将增大
C. 若将b点处接电源正极，a点处接负极，弹簧测力计的示数将增大
D. 若将b点处接电源正极，a点处接负极，弹簧测力计的示数将减小
21.下列关于磁场的说法正确的是(　　)
A. 磁场最基本的性质是对处于其中的磁体或电流有力的作用
B. 磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C. 磁场是客观存在的一种特殊的物质
D. 磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
22.导线中分别通入图示方向的电流，小磁针静止时N极垂直纸面向里的是(　　)
A. B.
C. D.
23.如图所示，关于磁体、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　)
A. 图甲中，电流不产生磁场，电流对小磁针的作用力是通过小磁针的磁场产生的
B. 图乙中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场产生的
C. 图丙中电流间的相互作用是通过电流的磁场产生的
D. 图丙中电流间的相互作用是通过电荷的电场产生的
24.如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方．若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转，则带电粒子可能是(　　)
A. 向右飞行的正离子束 B. 向左飞行的正离子束
C. 向右飞行的负离子束 D. 向左飞行的负离子束
三、作图题
25.如图所示，甲、乙是直线电流形成的磁场，丙、丁是环形电流形成的磁场，戊、己是螺线管电流形成的磁场，试在各图中补画出电流的方向或磁感线的方向。
13.1 磁场 磁感线
答案与解析
一、单选题
1.【答案】D
【解析】地理南、北极与地磁北、南极不重合，存在地磁偏角，因此小磁针静止时并不指向正南、正北，A错误；磁体从中间分开后，成为两个小磁体，任何一磁体均有两个磁极，B错误；由于地磁场大致沿南北方向，为了让小磁针发生明显偏转，进行奥斯特实验时，通电导线应水平，并沿南北方向放置，C错误；磁场的基本性质是对处在磁场中的磁体或电流有力的作用，D正确。
2.【答案】C
【解析】由安培分子电流假说可知，原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动等作用后分子电流的取向重新变得杂乱无章，分子电流仍然存在且强度也没有发生变化，但分子电流产生的磁场相互抵消，这样物体就会失去磁性，C正确．
3.【答案】D
【解析】根据安培定则，通电直导线的磁感线是以导线上任意点为圆心的多组同心圆，故A错误；通电直导线产生的磁场，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密，故B错误；根据安培定则，电流垂直于纸面向里，磁场方向应为顺时针，电流垂直于纸面向外，磁场方向为逆时针，且越靠近导线，磁场越强，磁感线越密，故D正确，C错误。
4.【答案】B
【解析】根据安培定则可判断出小磁针所在位置的磁场方向为垂直纸面向外，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极向纸里旋转，故B正确。
5.【答案】C
【解析】铁棒被磁化前内部各分子电流取向是杂乱无章的，当铁棒被磁化后内部各分子电流取向相同，故A、B错误；铁棒属于软磁体，磁化后其磁性很容易消失，比如：强震动，故C正确；铁、钴、镍以及由它们组成的材料能被磁化，并不是任何材料的物体都容易被磁化，故D错误。
6.【答案】A
【解析】磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故A错误，符合题意；地球内部也存在磁场，地磁北极在地理南极附近，故B正确，不符合题意；
地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故C正确，不符合题意；根据安培定则可知，导线的磁场方向与导线电流的方向垂直，可知因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故D正确，不符合题意。
7.【答案】D
【解析】根据磁感线的特点可知，磁感线越密的地方磁场越强，A错误；磁感线在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极，由题图可知，软磁条外部磁感线从b位置指向a位置，则a位置为S极，b位置为N极，软磁条内部a、b之间的磁感线方向应为由a指向b，故B错误，D正确；磁感线是为了描述磁场而假想的曲线，实际是不存在的，C错误。
8.【答案】A
【解析】由安培定则可知，I1电流在其上方产生的磁场方向垂直纸面向里，I2电流在其右方产生的磁场方向垂直纸面向里，故只有在区域Ⅰ，两个电流产生的磁场才都向里，选项A正确．
9.【答案】B
【解析】由安培定则判断出螺线管的左侧相当于条形磁体的N极，右侧相当于S极，故在小磁针a、c、d处磁场方向水平向左，小磁针b处磁场方向水平向右，小磁针静止时N极应沿磁感线方向，只有小磁针b指向正确，选项B正确．
10.【答案】B
【解析】做圆周运动的电荷带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知其左侧为N极，选项B对．
11.【答案】B
【解析】由题意可知，小磁针受到磁场力的作用而发生偏转，原因是电荷的定向移动形成电流，电流周围产生磁场，A正确；圆盘带负电，根据安培定则可知，产生的磁场方向向上，故圆盘上方为N极，圆盘下方为S极，B错误；当小磁针处于圆盘的左上方时，因圆盘上方为N极，则小磁针的N极向左侧偏转，C正确；当小磁针处于圆盘的左下方时，因圆盘下方为S极，则小磁针的N极向右侧偏转，D正确．
12.【答案】C
【解析】小磁针N极的指向为磁感线方向，直导线AB部分，电流从上到下，所以从上往下看，直导线产生的磁场方向应为顺时针方向，所以小磁针a的N极应指向纸面外，A错误；在通电螺线管E部分，由安培定则可知，在内部磁感线从右到左，故右端为螺线管S极，左端为N极，在外部磁感线从N极到S极，所以小磁针b的N极应向右，小磁针c的N极向左，B错误，C正确；在U形磁体D部分，由安培定则可知，左端为S极，右端为N极，在外部磁场方向从右端指向左端，所以小磁针d的N极应向左，D错误．
13.【答案】B
【解析】圆环带有负电荷，圆环顺时针转动，产生的等效电流方向沿逆时针方向，由安培定则可知，a、c小磁针所在处磁场方向垂直于纸面向里，b小磁针处磁场方向垂直于纸面向外，故a、c小磁针的N极向纸内转动，b小磁针的N极向纸外转动，故B正确．
14.【答案】A
【解析】磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描述磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，磁感线可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；在磁体外部，磁感线从磁体的N极发出，从磁体的S极进入，在磁体内部磁感线由S极回到N极，构成闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误。
15.【答案】C
【解析】磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，题图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误；磁感线的疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点磁场比b点强，故C正确，D错误。
16.【答案】A
【解析】根据安培定则可以判断通电螺线管左侧为S极，右侧为N极，因此左侧小磁针静止时N极指向右侧，故B、C、D错误，A正确。
17.【答案】B
【解析】小磁针的N极向螺线管偏转说明小磁针所在位置磁场方向向左，即螺线管P端为N极，Q端为S极，选项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，选项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，选项A错误，B正确。
二、多选题
18.【答案】CD
【解析】电场线与磁感线分别是为了形象地描述电场、磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，A错误；两种场线都不会相交，B错误；电场线起始于正电荷或无穷远处，终止于无穷远处或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强，磁感线越密，表示该处磁场越强，所以D正确。
19.【答案】AB
【解析】减小白金丝直径，仍存在电流，其产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项A正确；白金丝导线换成铜导线，仍存在电流，产生的磁场仍能使小磁针偏转，选项B正确；减小电源电动势，只要导线中有电流，小磁针还是会发生偏转，选项C错误；除通电导线产生的磁场外，还有地磁场，其空间磁场方向与位置有关，当小磁针在不同位置时其偏转情况不同，选项D错误。
20.【答案】AC
【解析】根据右手螺旋定则，可知若将a点处接电源正极，b点处接电源负极，螺线管上端为N极，会排斥条形磁体，弹簧测力计示数将减小；若将a点处接电源负极，b点处接电源正极，螺线管上端为S极，会吸引条形磁体，弹簧测力计示数将增大，所以选A、C。
21.【答案】AC
【解析】磁场虽看不见、摸不着，但它是客观存在的，它是一种特殊的物质，最基本的性质是对处于其中的磁体、电流或运动的电荷有力的作用，A、C正确，B、D错误．
22.【答案】AB
【解析】A图中，通电直导线中的电流从左向右，根据右手螺旋定则，电流在小磁针所处的位置产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时N极垂直纸面向里，故A正确；B图中，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针方向(从上向下看)，所以小磁针静止时N极垂直纸面向里，故B正确；C图中，根据环形导线的电流方向，由右手螺旋定则可知，小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时N极垂直纸面向外，故C错误；D图中，根据右手螺旋定则，结合电流的方向，可知通电螺线管的内部磁场方向由右向左，所以小磁针静止时N极指向左，故D错误。
23.【答案】BC
【解析】题图甲中，电流对小磁针的作用力是通过电流的磁场产生的；题图乙中，磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场产生的；题图丙中，电流对另一个电流的作用力是通过该电流的磁场产生的．综上所述，选项B、C正确，A、D错误．
24.【答案】AD
【解析】由小磁针N极向纸面内偏转知，粒子束下方磁感线垂直纸面向里，由安培定则可知，小磁针上方的直线电流方向向右，则带电粒子可能是向右飞行的正离子束，也可能是向左飞行的负离子束，故A、D正确．
三、作图题
25.【答案】如图所示
【解析】根据安培定则，可以确定甲中电流的方向垂直纸面向外，乙中电流的方向从下向上，丙中电流的方向是逆时针方向，丁中磁感线的方向向下，戊中磁感线方向向左，己中磁感线的方向向右。具体如答案图所示。
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