学业分层测评(二十)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于磁感线和电场线的下列描述中，错误的是( )
A．磁感线和电场线分别是用来形象地描述磁场和电场的强弱和方向的一些假想曲线
B．磁感线是闭合的曲线，电场线则是不闭合的，它从正电荷出发，或终止于负电荷，或伸展到无限远
C．磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点的磁场方向或电场方向相同
D．仅受电场力作用的点电荷其运动轨迹一定与电场线重合
【解析】 磁感线和电场线都是用来描述场的强弱和方向的假想线，磁感线是闭合曲线，电场线是起始于正电荷或无穷远、终止于负电荷或无穷远的非闭合曲线，磁感线或电场线上每一点的切线方向跟该点场的方向相同，所以A、B、C三个选项的描述都正确．仅受电场力作用的点电荷其运动轨迹由电场力方向和初速度方向共同决定，故不一定与电场线重合，所以D选项描述错误．
【答案】 D
2．关于磁感线的概念，下列说法不正确的是( )
A．磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场方向
B．磁场中任意两条磁感线都不相交
C．磁感线和电场线一样都是不封闭曲线
D．通过恒定电流的螺线管内部磁场的磁感线都平行于螺线管的轴线方向
【解析】 磁感线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致，任意两条磁感线都不相交，磁感线是闭合曲线，而电场线不闭合，故A、B说法正确，C说法不正确．通电螺线管内部的磁感线方向都由S极指向N极且平行于螺线管的轴线，故D说法正确．
【答案】 C
3．(多选)下列各选项图表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁场比b点的磁场强的是( )
【解析】 磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线分布越密的地方，磁场越强，磁感线分布越疏的地方，磁场越弱，故A、C图中a点的磁场比b点的磁场强，A、C正确．
【答案】 AC
4．如图5-2-10所示，为演示电流对磁针作用力的实验，图中所示的小磁针跟它上方的导线平行．当闭合开关时可观察到的现象是( )
图5-2-10
A．小磁针N极垂直纸面向里偏转
B．小磁针N极垂直纸面向外偏转
C．小磁针N极向上偏转
D．小磁针N极向下偏转
【解析】 根据安培定则，小磁针上方的导线下方的磁场方向是垂直纸面向里，所以小磁针N极垂直纸面向里偏转．所以正确答案是A.
【答案】 A
5．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( )
【解析】 根据地磁场的分布情况可知，地球的地理北极在地磁场的南极附近，地球的地理南极在地磁场的北极附近，根据安培定则可判断出环形电流的方向．B正确．
【答案】 B
图5-2-11
6．(多选)南极考察队队员在地球南极附近用弹簧秤竖直悬挂一未通电螺线管，如图5-2-11所示．下列说法正确的是( )
A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧秤示数将减小
B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧秤示数将增大
C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧秤示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧秤示数均不变
【解析】 一方面，可以将地球等效处理为一个大条形磁铁，地理南极附近相当于磁铁的N极，因而在地理南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示；另一方面，可利用安培定则确定通电螺线管在其周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的规律判定通电螺线管与地球之间的作用情况．正确选项为A、C.
【答案】 AC
[能力提升]
图5-2-12
7．如图5-2-12所示，一个带负电的橡胶圆盘处在竖直面内，可以绕过其圆心的水平轴高速旋转，当它不动时放在它左侧轴线上的小磁针处于静止状态，当橡胶盘从左向右看逆时针高速旋转时，小磁针N极的指向( )
A．不偏转 B．向左偏
C．向右偏 D．向纸内偏
【解析】 当橡胶盘转起来后，形成了环形电流(电流方向与转动方向相反)，便在盘的周围产生磁场，由安培定则可判定小磁针所在位置处的磁场方向沿轴线向右，故小磁针的N极将向右偏转．
【答案】 C
8.如图5-2-13所示，一个轻质弹簧下端悬挂一个小铁片，当开关S断开时，铁片刚好与水银槽中水银接触．当开关S闭合后，铁片会( )
图5-2-13
A．不动
B．陷入水银面以下
C．向上运动停止在空中
D．不停地上下振动
【解析】 当开关S闭合后，弹簧相当于通电螺线管，由于各匝弹簧中通入电流方向相同，相邻两匝弹簧线圈之间为异名磁极，则弹簧各匝之间相互吸引使弹簧缩短，将铁片向上提起；铁片离开水银面后，电路断开，弹簧无磁性，则在铁片的重力作用下，弹簧伸长，铁片与水银面接触又使电路连接通，这个过程循环往复，使铁片不停地上下振动．
【答案】 D
9．如图5-2-14所示，在甲、乙间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N极向读者偏转，接在A与B间的电压表向B接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此是否可以判断出甲、乙两处哪是电源，哪是负载？
图5-2-14
【解析】 是．小磁针N极向读者偏转，可判断小磁针所在处磁场方向向外，由安培定则知，上面的导线中的电流由乙处流向甲处，由电压表指针的偏转方向可知，电压表中的电流由B流向A，即B端电势高．综上所述，乙处一定是电源，甲处一定是负载．
【答案】 见解析
[随堂检测]
1．关于磁感线的说法，正确的是( )
A．磁感线总是从磁体的N极出发指向S极
B．磁感线可以表示磁场的强弱和方向
C．电流在磁场中的受力方向即为该点的磁场方向，即为该点磁感线的切线方向
D．沿磁感线方向磁场增强
解析：选B.磁感线是闭合曲线，在磁体外部是从N极到S极，内部是由S极到N极，A项错误．用磁感线可形象描述磁场的强弱和方向，即疏密表示强弱，各点的切线方向表示该点的磁场方向．磁场中各点的磁场方向即为处在该点的小磁针N极的受力方向，不是电流的受力方向，B项正确，C项错误．磁感线的疏密表示磁场强弱，与磁感线的方向无关，D项错误．
2．关于安培定则，下列说法正确的是( )
A．安培定则仅适用于直线电流周围磁场方向的判断
B．安培定则能适用于多种形状电流周围磁场方向的判断
C．安培定则用于判断直线电流磁场的磁感线方向时，大拇指所指方向与磁场方向一致
D．安培定则用于判断环形电流和通电螺线管磁场的方向时，大拇指所指方向应与电流方向一致
解析：选B.安培定则适用于任何电流或等效电流的磁场方向判断，A错，B对；由安培定则的使用方法可知，C、D错．
3．(2018·河北正定中学月考)如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，侧旁小磁针N极的最终指向为( )
A．平行纸面向右
B．平行纸面向左
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
解析：选D.根据安培定则可知通电直导线右边的磁场垂直纸面向外，小磁针N极受到的磁场力向外，S极向里，则最终N极垂直纸面向外，选项A、B、C均错，D对．
4．如图所示，带负电的橡胶环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是 ( )
A．N极竖直向上 B．N极竖直向下
C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右
解析：选C.带负电的橡胶环转动时，相当于一环形电流，其电流方向与环转动方向相反．在其轴线上的磁场方向向左，所以小磁针N极沿轴线向左．
[课时作业]
一、单项选择题
1．关于磁感线，下列说法中正确的是( )
A．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
B．磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线
C．两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场形成的磁感线可以相交
D．磁感线就是小铁屑连成的曲线
解析：选A.磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，所以选项A正确；磁感线是为形象描绘磁场而假想的曲线，可以用实验来模拟，但是不存在，选项B、D错误；磁感线的疏密反映磁场的强弱，但不能认为空隙处不存在磁场，磁场是充满某个区域的，不同磁场源产生的磁场在某一区域叠加，磁感线描绘的是叠加后的合磁场，某处的磁感应强度是唯一的，磁感线不相交，选项C错误．
2.如图所示，A、B是一条磁感线上的两点，下列关于这两点的磁场强弱判断正确的是( )
A．A点磁场比B点磁场强
B．B点磁场比A点磁场强
C．因为磁感线为直线，A、B两点磁场一样强
D．条件不足，无法判断
解析：选D.磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线分布越密的地方，磁场越强，磁感线分布越疏的地方，磁场越弱，根据一条磁感线无法看出疏密，因此无法判断磁场的强弱，故选D.
3．(2018·福建龙岩上杭测试)当接通电源后，小磁针A按如图所示方向运动，则( )
A．小磁针B的N极向纸外转
B．小磁针B的N极向纸里转
C．小磁针B不转动
D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动
解析：选A.由小磁针A的运动方向知，螺线管的左侧为S极，右侧为N极，由安培定则可知小磁针B处的磁场方向向外，小磁针B的N极向纸外转．故A正确．
4.如图所示，若一束电子沿y轴正方向定向运动，则在z轴上某点A的磁场方向应为( )
A．沿x轴正方向
B．沿z轴正方向
C．沿x轴负方向
D．沿z轴负方向
解析：选A.首先由电流方向的规定可知，电子沿y轴正方向定向运动，则电流沿y轴负方向．由安培定则可知A处的磁场方向沿x轴正方向，所以选项A正确．
5．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，在下列所示的四个图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是( )
解析：选B.根据地磁场的分布情况可知，地球的地理北极在地磁场的南极附近，地球的地理南极在地磁场的北极附地．根据安培定则可判断出环形电流的方向．选项B正确．
6．下列所示各图中，小磁针的指向不正确的是( )
解析：选C.小磁针静止时的N极指向为该处磁场方向，由安培定则可知A中螺线管内的磁场方向向左，A正确．B中赤道处的磁场方向由南向北，B正确．C中小磁针所在处的磁场方向向下，C错误．D中U形磁体间的磁场方向向右，D正确．
二、多项选择题
7．关于磁场中某一点的磁场方向，下列说法正确的是( )
A．与放在该点的小磁针N极受的磁场力方向相同
B．与放在该点的小磁针静止时N极所指方向相同
C．与放在该点的小磁针所受磁力方向相同
D．与经过该点的磁感线的切线方向相同
解析：选ABD.我们规定，磁场的方向就是磁感线的切线方向，是小磁针N极受力的方向，也是它静止时N极所指的方向．故选项A、B、D正确．
8．关于匀强磁场，下列说法正确的是 ( )
A．强弱和方向处处相同
B．距离很近的两个相互平行的异名磁极之间的磁场为匀强磁场
C．匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线
D．通电螺线管内的磁场近似为匀强磁场
解析：选ACD.匀强磁场中磁感应强度的大小和方向都相同，A对；距离很近的两个相互平行的异名磁极之间磁场的中间部分为匀强磁场、边缘部分不是，B错；磁感线疏密表示强弱，匀强磁场的磁感线相互平行、间距相同，C对；通电螺线管内的磁场近似为匀强磁场，D对．
9.如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸面里，S极转向纸面外，则关于A、B带电情况的说法中正确的是( )
A．带同种电荷 B．带异种电荷
C．B带正电 D．A带正电
解析：选BD.A、B放电相当于通电直导线，小磁针在通电直导线的上方，根据题意可以判断上方磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可以判断放电电流由北向南，即A带正电，B带负电．
10. (2018·宿州灵璧一中测试)南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量，“雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示．下列说法正确的是( )
A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小
B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大
D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变
解析：选AC.在地球南极附近为地磁N极，通电螺线管相当于一条形磁铁，根据安培定则判断出“条形磁铁”的极性．再根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知A、C正确．
三、非选择题
11．(1)在一个圆纸盒里有一个条形磁体，圆纸盒外放着一些小磁针，各磁针静止时N极的指向如图甲所示，请在圆纸盒里画出磁体并标明它的N、S极．
(2)请标出图乙中通电螺线管的N、S极和导线中的电流方向．
(3)如图丙中两个通电螺线管相互吸引，画出这两个螺线管线圈的绕法．
(4)地球是一个大磁体，如图丁所示，图中标出了地磁场的N极和S极，请在图中标明地球表面的磁感线的方向，画出放在a、b两点处的小磁针并标出小磁针的南北极．
解析：该题考查安培定则的应用，解题的关键是掌握永磁体、直线电流、螺线管和地磁场的磁感线分布情况图．然后根据安培定则进行分析．如图所示(其中丙答案不唯一)
答案：如解析图所示
12．两根非常靠近且互相垂直的长直导线如图所示，当通以如图所示方向的电流时，在导线平面内两电流所产生的磁场，在哪些区域内方向是一致的？
解析：通电长直导线周围的磁感线是一系列不等距的同心圆，其方向由安培定则确定：I1产生的磁场方向在其上方指向纸外，在其下方指向纸内．I2产生的磁场方向在其左方指向纸内，在其右方指向纸外．这样可以确定 Ⅰ、Ⅲ 区域两电流产生的磁场方向是一致的．
答案：Ⅰ、Ⅲ 区域中两电流产生的磁场方向一致
