2020-2021学年高中物理教科版选修3-1自主学习检测题 3.1 磁现象　磁场 Word版含解析

十三　磁现象　磁场
　　　　　　　　
一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)
1.关于磁场和磁感线的描述,正确的说法是(　　)
A.磁感线从磁体的N极出发,终止于S极
B.磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C.沿磁感线方向,磁场逐渐减弱
D.磁感线是闭合的曲线
【解析】选D。磁体外部磁感线由N极指向S极,而内部磁感线由S极指向N极;故A错误;通电导体受力方向与磁场方向相互垂直;故B错误;磁场的方向不能决定磁场的强弱,只有磁感线的疏密才能说明磁场的强弱,故C错误;磁感线分布特点:在磁体外部磁感线从N极出发进入S极,在磁体内部从S极指向N极,磁感线是闭合的曲线,故D正确。
2.下列四幅图表示的工具或装置,利用地球磁场工作的是(　　)
【解析】选B。磁卡是利用磁条工作,磁性黑板是利用黑板的磁性;电磁起重机是利用电磁体;只有指南针是利用地磁场工作,磁体的S极指向南方;故B正确;A、C、D错误。
3.把金属棒一端靠近小磁针的南极或北极时,都看到有吸引现象,可断定这根金属棒(　　)
A.一定是磁铁
B.一定不是磁铁
C.可能是磁铁,也可能不是磁铁
D.无法确定
【解析】选B。金属棒的一端靠近磁针的N极,相互吸引,说明金属棒的该端是S极或不具有磁性;金属棒的该端又靠近磁针的S极还相互吸引,而不是相互排斥,由此可以确定金属棒一定是没有磁性。
4.关于直线电流的磁感线分布情况,正确的是(　　)
(“?”表示电流从纸内流出指向读者,“×”表示电流流向纸内离开读者)
【解析】选A。直导线的电流向外,其磁场方向根据右手螺旋定则,则大拇指指向即为电流方向,那么弯曲的四指即为磁场方向,则为逆时针方向,且离直导线越近磁场越强,则磁感线越密,离直导线越远磁场越弱,则磁感线越疏;故A正确、B、C均错误, 直导线的电流向里,其磁场方向根据右手螺旋定则,则大拇指指向即为电流方向,那么弯曲的四指即为磁场方向,则为顺时针方向,故D错误;故选A。
5.如图所示,将可自由转动的四个小磁针(深色的磁极为N极),置于通电直导线附近的四个位置。当小磁针静止不动时,小磁针的指向符合事实的是(　　)
A.甲　　　B.乙　　　C.丙　　　D.丁
【解析】选A。伸开右手,大拇指指向电流的方向,四指的方向为磁场的方向,故导体周围磁场方向逆时针(俯视),即小磁针静止时N极的指向即为磁场方向,由题目中图可知,甲正确,乙、丙、丁均错误;故选A。
6.如图所示,a b、c d是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时在同一竖直平面内。当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N极向纸内转动,则两导线中的电流方向(　　)
A.一定都是向上
B.一定都是向下
C.ab中电流向上,cd中电流向下
D.ab中电流向下,cd中电流向上
【解析】选C。若两导线中的电流方向均向上,根据安培定则判断可知,小磁针N极静止不动,与题意不符。故A错误。若两导线中的电流方向均向下,根据安培定则判断可知,小磁针N极向纸外面转动,与题意不符。故B错误。若ab中电流向上,c d中电流向下,根据安培定则判断可知,小磁针N极向纸里面转动,与题意相符。故C正确。若ab中电流向下,c d中电流向上,根据安培定则判断可知,小磁针N极向纸外面转动,与题意不符。故D错误。故选C。
二、非选择题(本题共2小题,共24分)
7.(12分)如图所示,甲、乙是直线电流的磁场,丙、丁是环形电流的磁场,戊、己是螺线管电流的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。
【解析】根据安培定则:甲图中的电流方向为“×”;乙图中电流方向向上;丙图中电流方向为逆时针;丁图中磁感线方向向下;戊图中磁感线方向向左;己图中磁感线方向向右。如图所示
答案:见解析
【总结提升】应用安培定则需注意的问题
(1)几个方向的一致性:磁感线方向、磁场方向和能自由转动的小磁针静止时N极所指的方向,三者是一致的。
(2)安培定则(右手螺旋定则)应用时注意的几点:
①分清“因”和“果”:在判定直线电流的磁场的方向时,大拇指指“原因”——电流方向,四指指“结果”——磁场绕向;在判定环形电流磁场方向时,四指指“原因”——电流绕向,大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向,即指N极。
②优先采用整体法:一个任意形状的闭合电流(如三角形、矩形)的磁场,从整体效果上可等效为环形电流的磁场。
8.(12分)指出图中小磁针N极的方向。
【解析】A中:由右手定则可知直导线下方的磁场垂直纸面向里,可知小磁针N极向纸内;
B中:由右手定则可知直导线右侧的磁场垂直纸面向里,可知小磁针N极向纸内;
C中:由右手螺旋定则可知环形导线里面的磁场垂直纸面向外,可知小磁针N极向纸外;
D中:由右手螺旋定则可知螺线管左端为N极,螺线管里面的磁场水平向左,可知小磁针N极水平向左。
答案:向纸内　向纸内　向纸外　水平向左
　　　　　　　　　(15分钟·40分)
9.(7分)如图所示,M、N是相互平行、垂直于纸面放置的长直导线,其中通入的电流大小相等、方向相反。纸面内的点a到M、N距离相等。关于a点的磁场方向,下列说法正确的是(　　)
A.沿纸面向上　　　　 B.沿纸面向下
C.沿纸面向左 D.沿纸面向右
【解析】选C。M在a处产生的磁场方向垂直于aM偏左下方,N在a处产生的磁场方向垂直于aN偏左上方,根据平行四边形定则,知a处的磁场方向水平向左,C正确,A、B、D错误。故选C。
10.(7分)(多选)如图所示,螺线管中通有电流,如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针,其中a在螺线管内部,则(　　)
A.放在a处的小磁针的N极向左
B.放在b处的小磁针的N极向右
C.放在c处的小磁针的S极向右
D.放在a处的小磁针的N极向右
【解析】选B、D。由右手螺旋定则可知,螺线管右端是N极,左端为S极;因螺线管内部磁感线是由S极指向N极的,由于小磁针静止时N极指向为磁场方向。因此小磁针a、b、c的N极都向右,故B、D正确,A、C错误。
【加固训练】
　　 讲解围棋赛事时,经常使用竖直放置的棋盘,棋子在竖直放置的棋盘上可以移动,但不会掉下来。这种棋盘和棋子都是用磁性材料制成的,棋子不会掉落是因为(　　)
A.质量小,重力可以忽略不计
B.受到棋盘对它向上的摩擦力
C.棋盘对它的吸引力与重力平衡
D.它一方面受到棋盘的吸引,另一方面还受到空气的浮力
【解析】选B。对棋子受力分析如图所示,磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力,棋盘对棋子有向外的弹力。重力使得棋子有向下滑动的趋势,因此棋子受到棋盘对它向上的静摩擦力,此力和重力平衡,使得棋子不会掉落。A错,B对。棋盘对棋子的吸引力与棋盘对棋子向外的弹力是一对平衡力,C错。由于空气浮力远小于重力,故可以忽略不计。虽受到棋盘的吸引,但关键是棋子受到了向上的静摩擦力,D错。
11.(7分)如图所示,弹簧测力计下挂一铁球,将弹簧测力计自左向右逐渐移动时,弹簧测力计的示数(　　)
A.不变　　
B.逐渐变小
C.先变小再变大
D.先变大再变小
【解析】选C。磁体的不同部位磁性强弱不同,两端(磁极)磁性最强,而中间最弱,因而铁球在条形磁铁的N极和S极处受的吸引力最大,在正中间处受到的吸引力最小,所以从左向右移动时,弹簧测力计的示数先变小,然后变大,故C正确,A、B、D错误;故选C。
12.(19分)如果小朋友误吞了金属类物品于腹腔内,如何把它取出来呢?某同学在学习了磁场之后,设计出了这样一个仪器,如图所示。当仪器顶部接触金属物品时,将手控环内推,再拉出整条塑料管。
(1)你能说出这种仪器的原理吗?
(2)如果小朋友不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针,哪种物体可以用这种仪器取出来?
(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁,你认为是不是更实用呢?
【解析】(1)当仪器顶部接触金属物品时,将手控环内推,其上的活动永磁铁使固铁磁化,磁化后吸引铁磁性金属物品,然后拉出整条塑料管,即可把这种金属物品取出。
(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体,而易拉罐拉环是铝合金材料的,不是铁磁性物体,因此不能取出;回形针是铁磁性物体,可以用此仪器取出。
(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化,如果是误吞了比较重的金属,可通过调节电流大小使磁性增强,把金属取出来。故使用电磁铁应更实用一些。
答案:见解析