13.1磁场 磁感线 同步检测— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册word版含答案

(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
13.1磁场
磁感线
一、单选题
1.关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是（??
）
A.?磁场看不见摸不着，不是真实存在的??????????????????B.?只有磁体周围才存在磁场
C.?磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向????D.?磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线
2.指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，关于指南针能指示南北方向是由于
(
??)
A.?指南针的两个磁极相互吸引
B.?指南针的两个磁极相互排斥
C.?指南针能吸引铁、铝、镍等物质
D.?地磁场对指南针的作用
3.下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是(??
)
A.?????????????????B.?????????????????C.?????????????????D.?
4.如图所示为磁场作用力演示仪中的线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当线圈中通以如图所示顺时针的电流时(??
)
A.?小磁针N极向里转???????????????????????????????????????????????B.?小磁针N极向外转
C.?小磁针在纸面内向左摆动????????????????????????????????????D.?小磁针在纸面内向右摆动
5.铁棒A两端均能吸引小磁针,铁棒B能排斥小磁针。若铁棒A靠近铁棒B，则（????
）
A.?A，B一定相互吸引????????????????????????????????????????????B.?A，B一定相互排斥
C.?A，B间可能无磁力作用?????????????????????????????????????D.?A，B间一定有磁力作用，可能吸引，也可能排斥
6.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布，下列示意图中正确的是(???
)
A.????????????????????????????????????????B.?
C.???????????????????????????????????????D.?
7.中国宋代科学家沈括在
梦溪笔谈
中最早记载了地磁偏角：“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，则下列说法中不正确的是
???
A.?地理南、北极与地磁场的南、北极不重合???????????B.?地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C.?地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行??????????D.?形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的
8.通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则（??
）
A.?螺线管的
P
端为
N
极，a
接电源的正极?????????????B.?螺线管的
P
端为
N
极，a
接电源的负极
C.?螺线管的
P
端为
S
极，a
接电源的正极??????????????D.?螺线管的
P
端为
S
极，a
接电源的负极
9.如图所示，两圆弧中的电流大小相等，电流在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则关于图中
两点（分别为各圆的圆心）的磁感应强度的大小关系和a处磁感应强度的方向，下列说法止确的是（??
）
A.?
垂直纸面向外
B.?
垂直纸面向外
C.?
垂直纸面向里
D.?
垂直纸面向里
10.如图所示，有两根相互垂直的无限长直导线1和2，通有大小相等的电流，导线1在纸面内且电流方向竖直向上，导线2垂直于纸面且电流向外。纸面内有A，B两点，a点在两导线的中间且与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点的磁感应强度大小为B0
，
已知距一无限长直导线d处的磁感应强度大小
，其中k为常量，1为无限长直导线的电流大小，下列说法正确的是（??
）
A.?b点的磁感应强度大小为
B.?若去掉导线2，a点的磁感应强度大小为
C.?若将导线1中电流大小变为原来的3倍，b点的磁感应强度为B0
D.?若将导线2中的电流反向，则a点的磁感应强度为2B0
11.关于下列四幅图理解正确的是（??
）
A.?甲图中干电池的电动势为1.5V，则通过电源的电荷量为1C时，电源内静电力做功为1.5J
B.?乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止
C.?丙图中说明电流具有磁效应，奥斯特受此启发发现了电磁感应现象
D.?丁图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关
12.如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流。在纸面上距a，b等远处有一点
，若
点合磁感应强度
的方向水平向左，则导线a，b中的电流方向是（??
）
A.?a中向纸里，b中向纸外?????B.?a中向纸外，b中向纸里?????C.?a，b中均向纸外?????D.?a，b中均向纸里
13.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.
a、0、b在M、N的连线上，O为
的中点，c、d位于
的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（???
）
A.?O点处的磁感应强度为零
B.?a
、c两点处的磁感应强度的方向相同
C.?c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
D.?a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
14.如图所示，竖直面内有带负电的圆环，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都会发生转动，以下说法正确的是（??
）
?
A.?a、b、c的N极都向纸面外转动
B.?b的N极向纸面外转，而a、c的N极向纸面内转
C.?b、c的N极都向纸面内转，而a的N极向纸面外转
D.?b的N极向纸面内转，而a、c的N极向纸面外转
15.如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放置在螺线管的正上方、管内和右侧，当导线中通有图示方向的电流且这些小磁针静止时，下列说法正确的是（??
）
A.?小磁针a的N极指向为向左，小磁针b、c的N极指向为向右
B.?小磁针b的N极指向为向左，小磁针a、c的N极指向为向右
C.?小磁针a、b、c的N极指向均为向左
D.?小磁针a、b、c的N极指向均为向右
16.用DIS的磁传感器可以测定通电螺线管内的磁感应强度，当磁传感器的探测头从螺线管左端外侧逐渐伸入螺线管，直到伸出右端为止。测出的B－x图是（??
）
A.????????B.????????C.????????D.?
二、综合题
17.如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似于打点计时器，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。请回答以下问题：
（1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为________极，小磁铁的下端为________极。
（2）你认为这种充气泵是利用直流电好，还是利用交流电好？答案：________
（3）缠绕电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯最好用________材料制作。
18.半径为r
，
电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度为B
，
在圆环下方距圆心a为L的地方水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，设圆环平面与长直导线在同一竖直平面内如图所示，求：
?
（1）根据对称性，直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是多少？方向如何？
（2）如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是多少？方向如何？
19.如图所示，有一金属棒ab静止在宽为1m水平光滑轨道上，轨道处在竖直向上B=0.1T的匀强磁场中，已知电池电动势E=3V
，
内阻为r=0.2Ω
，
金属棒接入部分的电阻R=0.4Ω
，
两轨道的电阻均可忽略不计，开关闭合瞬间，求：
（1）通过金属棒ab的电流；
（2）金属棒ab所受安培力的大小和方向．
答案解析
一、单选题
1.【答案】
C
【解析】AB．磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。AB不符合题意；
C．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向，C符合题意；
D．磁感线是为了形象的研究磁场而人为假设的曲线，并不是磁场中碎铁屑排列成的曲线，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】1.磁场真实存在。2.磁体、电流附近都可有磁场。3.磁感线切线是磁场方向。4.磁感线是假想的。
2.【答案】
D
【解析】用指南针指示方向，是由于地球本身是一个大磁体，地球的磁场对磁体产生力的作用，地球的南极是地磁的N极，地球的北极是地磁的S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故指南针指示南北方向。
故答案为：D。
【分析】地球存在磁场，叫做地磁场，磁极的南极在地理的北极，磁极的北极在地理的南极，利用磁铁可以指示南北两个方向。
3.【答案】
D
【解析】通电直导线的磁感线是由导线为中心的一系列同心圆，且导线与各圆一定是相互垂直的，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
【分析】本题考查直导线周围磁场的分布情况，可根据安培定则得出磁场的形状并能画出不同面上的平面图。
4.【答案】
A
【解析】根据右手螺旋定则判断出环形电流内部和外部的磁场，根据小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向，判断出小磁针N极的偏转．本题中根据右手螺旋定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针的N极向纸面里偏转．A符合题意.
故答案为：A
【分析】对于环形电流，利用安培定则确定环形电流的N极和S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，以此判断出小磁针的转动方向。
5.【答案】
A
【解析】铁棒A两端均能吸引小磁针，说明A一定没有磁性；铁棒B能排斥小磁针，则说明B一定有磁性；若铁棒A靠近铁棒B，则会出现相互吸引现象，A符合题意，BCD不符合题意．
故答案为：A．
【分析】本题考查磁体间的相互作用；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，题中铁棒B能排斥小磁针，则说明B一定有磁性；铁棒A两端均能吸引小磁针，说明A一定没有磁性，然后可知当铁棒A靠近铁棒B，则会出现相互吸引。
6.【答案】
A
【解析】A、伸开右手，大拇指方向为电流方向，则四指环绕方向为逆时针，A符合题意；
B、伸开右手，大拇指方向为电流方向，则四指环绕方向为逆时针，而图为顺时针，B不符合题意；
C、直导线周围的磁感线应该是一系列的同心圆，C不符合题意；
D、直导线周围的磁感线应该是一系列的同心圆，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】通电导线的磁场可以利用右手定则进行判断。
7.【答案】
C
【解析】地理南、北极与地磁场的南、北极不重合有一定的夹角，即为磁偏角，A不符合题意；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，B不符合题意；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，C错误，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，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】地磁的北极在地理的南极，地磁的南极在地理的北极，但是并不重合，存在磁偏角，磁感线与地面平行。
8.【答案】
B
【解析】解：由图可知，小磁针N极指向P端；故内部磁感线指向左侧；故P端为N极；由右手螺旋定则可知，电流由b端流入，故b端接电源的正极，a接电源的负极；故B正确，ACD错误；
故选：B
【分析】根据小磁针静止时N极指向磁场方向，再根据安培定则判断电流的方向．
9.【答案】
A
【解析】圆弧中的电流在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小与其半径成反比，可知其产生的磁感应强度大小
，而直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，所以a点的磁感应强度大小
通过右手定则可判断合磁感应强度方向垂直纸面向外；b处的磁感应强度大小
通过右手螺旋定则可判断合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以
故答案为：A。
【分析】利用安培定则可以判别通电导线其周围的磁感应强度的方向，利用平行四边形定则进行磁感应强度的叠加可以比较磁感应强度的大小。
10.【答案】
C
【解析】导线1在a处产生的磁场方向垂直纸面向里，导线2在a处产生的磁场方向竖直向下，因为距离a处相等距离，磁场强度相同，设为B，则有
即
A．导线1在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，磁场强度大小为
，导线2在a处产生的磁场方向竖直向上，磁场强度大小为B，则b点的磁感应强度大小为
A不符合题意；
B．去掉导线2，a点的磁感应强度大小为导线1在a处产生的磁场，大小为
，B不符合题意；
C．若将导线1中电流大小变为原来的3倍，则导线1在b处产生的磁场方向垂直纸面向里，磁场强度大小为B，导线2在a处产生的磁场方向竖直向上，磁场强度大小为B，则b点的磁感应强度为
C符合题意；
D．将导线2中的电流反向，导线2在a处产生的磁场方向竖直向上，磁场强度大小为B，导线1在a处产生的磁场方向垂直纸面向外，磁场强度大小为B，则a点的磁感应强度为
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用安培定则可以判别磁感应强度的方向，结合平行四边形定则可以求出合磁感应强度的大小。
11.【答案】
D
【解析】A．甲图中干电池的电动势为1.5V，则通过电源的电荷量为1C时，电源内非静电力做功为1.5J，所以A不符合题意；
B．乙图中表示条形磁铁的外部磁感线从N极出发，回到S极，内部磁感线从S极出发，回到N极,构成一个闭合回路，所以B不符合题意；
C．丙图中说明电流具有磁效应，奥斯特受此启发发现了电流磁效应，所以C不符合题意；
D．丁图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能为
，与加速电压的大小无关，所以D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电动势的大小代表非静电力对单位电荷做功的大小；条形磁场的内部磁感线方向是从S极到N极，磁感线是闭合曲线；电流的磁效应不是电磁感应现象。
12.【答案】
A
【解析】A．若a中向纸里，b中向纸外，根据安培定则判断可知，a在P处产生的磁场Ba方向垂直于aP连线向下，如图所示
b在P处产生的磁场Bb方向，根据平行四边形定则进行合成，则得P点的磁感应强度方向水平向左，A符合题意；
B．若a中向纸外，b中向纸里，同理可知，P点的磁感应强度方向水平向右，B不符合题意；
C．若a、b中均向纸外，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向上，C不符合题意；
D．若a、b中均向纸里，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向下，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用电流的方向结合平行四边形法则可以判别P点的方向是否与题意符合。
13.【答案】
B
【解析】A．由安培定则分别画出两直导线在a、b、c、d、O点的磁场方向，如下图所示
由平行四边形定则可得，O点的磁感应强度不为零，A不符合题意；
B．a、c两点处磁感应强度的方向都竖直向下，B符合题意；
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，C不符合题意；
D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用右手螺旋定则可以判别导体周围其磁感应强度的方向，结合平行四边形定则可以判别每点其磁感应强度的大小及方向。
14.【答案】
B
【解析】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所在处磁场垂直于纸面向里，b处磁场垂直于纸面向外，A、c处的小磁针的N极朝纸面内转动，b处小磁针的N极朝纸面外转动，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用负电荷的移动方向可以判别电流的方向，利用安培定则可以判别周围磁场的方向进而判别小磁针的偏转方向。
15.【答案】
A
【解析】由题图中通电螺线管中的电流流向，结合安培定则可得，通电螺线管的左端为S极，右端为N极，且螺线管内部的磁场方向向右。根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的规律可得，小磁针
的N极指向为向左、小磁针
的N极指向为向右，由于通电螺线管内部的磁场方向向右，则小磁针
的N极指向为向右，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用安培定则判断出通电螺线管周围磁场方向，然后根据小磁针静止时N极所指的方向和磁感线的方向一致，从而判断出小磁针静止时指向的方向。
16.【答案】
C
【解析】通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，内部磁感线的分布均匀，是匀强磁场，管口磁感线比管内磁感线疏，故管口处的磁感应强度较小，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用磁感线的疏密分布可以判别磁感应强度随位移的变化。
二、综合题
17.【答案】
（1）S；N
（2）交流电
（3）软磁性
【解析】（1）由安培定则可以判断出电磁铁上端为S极，小磁铁下端为N极。（2）如果用直流电，小磁铁要么被吸引不放，要么被排斥远离，无法进行连续的充气，故用交流电好。（3）因为需要连续充气，所以应该用软磁性材料制作。
【分析】安培定则可判断螺线管磁极方向，上端为S，利用异名磁极相互吸引可知上面的的磁铁下方位N；用交流电可以根据电流方向的改变磁极方向的改变连续充气；为防止铁棒被磁化磁性方向变不过来需用软铁棒，即软磁性材料。
18.【答案】
（1）由题意可知，电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度大小为B，根据右手螺旋定则可知，其方向垂直纸面向外，
当水平放置电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，根据矢量合成法则可知，长直导线在a处的磁应强度大小是B，且方向垂直纸面向里，那么由对称性，则直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是B，由右手螺旋定则可知，其方向垂直纸面向外.
（2）当把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则两通电导线在b处产生磁场方向相同，根据矢量合成法则，则其大小为2B，方向垂直纸面向外；
【解析】（1）由题意可知，电流为I1的通电圆环圆心a处的磁感应强度大小为B
，
根据右手螺旋定则可知，其方向垂直纸面向外，
当水平放置电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心a处的磁感应强度变为零，根据矢量合成法则可知，长直导线在a处的磁应强度大小是B
，
且方向垂直纸面向里，那么由对称性，则直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是B
，
由右手螺旋定则可知，其方向垂直纸面向外，（2）当把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则两通电导线在b处产生磁场方向相同，根据矢量合成法则，则其大小为2B
，
方向垂直纸面向外；
答：（1）直导线电流I2在导线正下方L处的b点产生的磁感应强度大小是B
，
方向垂直纸面向外；（2）如果把圆环平移到b点，使圆环的圆心与b点重合，则圆环电流与直线电流在b点产生的合磁场的磁感应强度大小是2B
，
方向垂直纸面向外．
【分析】根据右手螺旋定则确定通电导线在某处的磁场方向，再结合矢量合成法则，即可求解．
19.【答案】
（1）根据闭合电路欧姆定律可知：I=
=5A
（2）金属棒受到的安培力为：F=BIL=5×1×0.1=0.5N；由左手定则可知，安培力的方向为向左。
【解析】（1）根据闭合电路欧姆定律可知：I=
=5A；（2）金属棒受到的安培力为：F=BIL=5×1×0.1=0.5N；
由左手定则可知，安培力的方向为向左；
答：（1）通过ab棒的电流为5A；（2）安培力的大小为0.5N
，
方向向左．
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律可求得通过金属棒的电流；（2）由安培力的计算公式求得安培力的大小；由左手定则可确定安培力的方向．