第十三章第1节磁场磁感线培优练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十三章第1节磁场磁感线培优练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．有一种理论认为地球的地磁场是由于地球本身带电所引起的，根据这种理论，地球应该（　　）
A．带正电
B．带负电
C．不带电
D．无法确定
2．某同学在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条细线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住条形磁铁的位置是（　　）
A．磁铁的重心处
B．磁铁的某一磁极处
C．磁铁重心的北侧
D．磁铁重心的南侧
3．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（
）
A．0
B．0.5B
C．B
D．2
B
4．如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是(　　)
A．ab向左运动，cd向右运动
B．ab向右运动，cd向左运动
C．ab、cd都向右运动
D．ab、cd保持静止
5．如图所示，由12根相同的导线构成一个立方体，已知每条通电导线在立方体中心处产生的磁感应强度大小为，为通电导线的电流大小，为比例系数。若把该立方体对称的两个顶点接入电流为的电路中，则立方体中心的磁感应强度大小为（　　）
A．0
B．
C．
D．
6．在稀硫酸溶液中有一矩形绝缘浮子，它的上部是一轻金属环，轻金属环的两端分别和溶液中的铜片和锌片相连，一开始金属环所处的方位如图所示，则松开浮子后（　　）。
A．浮子一直保持静止不动
B．浮子将不停地转动
C．浮子将转过90°后再保持静止
D．浮子将转过180°后再保持静止
7．如图所示，在磁场中有A、B、C三点，关于这三点，以下说法正确的是（　　）
A．A点磁场最强
B．A、B两点的磁场方向相同
C．C点没有磁场
D．A、B两点的磁场强弱相同
8．如图所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上，圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身的重力为G2.则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F′的大小，下列关系中正确的是(
)
A．F＞G1，F′＞G2
B．F＜G1，F′＞G2
C．F＜G1，F′＜G2
D．F＞G1，F′＜G2
9．有、、、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．其中哪一个小磁针的指向是正确的
A．
B．
C．
D．
10．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（
）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示，纸面内MN和PQ是两条长度相同的长直导线，两导线中通有电流强度大小相同的电流，已知MN中的电流方向由N指向M，且两导线相互吸引，图中O为两导线之间垂线的中点，纸面内A、B两个大小相同的圆分别紧挨导线MN、PQ，以下说法正确的是
A．导线PQ中所通电流方向由P指向Q
B．O点的磁感应强度方向垂直于纸面向里
C．通过圆形区域A的磁通量等于通过圆形区域B的磁通量
D．通过圆形区域A的磁通量小于通过圆形区域B的磁通量
12．如图所示，一个闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成角，磁感应强度B，用下述哪个方法可使线圈的磁通量增加一倍
(
)
A．把线圈匝数增加一倍
B．把线圈面积增加一倍
C．把线圈的半径增加一倍
D．转动线圈使得轴线与磁场方向平行
13．如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为；若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为
A．
B．
C．
D．
14．如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是（　　）
A．+x方向
B．﹣x方向
C．+y方向
D．﹣y方向
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．电冰箱门上装有磁性密封条，是利用了__________________________的原理，而磁带和磁卡则是利用了它们能够被______________________________________的原理。
16．如图所示所在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N极指向右端，则电源的c端为__极，螺线管的a端为__极。
17．如图所示，一块木板右端固定条形磁铁A，总质量为，将质量为m的条形磁铁B放在木板左端，与A磁铁N、S极相对，与木板间动摩擦因数为0.5。若使整个装置保持水平做自由落体运动，释放的瞬间磁铁B加速度为，则A、B之间的相互作用力大小为_________；若B放回左端，将整个装置放在粗糙水平桌面上（动摩擦因数为0.5）.给B向左的初速度，同时给木板和A向右的初速度，则此瞬间木板的加速度为___________。
18．如图（甲）所示的五条平行直导线，间距相等，通以相等的电流，在A、B、C、D四个区域内，磁场方向的分布为图（乙）中的__________。
A
B
C
D
(1)
·
×
·
×
(2)
×
·
×
·
(3)
·
×
×
·
(4)
×
·
·
×
（甲）
（乙）
三、解答题
19．如果你在森林里迷路了，而身边有一个指南针，但上面关于南、北极的标记都脱落了，好在还有备有电池的手电筒和一段导线。你有什么办法能确定指针的南、北极?
20．如图（甲）（乙）所示，当开关S闭合时，确定各小磁针的偏转情况。
21．一光滑木杆竖直放在桌面上，上面套有三个磁环、和，处于平衡状态其中环位于桌面上，相邻两磁环间的距离分别为和，如图所示.若两磁环间的作用力与两磁环间的距离的4次方成反比，环的质量为的两倍，忽略环与之间的作用力，则_____
22．全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2运动，牵引排水阀的活塞打开，排出污水．牵引电磁铁的结构如图所示．当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体间相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水．同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门．想一想：
(1)某时刻输入控制电流时，a为正、b为负，则铁芯2中A端和B端分别是什么磁极？
(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然能吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？
参考答案
1．B
【详解】
地球所带电荷随地球自转，自西向东定向移动，等效于一个环形电流，而在地球内部，地磁场由地理北极指向地理南极，根据安培定则，等效环形电流方向自东向西，与电荷运动方向相反，所以地球应带负电。
故选B。
2．C
【详解】
由于地球是一个大磁体，存在地磁场。在地球表面除了赤道附近的地磁场呈水平方向（和地面平行）外，其他地方的地磁场方向均不沿水平方向。北京附近的地磁场方向如图（甲）所示，若在此处悬挂条形磁铁，且悬挂点在重心，则在地磁场的作用下，静止时它将沿着地磁场方向，如图（乙）所示，显然不能水平。若将悬挂点移至重心的北侧，如图（丙）所示，则根据平衡条件确定它能在水平位置平衡，选项ABD错误，C正确。
故选C。
3．A
【详解】
试题分析：乙为双绕线圈，两股导线产生的磁场相互抵消，管内磁感应强度为零，故A正确．
4．A
【详解】
由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动；
A.
ab向左运动，cd向右运动，与结果一致，故A正确；
B.
ab向右运动，cd向左运动，与结果不一致，故B错误；
C.
ab、cd都向右运动，与结果不一致，故C错误；
D.
ab、cd保持静止，与结果不一致，故D错误；
5．A
【详解】
根据串、并联电路特征可知，与A连接的三根导线的电流是，同理，与C连接的三根导线的电流也是，剩下6根导线的电流均为。如图所示
根据矢量合成法则可知，关于点对称的导线，产生的磁场的合磁感应强度均为零，由以上分析可知，BCD错误，A正确。
故选A。
6．A
【详解】
由题意，根据原电池的原理可知，Cu为正极，Zn为负极，所以电流方向为顺时针，根据安培定则可以判断电流的磁场方向指向正北方，而地球外部的地磁场方向是由地理南极出发指向地理北极，所以浮子产生的磁场方向与地磁场方向一致，会一致保持静止不动，故A正确。
故选A。
7．A
【详解】
AD.
磁感线的密疏程度可反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，所以A点磁场最强，选项A正确，D错误；
B.
磁场方向沿着磁感线的切线方向，A、B两点磁感线切线方向不同，磁场方向不同，选项B错误；
C.
C点磁场线未画出，但磁场存在，选项C错误。
故选A。
8．D
【详解】
由安培定则可知：通电圆环产生的磁场N极向下，S极向上，由磁极的相互作用可知，同名磁极相互排斥；则通电圆环产生的磁场会对磁铁产生向上的排斥力，因此磁铁对轻绳拉力；由力的作用是相互的，可知磁铁也会对圆环产生向下的排斥力，因此圆环对桌面压力为，故选D。
9．D
【详解】
由图知，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D项正确，ABC三项错误．
10．B
【详解】
地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确．
11．D
【详解】
因两导线相互吸引，可知两导线中电流同向，即导线PQ中所通电流方向由Q指向P，选项A错误；由右手定则可知，导线MN在O点产生的磁场方向垂直纸面向里，导线PQ在O点产生的磁场方向垂直纸面向外，由叠加原理可知，O点的磁感应强度为零，选项B错误；穿过两个圆形区域AB的磁通量均是两条通电导线在两个区域内产生的磁场的叠加，由右手定则可知B区域内两导线产生的磁场均垂直纸面向里；而A区域内MN导线产生的磁场向里，PQ导线产生的磁场向外，可知通过圆形区域A的磁通量小于通过圆形区域B的磁通量，选项D正确，C错误；故选D.
12．B
【详解】
A．把线圈的匝数增加一倍，穿过线圈的磁感线的条数不变，磁通量不变，故A错误；
B．根据，把线圈面积增加一倍，线圈的磁通量增加一倍，故B正确；
C．线圈的半径增加一倍，线圈的面积变为原来的4倍，磁通量为原来的4倍，故C错误；
D．线圈的轴线与磁场方向成角时，磁通量为：，当轴线与磁场方向平行时，磁通量为，即，故选项D错误．
13．B
【详解】
依题意，每根导线在O点产生的磁感强度为，方向竖直向下，则当M移至P点时，两根导线在O点形成的磁场方向成600角，则O点合磁感强度大小为
B=2××cos30°=
故选B．
14．A
【详解】
据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看），通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向。
故选A。
15．异名磁极相互吸引
磁化而产生磁性
【详解】
[1][2]．电冰箱门上装有磁性密封条，使冰箱的门关的更严实是利用异名磁极相互吸引的原理；磁带和磁卡则是利用了它们能够被磁化而产生磁性的原理来工作的。
16．正
S
【详解】
线管内部的小磁针的指向，可知螺线管的b端为N极，a端为S极；根据右手螺旋法则可知，电源的c端为正极。
17．
【详解】
[1]若使整个装置保持水平做自由落体运动时，B受力如图所示，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
[2]若B放回左端，将整个装置放在粗糙水平桌面上（动摩擦因数为0.5）.给B向左的初速度，同时给木板和A向右的初速度，木板的受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得
，
，
代入数据解得
18．（1）
【详解】
在A区域，A区域左导线根据安培定则在此区域磁场方向是垂直向外，A区域右侧电流方向向上的导线在A区域磁场方向垂直向外，根据磁场的叠加，A区域垂直直面向外。
在B区域，B区域左侧导线根据安培定则，电流方向向上的导线在此区域的磁场方向是垂直直面向里，在B区域右侧，电流方向向下的导线在B区域磁场方向垂直向里，根据磁场的叠加，B区域垂直直面向里。
在C区域，C区域左侧导线根据安培定则，电流方向向下的导线的磁场方向是垂直纸面向外，在C区域右侧，电流方向向上的导线在C区域磁场方向垂直向外，根据磁场的叠加，C区域垂直直面向外。
在D区域，D区域左侧导线根据安培定则，电流方向向上的导线在此区域的磁场方向是垂直直面向里，在D区域右侧，电流方向向下的导线在D区域磁场方向垂直向里，根据磁场的叠加，D区域垂直直面向里。
故选图乙中的（1）
19．见解析
【详解】
将导线中的一段拉直并把导线两端接在电源的正负极上，直导线中的电流方向从正极流向负极方向，把指南针放在直导线附近，指南针在通电直导线的磁场作用下发生偏转，伸出右手并握住直导线，大拇指指向电流方向，则四根手指环绕的方向即为通电直导线的磁场方向，即为指南针的北极方向。
20．见解析
【详解】
先由右手螺旋定则判断出电流的磁场方向，再根据小磁针N极受力沿磁场方向，S极受力和磁场方向相反，判断出小磁针的偏转情况。
图（甲）电路，开关S闭合后电流由A→B→C→D，AB下方的磁场垂直纸面向里。
小磁针1（俯视）逆时针转动，转至N极垂直纸面向里，S极垂直纸面向外。
BC右侧的磁场垂直纸面向外，小磁针2（俯视）顺时针转动，转至N极垂直纸面向外，S极垂直纸面向里。
图（乙）开关S接通后，根据右手螺旋定则判断，螺线管内部磁场向上，螺线管外部磁场向下。
所以螺线管内部小磁针N极转至向上，螺线管外部N极转至向下。
21．
【详解】
对环：
①
对环：
②
③
由①③式得：
④
联立①②③可得：
⑤
由④⑤得：
所以可得：
.
22．见解析
【详解】
(1)利用安培定则判断，A端为S极，B端为N极．
(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用，但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声．