第十三章第1节磁场磁感线巩固练习-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节磁场磁感线巩固练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．在物理学发展过程中，许多物理学家做出了杰出贡献，下列说法中错误的是（　　）
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．安培首先总结了电路中电流、电压和电阻三者之间的关系
C．洛仑兹发现了磁场对运动电荷的作用规律
D．安培提出了分子电流假说，建立起了磁现象都是电本质的认知观
2．根据安培定则，对如图所示的通电直导线周围的磁场说法正确的是（　　）
A．顺着电流方向看，其磁感线是一系列同心圆
B．顺着电流方向看，其磁感线是一系列抛物线
C．逆着电流方向看，其磁感线是一系列椭圆
D．逆着电流方向看，其磁感线是一系列双曲线
3．关于磁感线下列说法中正确的（　　）
A．磁感线是磁场中的一种物质
B．磁感线是不闭合的
C．磁感线是由磁体发射出来的
D．磁感线是有方向的
4．在螺线管内部放置小磁针a，在螺线管的周围放置了b、c、d三个小磁针，螺线管与电源E、开关S、电阻R构成闭合电路，当开关S闭合，且各个小磁针均处于静止状态后，各个小磁针的指向如图所示，其中错误的是（　　）
A．小磁针a
B．小磁针b
C．小磁针c
D．小磁针d
5．物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。如图南北方向放置的直导线正下方有一静止的小磁针，当导线通入由南向北的电流时观察到小磁针偏转，则小磁针(　　)
A．N极会垂直纸面向里偏转
B．N极会沿纸面内向上偏转
C．对通电直导线无力的作用
D．转动方向与电流方向无关
6．如图所示是通电螺线管的磁感线分布图，下列说法正确的是（　　）
A．管内外磁场都是匀强磁场
B．电流越大，内部的磁场越弱
C．改变电流方向时磁场方向不变
D．磁场方向与电流方向的关系满足右手螺旋定则
7．如图所示，一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，此时小磁针的S极向纸内偏转，这一束粒子不可能是________。
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的负离子束
C．向右飞行的电子束
D．向左飞行的电子束
8．如图，两条固定且足够长的绝缘直导线L1和L2相互垂直相交于点O，导线L1上方、L2左右两侧分别存在磁感应强度大小均为B0，方向分别垂直平面向外、向里的匀强磁场。L1中的电流水平向左，L2中的电流竖直向上，关于导线L2对称的M、N两点到导线L1的距离相等。已知N点处的磁感应强度大小为2B0，方向垂直平面向里；流经L1的电流在M点产生的磁感应强度大小为B0，方向垂直平面向里，下列说法正确的是（　　）
A．流经L1的电流在N点产生的磁感应强度大小为B0
B．流经L2的电流在N点产生的磁感应强度大小为B0
C．M点处的磁感应强度大小为B0
D．M点处的磁感应强度大小为B0
9．如图所示，矩形的边长是的2倍。两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于、两点。图中、分别为、的中点，下列说法正确的是（　　）
A．点与点的磁感应强度相同
B．点与点的磁感应强度相同
C．点与点的磁感应强度不同
D．点与点的磁感应强度相同
10．如图所示，涉及物理学史上的四个重大发现，其中说法正确的是（　　）
A．库仑利用图甲实验测出了引力常量
B．法拉第利用图乙实验，发现了电流周围存在磁场
C．伽利略根据图丙理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
D．牛顿利用图丁实验，总结出：自由落体运动是匀变速直线运动
11．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，下列说法正确的是（　　）
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
12．已知通电长直导线产生的磁场中，某点的磁感应强度大小满足B=。其中k为比例系数，I为直导线中通入的电流，r为该点到直导线的距离。如图所示，在y轴负半轴某一位置处放置一环形电流（环形电流的圆心处在y轴上，图中未画出），在x轴上x=r处有一通电直导线与z轴平行，其电流方向竖直向上，大小为I，此时O处的磁感应强度为零，若将直导线平移到y=2r处，则O处磁感应强度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．0
13．如图所示，在平面的环形金属线圈以坐标系原点为中心，平面为水平面，地球磁场指向方向。位于原点处的小磁针，可绕轴在平面内自由转动，环形线圈中的电流为时，磁针与轴的夹角为。已知环形电流环心处的磁感应强度与环形电流强度成正比，则为使磁针与轴的夹角变为，环形线圈中的电流应该调整为多大（　　）（已知，）
A．
B．
C．
D．
14．六根绝缘的导线，在同一平面内组成四个相等的正方形，导线中通以大小相同的电流，方向如图所示，在这四个正方形区域中，指向纸面内且磁通量最大的区域是哪一个（
）
A．Ⅰ
B．Ⅱ
C．Ⅲ
D．Ⅳ
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．在“用研究通电螺线管的磁感应强度”这一实验中选用细长形螺线管，目的是在螺线管沿轴线方向形成较大范围的___________。实验过程中，磁传感器的探管应与___________保持重合。
16．如图所示是利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电流由接线柱流入时，电磁铁吸引弹性金属片上的小磁铁向下运动，据此可知，电磁铁的上端为________（填“N”或“S”）极，小磁铁的下端为________（填“N”或“S”）极。
17．如图。纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线，中的电流方向向左，中的电流方向向上；的正上方有a、b两点，它们相对于对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为和，方向也垂直于纸面向外。则流经的电流在b点产生的磁感应强度大小为________，流经的电流在a点产生的磁感应强度大小为________。
18．(1)地理的南极相当于地磁场的________极，地理的北极相当于地磁场的________极。
(2)磁体之间的相互作用规律是：同名磁极相互________，异名磁极相互________。
(3)电流之间的相互作用规律是：同向电流相互________，异向电流相互________。
(4)丹麦物理学家________发现了电流的磁效应现象。
三、解答题
19．如图，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时极的指向。
20．如图所示，图（a）和图（b）是长直导线，图（c）和图（d）是环形电流的磁场，图（e）和图（f）是通电螺线管的磁场。试在各图中补画出电流的方向或磁感线的方向。
21．如图所示，根据图中小磁针静止时的指向，用笔画线代替导线将如图所示的实物连线补充完整（要求：①小磁针的指向满足如图所示方向；②滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱）。
22．如图所示的三种情况中，已知小磁针N极的指向，确定产生磁场的电流的方向，或通电螺线管的绕向，或电源的正、负极：
(1)图（甲）中已知小磁针在A处N极垂直纸面指向读者，求直导线MN中电流的方向。
(2)图（乙）中小磁针N极向右，求螺线管上线的绕法。
(3)图（丙）中小磁针N、S极指向如图所示。求电源的正、负极。
参考答案
1．B
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，选项A正确，不符合题意；
B．欧姆首先总结了电路中电流、电压和电阻三者之间的关系，选项B错误，符合题意；
C．洛仑兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，选项C正确，不符合题意；
D．安培提出了分子电流假说，建立起了磁现象都是电本质的认知观，选项D正确，不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】
根据安培定则判断通电直导线周围磁场方向与电流方向的关系的方法：用右手握住直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲的方向为磁场方向。所以直线电流产生的磁场磁感线是以导线为圆心排列的一系列同心圆。
故选A。
3．D
【详解】
AC．磁感线是人们为了方便研究磁场，人为假想来的，并不是真实存在的物质，故AC错误；
BD．磁感线在磁体外部是从磁体的N极出发，回到S极，磁体内部从S极回到N极，是一条闭合的有方向的曲线，故B错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向一致，所以根据右手螺旋定则可知，螺线管右端为N极，小磁针b指示方向是错误的。
故选B。
5．A
【详解】
AB．若导线通入由南向北的电流时，根据安培定则可知小磁针处的磁场的方向垂直于纸面向里，所以小磁针的N极会向垂直纸面向里偏转。故A正确B错误；
C．因为力的作用是相互的，故小磁针对通电直导线也有力的作用，故C错误；
D．若导线通入由北向南的电流时，根据安培定则可知小磁针处的磁场的方向垂直于纸面向外，所以小磁针的N极会向垂直纸面向外偏转。故转动方向与电流方向有关。故D错误。
故选A。
6．D
【详解】
A．管内磁场可认为是匀强磁场，管外磁场为非匀强磁场，故A错误；
B．电流越大，管内外的磁场都越强，故B错误；
C．根据安培定则，改变电流方向时磁场方向也跟着改变，故C错误；
D．磁场方向与电流方向的关系满足右手螺旋定则，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
小磁针的S极向纸内偏转，说明磁场方向向外，根据安培定则可知，该粒子束为向右的正离子束，或者向左的负粒子束。电子带负电，则C不可能。
故选C。
8．C
【详解】
A．由题意可知流经L1的电流在M点处产生的磁场垂直平面向里且磁感应强度大小为，因为M、N两点到L1的距离相等，则产生的磁感应强度大小均为，A错误；
B．M、N两点相对于L2对称，设流经L2的电流在M、N两点产生的磁感应强度大小均为B2，选磁场垂直平面向里为正方向，由矢量合成可得
解得
B错误；
CD．由矢量合成可得
即M点处的磁感应强度大小为。，方向垂直平面向外，C正确，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．通电导线在周围产生的磁场，磁感应强度大小为，方向由安培定则可知垂直于点到导线垂直线段，上导线在a、f两点产生的磁场大小相同，方向不同，下导线在a、f两点产生的磁场大小不相同，方向不同，根据矢量合成可知，两点磁感应强度不相同，故A错误；
B．根据对称性可知，点与点的磁感应强度大小方向均相同，故B正确；
C．根据对称性可知，点与点的磁感应强度大小相同，方向不同，故C错误；
D．点与点和点与点类似，磁感应强度不相同，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量，A错误；
B．奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，B错误；
C．伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，C正确；
D．伽利略利用图丁实验，总结出：自由落体运动是匀变速直线运动，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
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
故选A。
12．B
【详解】
原来通电指导线在O处的磁感应强度大小为B1=，方向指向y轴负方向，此时O处的合磁感应强度为零，说明环形电流在O处的磁感应强度大小等于B1，方向指向y轴正方向，当直导线平移到y=2r处，直导线在O处的磁感应强度大小为B2=，方向指向x轴正方向，据平行四边形定则可知，O处的合磁感应强度大小为
B正确。
故选B。
13．B
【详解】
根据题意可知
，
解得，即
，
故选B。
14．A
【详解】
以点代表磁场指向纸外，叉代表磁场指向纸内，根据安培定则分析可知，各导线在四个区域产生的磁场方向如表所示
导线
区域Ⅰ
区域Ⅱ
区域Ⅲ
区域Ⅳ
1
点
点
点
点
2
叉
点
点
叉
3
叉
叉
叉
叉
4
点
点
点
点
5
叉
叉
点
点
6
叉
叉
叉
叉
根据磁场的叠加可知，指向纸面内的磁场最强的区域是区域I，故A正确。
故选A。
15．匀强磁场
螺线管轴线
【详解】
[1]通电螺线管内部可近似看成匀强磁场，故选用细长形螺线管，目的是在螺线管沿轴线方向形成较大范围的匀强磁场。
[2]实验过程中，磁传感器的探管应与螺线管轴线保持重合，以提高测量准确程度。
16．
【详解】
[1][2]根据安培定则，电磁铁上端为N极，根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，小磁铁的下端为S极。
17．
【详解】
由安培定则判定，在a、b两点产生的磁场方向垂直纸面向里，在a点产生的磁场方向垂直纸面向里，在b点产生的磁场方向垂直纸面向外。设中的电流在a、b两点产生的磁感应强度分别为和，则根据磁感应强度的矢量叠加原理可得
联立解得
,
18．北
南
排斥
吸引
吸引
排斥
奥斯特
【详解】
(1)[1][2]地理的南极相当于地磁场的北极，地理的北极相当于地磁场的南极。
(2)[3][4]磁体之间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
(3)[5][6]电流之间的相互作用规律是：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。
(4)[7]丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应现象。
19．指向纸外
【详解】
安培定则：用右手握着通电线圈，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电线圈的N极。
若线圈通以沿逆时针方向的电流时，根据安培定则知，纸里是通电线圈的S极，纸外是通电线圈的N极。
通电线圈内部的磁场是从S极出来回到N极，小磁针在通电线圈的内部，小磁针N极受到的磁力和磁场方向相同，小磁针N极垂直指向纸外。
20．见解析
【详解】
利用右手螺旋定则，已知电流的方向可判定磁场方向，也可以通过磁场方向来确定电流的方向；
图a，已知磁场方向，顺时针方向，则电流垂直纸面向里；
图b，电流右侧的磁场的方向向里，左侧的磁场的方向向外，则电流的方向向上；
图c，已知磁场方向，则有电流方向，逆时针方向；
图d，环形电流从左侧流出，从右侧流入，所以磁场的方向向上；
图e，根据螺线管中电流方向外侧向上，利用右手螺旋定则可以确定螺线管的磁场的方向向左；
图f，根据螺线管中上边的电流方向向外，下边的电流的方向向里，利用右手螺旋定则可以确定螺线管的磁场的方向向右．如图所示
21．
【详解】
滑动变阻器的滑片向A端移动时通电螺线管的磁性减弱，即电流变小，变阻器连入电路中的电阻变大，故滑片以右电阻丝连入电路中；根据磁性的相互作用，通电螺线管的左侧为S，根据安培定则，则电流从通电螺线管的左则接线柱流入，如下所示：
22．见解析
【详解】
(1)图1（甲）在A处小磁针N极的指向垂直纸面向外，导线MN产生的磁场在导线上方必为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则，MN中电流方向必为M→N。
(2)图1（乙）根据小磁针N极指向右，则通电螺线管内磁感线的方向必为向右，根据右手螺旋定则，电流方向如图所示，螺线管的绕线方向如图2所示。
图2
(3)图1（丙）中根据小磁针N、S极指向，则电磁铁左臂必为N极，右臂必为S极，根据右手螺旋定则，线圈的电流方向如图3所示，则电源的左边为正极，右边为负极，如图3所示。
图3