13-1磁場-磁感線(2019人教版必修第三冊(cè))(解析版)

13.1磁場磁感線課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級(jí)練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．（多選）關(guān)于磁場和電場，下列說法中正確的是（）A．磁場和電場一樣，是同一種物質(zhì)B．磁場的基本性質(zhì)是對(duì)處在磁場中的磁體或通電導(dǎo)體有磁場力的作用C．磁體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過磁場進(jìn)行的D．通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用是通過電場進(jìn)行的【答案】BC【詳解】A．磁場與電場的基本性質(zhì)不同、產(chǎn)生的原因不同，因此不是同一種物質(zhì)，A錯(cuò)誤；B．磁場的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有磁場力的作用，B正確；CD．磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間都是通過磁場相互作用的，C正確，D錯(cuò)誤；故選BC。2．關(guān)于磁感線和電場線，下列說法中正確的是（）A．磁感線是閉合曲線，而電場線不是閉合曲線B．磁感線和電場線都是一些互相平行的直線C．磁感線起始于N極，終止于S極；電場線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷D．磁感線和電場線都只能分別表示磁場和電場的方向【答案】A【詳解】AC．電場線起始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)），終止于無窮遠(yuǎn)（或負(fù)電荷），即電場線不是閉合曲線，而磁感線在磁體外部從N極指向S極，在磁體內(nèi)部從S極指向N極，構(gòu)成閉合曲線，A正確，C錯(cuò)誤；B．無論是磁感線還是電場線，都是既有直線，也有曲線，B錯(cuò)誤；D．磁感線和電場線都分別能表示磁場、電場的強(qiáng)弱和方向，D錯(cuò)誤。故選A。3．在磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（）A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，且Ba＞BbB．同一電流元放在a處受力一定比放在b處受力大C．電荷有可能僅在磁場作用下由a沿紙面運(yùn)動(dòng)到bD．某正電荷在磁場和其他外力作用下從a到b，磁場對(duì)電荷做負(fù)功【答案】A【詳解】A．磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，故a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，且Ba＞Bb，故A正確；B．電流元的受力與放置夾角有關(guān)，故無法比較電流元的受力情況，故B錯(cuò)誤；C．a(chǎn)、b不在磁感線上，若沿直線運(yùn)動(dòng)，則速度方向與磁場存在夾角，則一定受洛倫茲力，故不可能沿紙面由a到b點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；D．磁場對(duì)電荷永不做功，故D錯(cuò)誤。故選A。【點(diǎn)睛】磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱；根據(jù)安培力的性質(zhì)可明確安培力的大小情況；明確電荷在磁場中的受力情況，從而明確運(yùn)動(dòng)和做功情況。4．如圖為條形磁鐵周圍的磁感線，磁場中有a、b兩點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．磁鐵的磁感線起始于磁鐵的N極，終止于磁鐵的S極C．圖中的磁感線是真實(shí)存在的D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同【答案】A【詳解】A．磁感線的疏密反應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，b點(diǎn)的磁感線較密，故b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)，故A正確；B．磁感線閉合不相交，在磁鐵外部磁感線從N極指向S極，在磁鐵內(nèi)部，從S極指向N極，故B錯(cuò)誤；C．磁感線是為了形象描述磁場分布情況人為引入的，客觀不存在，故C錯(cuò)誤；D．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿磁感線所在位置的切線方向，故a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不相同，故D錯(cuò)誤。故選A。5．（多選）地球上之所以存在生命，其原因之一是地球具有地磁場，該磁場可以使從太陽發(fā)出的高能帶電粒子流射向地球時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)了生命。地磁場的示意圖如圖所示，下列說法正確的是（）A．地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的北極 B．地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的南極C．兩極比赤道的磁場弱 D．赤道比兩極的磁場弱【答案】BD【詳解】AB．地球相當(dāng)于一個(gè)大磁體，地磁的北極在地理的南極附近，地磁的南極在地理的北極附近，所以地球北極相當(dāng)于條形磁鐵的南極，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．類比條形磁鐵可知，地球赤道比兩極的磁場弱，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。6．為了判斷一個(gè)未知正負(fù)極的蓄電池的極性，某同學(xué)將該蓄電池通過電阻跟螺線管連接起來，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極立即向螺線管偏轉(zhuǎn)，如圖所示。用M、N和P、Q分別表示蓄電池和螺線管兩極，下列判斷正確的是（）A．蓄電池M端為正極B．蓄電池N端為正極C．螺線管P端為S極D．螺線管內(nèi)部磁場方向由P指向Q【答案】B【詳解】C．小磁針的N極向螺線管偏轉(zhuǎn)說明小磁針?biāo)谖恢么艌龇较蛳蜃?，即螺線管P端為N極，Q端為S極，C錯(cuò)誤；D．在螺線管的內(nèi)部，磁場方向由S極指向N極，所以螺線管內(nèi)部磁場方向由Q指向P，D錯(cuò)誤；AB．根據(jù)安培定則可知，在蓄電池外部電流從N流向M，蓄電池N端為正極，A錯(cuò)誤B正確。?故選B。7．下列關(guān)于小磁針在磁場中靜止時(shí)的指向，正確的是（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】通電導(dǎo)線周圍的磁場方向，由右手螺旋定則來確定且小磁針靜止時(shí)N極的指向即為磁場方向；根據(jù)電源的正負(fù)極，確定電流方向，再利用安培定則判斷螺線管的極性，最后根據(jù)磁極間的相互作用可判斷小磁針的指向是否正確。本題的重點(diǎn)是通過安培定則先判斷出螺線管的極性，再利用磁極間的相互作用規(guī)律來確定小磁針的指向難度不大，但需要細(xì)心注意同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引，在通電螺線管內(nèi)部不適用。【解答】A．根據(jù)同名磁極相斥，異名磁極相吸，則小磁針N極向右，故A錯(cuò)誤；B．伸開右手，四指環(huán)繞方向?yàn)殡娏鞣较?，則大拇指方向?yàn)閮?nèi)部磁場方向，再由小磁針靜止時(shí)，N極即為磁場方向，則小磁針N極應(yīng)向左，故B錯(cuò)誤；C．由安培定則知，用手握住螺線管，使四指所指的方向與電流方向相同，則螺線管的右端為N極，左端為S極，再根據(jù)小磁針N極指向即為磁場方向可知，小磁針N極的指向正確，故C正確；D．根據(jù)右手螺旋定則可知，通電直導(dǎo)線的磁場方向，右邊是垂直紙面向里，則小磁針N極應(yīng)該垂直紙面向里，故D錯(cuò)誤。故選C。8．下列圖像中，小磁針靜止時(shí)的方向正確的是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】A．根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律可知，A項(xiàng)中小磁針N極方向不可能水平向右，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)右手螺旋定則可知，環(huán)形導(dǎo)線在中心軸線上產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，小磁針N極應(yīng)該指向紙外，B錯(cuò)誤；C．C項(xiàng)中直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感線應(yīng)該是順時(shí)針方向從上向下看，與小磁針的N極指向相同，故C正確；D．D項(xiàng)中螺線管內(nèi)部的磁感線向左，小磁針的N極應(yīng)該指向左邊，故D錯(cuò)誤。故選C。9．下列關(guān)于甲、乙兩圖的描述或判斷正確的是（）A．甲圖中的電場線和乙圖中的磁感線都是實(shí)際存在的曲線B．甲圖中的電場線和乙圖中的磁感線都既不閉合也不相交C．同一試探電荷在甲圖中a處受到的電場力一定比在b處的大D．很短一段通電導(dǎo)線在乙圖中a處受到的磁場力一定比在b處的大【答案】C【詳解】A.甲圖中的電場線和乙圖中的磁感線都是不存在的曲線，A錯(cuò)誤；B.乙圖中的磁感線是閉合曲線，B錯(cuò)誤；C.甲圖中，a點(diǎn)的電場線比b點(diǎn)密，電場強(qiáng)度比b點(diǎn)大，同一試探電荷在甲圖中a處受到的電場力一定比在b處的大，C正確；D.很短一段通電導(dǎo)線垂直放在乙圖中a處受到的磁場力一定比在b處的大，不垂直放入磁場中，無法比較，D錯(cuò)誤。故選C。10．如圖所示，小磁針的N極指向正確的是（）A．a(chǎn) B．b C．c D．d【答案】D【詳解】根據(jù)右手螺旋定則可知通電螺線管左側(cè)為N極，右側(cè)為S極，磁感線在外部由N極S極，內(nèi)部由S極指向N極。而靜止時(shí)小磁針N極指向?yàn)榇鸥芯€方向，可知小磁針的N極指向正確的只有d。故選D。11．關(guān)于電流周圍磁場的磁感線分布情況，符合安培定則的是（

）A．直線電流 B．直線電流C．直線電流 D．通電螺線管【答案】C【詳解】A．根據(jù)安培定則，直線電流左側(cè)磁場方向應(yīng)垂直紙面向外，右側(cè)磁場方向應(yīng)垂直紙面向里，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)安培定則，磁場方向應(yīng)為逆時(shí)針，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)安培定則，從上往下看，磁場方向應(yīng)為逆時(shí)針，故C正確；D．根據(jù)安培定則，通電螺線管內(nèi)部磁場方向應(yīng)由左指向右，故D錯(cuò)誤。故選C。12．電子繞氫原子核順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，如圖所示，角速度為，下列說法正確的是（）A．由于只有一個(gè)電子定向運(yùn)動(dòng)，不能形成電流B．雖然只有一個(gè)電子定向運(yùn)動(dòng)，能形成大小為電流C．在原子核處存在方向垂直紙面向里的磁場D．在原子核處存在方向垂直紙面向外的磁場【答案】D【詳解】AB．電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流，電子運(yùn)動(dòng)的周期根據(jù)電流的定義得選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；CD﹒等效電流的方向與電子的運(yùn)動(dòng)方向相反為逆時(shí)針，根據(jù)安培定則可知，環(huán)形電流在核處產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。13．如圖所示，將一根刨光的圓木柱固定在一個(gè)木制的圓盤底座C上，將兩個(gè)內(nèi)徑略大于圓木柱直徑、質(zhì)量均為m的磁環(huán)A、B套在圓木柱上，且同名磁極相對(duì)，結(jié)果磁環(huán)A懸浮后靜止。已知重力加速度為g。這時(shí)磁環(huán)B對(duì)底座C的壓力FN的大小為（）A．FN=mg B．FN=2mgC．FN>2mg D．mg<FN<2mg【答案】B【詳解】以A、B整體為研究對(duì)象，由平衡條件可知，C對(duì)B的支持力為2mg，再由牛頓第三定律知，B對(duì)C的壓力大小也是2mg。故選B。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練14．（多選）關(guān)于電場線和磁感線，下圖描繪錯(cuò)誤的是（）A． B． C． D．【答案】AB【詳解】A．電場線切線方向即為電場的方向，某一點(diǎn)的電場方向不可能有兩個(gè)，則電場線不可能相交，故A錯(cuò)誤，符合題意；B．蹄形磁鐵外部磁感線由N極指向S極，圖中S極下方磁感線方向錯(cuò)誤，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．地球磁場磁感線在外部由南極指向北極，故C正確，不符合題意；D．根據(jù)安培定則可知如圖所示磁感線方向正確，故D正確，不符合題意。故選AB。15．（多選）為了判斷一個(gè)未知正負(fù)極的蓄電池的極性，某同學(xué)將該蓄電池通過電阻跟螺線管連接起來，發(fā)現(xiàn)小磁針的N極立即向螺線管偏轉(zhuǎn)，如圖所示。用M、N和P、Q分別表示蓄電池和螺線管兩極，下列判斷正確的是（）A．蓄電池M端為正極 B．蓄電池N端為正極C．螺線管P端為S極 D．螺線管內(nèi)部磁場方向由Q指向P【答案】BD【詳解】A．小磁針的N極立即向螺線管偏轉(zhuǎn)，右手螺旋定則可知蓄電池N端為正極，A錯(cuò)誤;B．小磁針的N極立即向螺線管偏轉(zhuǎn)，右手螺旋定則可知蓄電池N端為正極，B正確;C．小磁針的N極立即向螺線管偏轉(zhuǎn)，說明螺線管Q端為S極，C錯(cuò)誤;D．螺線管內(nèi)部磁場方向由Q指向P，D正確;故選BD。16．（多選）通電螺線管內(nèi)有一在磁場力作用下面處于靜止的小磁針，磁針指向如圖所示，則（）A．螺線管的P端為N極，a接電源的正極B．螺線管的P端為N極，a接電源的負(fù)極C．螺線管內(nèi)的磁場方向由P端向Q端D．螺線管內(nèi)的磁場方向由Q端向P端【答案】BD【詳解】CD．根據(jù)小磁針N極的指向，可知通電螺線管內(nèi)部磁場，水平向左，由Q端向P端，故C錯(cuò)誤；D正確；AB．根據(jù)上一選項(xiàng)分析可知，螺旋管的P端為N極，根據(jù)右手螺旋定則可知，螺旋管內(nèi)部磁場水平向左，a接電源的負(fù)極。故A錯(cuò)誤；B正確；故選BD。17．（多選）北京某校物理興趣小組做研究螺線管附近磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們將一小磁針放在一個(gè)水平放置的螺線管的軸線上，如圖所示。由于地磁場的作用，小磁針靜止時(shí)N極指向y軸正方向，當(dāng)接通電源后，發(fā)現(xiàn)小磁針N極指向與y軸正方向成60°角的方向。則下列說法正確的是（

）A．電源的左端為正極B．電源的左端為負(fù)極C．螺線管在小磁針處產(chǎn)生的磁場方向?yàn)檠豿軸正方向D．螺線管在小磁針處產(chǎn)生的磁場方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向【答案】AC【詳解】接通電源后小磁針N極指向合磁場的方向，由平行四邊形定則結(jié)合通電螺線管附近的磁場分布可知，通電螺線管在軸線上的磁場方向?yàn)閤軸正方向，由安培定則可知，電源的左端為正極，故AC正確，BD錯(cuò)誤。故選AC。18．廣州某中學(xué)的物理興趣小組為研究條形磁鐵在其軸線上各點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)之前從資料上查得該處地磁場方向水平，大小為B0。接著實(shí)驗(yàn)小組將一條形磁鐵P固定在水平桌面上。以P的右端點(diǎn)為原點(diǎn)，以中軸線為x軸建立坐標(biāo)系。將一個(gè)靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，測出小磁針Q與X軸之間的夾角為θ，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出來得到sinθ與x之間的關(guān)系曲線如圖所示，則下列說法正確的是（）A．P的右端為S極B．x軸方向與地磁場方向平行C．磁鐵P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0D．x0處合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0【答案】D【詳解】AB．當(dāng)x趨向無窮大時(shí)，小磁針?biāo)傅姆较驗(yàn)榈厍虻拇艌龅姆较?，所以根?jù)題圖可知，x趨向無窮大時(shí)，sinθ趨向1，則θ趨向90°，即小磁針的方向與x的方向垂直，所以x的方向?yàn)橄驏|．當(dāng)x非常小時(shí)，小磁針的N極沿x方向，即向東；由圖可知，開始時(shí)N背離O點(diǎn)，所以O(shè)點(diǎn)處的磁極是N極；由以上的分析可知，P的中軸線沿東西方向，與地磁場方向垂直．故AB錯(cuò)誤；C．由圖可知，x0處,則θ=30°,P在x0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小故C錯(cuò)誤；D．x0處合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為故D正確。故選D。19．如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，電磁鐵A和秤盤C（包括支架）的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩中拉力F的大小為（

）A．F=Mg且大小保持不變 B．Mg＜F＜(M+m)g且大小逐漸變大C．F＞(M+m)g且大小保持不變 D．F＞(M+m)g且大小逐漸變大【答案】D【詳解】當(dāng)電磁鐵通電前