新教材高考生物一轮复习过关练23磁场磁感线磁感应强度含解析

PAGEPAGE10磁场磁感线磁感应强度考试要求1.知道磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的。2.知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布。会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。3.知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。[题组冲关]题组一磁场1．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来，如图所示。原来，棋盘和棋子都是由磁性材料做成的。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B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，从而使棋子受到棋盘向上的静摩擦力，此力和重力平衡，使得棋子不会滑下来。由于空气浮力远小于重力，故可忽略不计。2．指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是()A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向不会受到附近铁块的干扰D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转B指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确；因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C错误；在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。3．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．逐渐减小C．先减小再增大 D．先增大再减小C磁体上磁性强弱并不一样，实验证明，磁体两端(磁极)处的磁性最强，而中间的磁性最弱，因而铁球在条形磁铁的N极和S极处受到的吸引力最大，在正中央处受到的吸引力最小，C正确。[核心精要]一、磁场的性质1．客观存在性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围。2．方向性：人类规定，磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(或小磁针静止时N极的指向)为该处的磁场方向。3．基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的。学习心得：4.月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的eq\f(1,6)，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，图中的四种情况能够做到的是()eq\a\vs4\al(A.用指南针定向)eq\a\vs4\al(B.用电风扇吹风)eq\a\vs4\al(C.举行露天演唱会)eq\a\vs4\al(D.用天平称质量)D既然月球表面没有磁场，那么在月球上就不能用指南针定向，所以选项A错误；月球表面周围没有空气，所以无法使用电风扇吹风，而声音的传播需要介质，所以选项B、C均错误，只有选项D正确。题组二磁感线5．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的B．磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的D．两个磁场的叠加区域，磁感线可能相交B条形磁铁内部磁感线的方向是从S极指向N极，A错误；磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受力方向和静止时北极的指向均为磁场方向，选项B正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在，选项C错误；叠加区域合磁场的方向也具有唯一性，故磁感线不可能相交，D选项错误。6．磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞BbB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜BbC．a、b两处磁场方向一定相同D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为0B由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba＜Bb，故A错，B对；磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，a、b两点磁场方向不同，故C错；磁感线是用来描述磁场的，不可能在存在磁场的区域内全部画磁感线，那样将会与不画磁感线产生相同的效果，故D错。7．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场越弱C电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误；两种场线的切线方向均表示相应场的方向，两种场线都不会相交，B错误；电场线起始于正电荷或无限远、终止于无限远或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D错误。8．如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是()ABCDD电流方向向上，由安培定则可得磁场方向为逆时针(从上向下看)，故A错误；电流方向向下，由安培定则可得磁场方向为顺时针(从上向下看)，故B错误；题图C、D中电流为环形电流，由安培定则可知，内部磁场方向应向右，故C错误，故D正确。9．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()ABCD二、对磁感线的理解1．磁感线与电场线的比较比较项目磁感线电场线相同点意义为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的线为了形象地描述电场的方向和强弱而假想的线方向线上各点的切线方向就是该点的磁场方向线上各点的切线方向就是该点的电场方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不相切、不中断除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处。不闭合的曲线2．磁体周围的磁感线形状条形磁铁蹄形磁铁同名磁极间异名磁极间分布图分布规律关于条形磁铁对称关于磁铁的中轴线对称关于两磁极的连线及连线的中垂线对称关于两磁极连线及连线的中垂线对称学习心得：3．三种常见的电流的磁感线形状安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极学习心得：C通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，根据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误。10．如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时()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A由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里。而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转。11．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、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。[答案]12．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b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________(选填“N”或“S”)极，小磁铁的下端为______(选填“N”或“S”)极。[解析]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”知，小磁铁的下端为S极。[答案]NS题组三磁感应强度13．关于磁感应强度，下列说法正确的是()A．由B＝eq\f(F,IL)可知，B与F成正比，与IL成反比B．通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为0C．通电导线所受磁场力不为0的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B＝0)D．磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定D磁感应强度B＝eq\f(F,IL)只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关，故选D。14．有一小段通电直导线，长为1cm，通过的电流为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度()A．B＝2T B．B≤2TC．B≥2T D．以上情况都有可能C磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的。如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1N，则该点的磁感应强度为B＝eq\f(F,IL)＝2T；如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为0.1N时，由定义式可知，磁感应强度B将大于2T，故选项C正确。15．磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5A，导线长1cm，它受到的磁场力为5.0×10－2N。求：(1)这个位置的磁感应强度大小；(2)如果把通电导线中的电流增大到5A时，这一位置的磁感应强度大小；(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能肯定在这里没有磁场？[解析](1)由磁感应强度的定义式得B＝eq\f(F,IL)＝eq\f(5.0×10－2,2.5×1×10－2)T＝2T。(2)磁感应强度B是由磁场自身决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该位置的磁感应强度大小还是2T。(3)如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行。[答案](1)2T(2)2T(3)不能肯定三、对磁感应强度的理解1．磁感应强度的定义式：B＝eq\f(F,IL)(1)公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立。(2)决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。2．方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向。(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。学习心得：3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与IL成反比”。学习心得：