《第一节 磁现象与磁场》（同步训练）高中物理必修 第三册-粤教版-2024-2025学年

《第一节磁现象与磁场》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于磁现象的说法中，正确的是()。A.磁场是假想的，不存在真实的磁感线B.指南针能指南北是由于地磁场的影响C.磁极之间的相互作用都是通过电场发生的D.通电导线周围的磁场方向与电流方向无关2、关于磁感应强度B的说法，正确的是()。A.在磁场中某点，磁感应强度B与放在该点的通电导线受到的安培力F成正比B.在磁场中某点，磁感应强度B的方向与放在该点的通电导线所受安培力F的方向相同C.在磁场中某点，磁感应强度B的大小等于通过该点垂直于磁场方向的一面积S与放在该点通电导线所受安培力F的比值，即B=F/(I·S)，其中I是导线中的电流，S是导线周围的面积D.磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量，其单位是特斯拉，用符号T表示3、在垂直于匀强磁场方向的平面内，有一根悬吊的导体ab，通以电流，则导体在磁场中所受磁力的方向可以用下列哪个诗句来描述？A.一帆风顺B.一往无前C.一落千丈D.一成不变4、两个相同的线圈，一个处于匀强磁场中，另一个处于没有磁场的空间。从它们各自的传统磁效应（法拉第电磁感应定律）上看，下列说法正确的是：A.有磁场的线圈不会产生电动势B.磁场中的线圈产生的电磁感应强度大于没有磁场的线圈C.没有磁场的线圈产生的电动势为零D.两个线圈产生的电动势大小相等5、题干：一个电流元放置在磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，电流元所受的磁场力最大，此时磁场力的方向可以用以下哪种方法确定？A.右手定则B.左手定则C.右手螺旋法则D.左手螺旋法则6、题干：一个圆形线圈在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，下列哪个物理量不变？A.线圈的磁通量B.线圈的磁能C.线圈的感应电动势D.线圈的磁矩7、下列物体中，属于天然磁体的是（）A、铁棒B、磁铁矿C、铝棒D、铜棒二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于磁场的基本性质，以下叙述正确的是：A、磁体周围的磁场分布是均匀的。B、磁场对放入其中的磁性物质有力的作用。C、磁场的方向可以用从N极指向S极的箭头来表示。D、所有磁体都有南、北两个磁极。2、以下关于安培定则的应用，正确的是：A、根据安培定则，用手握住通电螺线管，四指指向螺线管中电流的方向，拇指指向螺线管的N极。B、安培定则用来判断电流元在磁场中所受的力方向。C、安培定则仅适用于通电导体，不适用于无导体电流的情况。D、用右手法则代替安培定则，四指弯曲的方向表示电流方向，拇指指向电流产生的磁场的N极。3、关于磁场的基本性质，以下说法正确的是（）A、磁场中任意一点的磁感应强度都指向该点磁场的方向。B、磁感应强度为零的地方，磁通量一定为零。C、磁感应强度的大小与放入磁场中的电流元的长度和方向无关。D、磁感应强度的方向与通电直导线所受安培力的方向垂直。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一个条形磁铁被竖直悬挂，磁铁的北极朝向东侧。当有一个小铁钉从磁铁正上方的顶端沿竖直方向自由下落到磁铁上端时，分析磁铁和铁钉的相互作用以及铁钉的运动情况。第二题题目：一辆正在水平轨道上匀速行驶的电缆车，带有铁磁性材料。现有一个固定在地面上的通电螺线管，其电流方向已知。请回答以下问题：（1）若电缆车保持向右行驶，电流向左流动，螺线管的左端为N极，请判断电缆车中的铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向。（2）如果电流方向突然改为向右流动，而电缆车继续向右行驶，请回答此时电缆车中的铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向是否改变。第三题已知一通电直导线，电流方向自左向右。现有一小磁针放置在导线正下方，小磁针静止时，其N极指向导线左侧。求：（1）导线中的电流方向；（2）小磁针受到的磁场力方向。第四题某一小磁针静止时，其北极指向地理的北方，那么：A.地理北极是该点的地磁北极B.地理北极是该点的地磁南极C.地理南极是该点的地磁北极D.地理南极是该点的地磁南极第五题题目：一长直导线通有电流I，导线旁边有一面积为S的平面，该平面与导线垂直。已知导线产生的磁场在平面上的分布不均匀，且在平面中心点的磁场强度为B0。若将导线的电流方向改变，问：（1）平面中心点的磁场强度将如何变化？（2）在平面上的其他位置，磁场强度将如何变化？《第一节磁现象与磁场》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于磁现象的说法中，正确的是()。A.磁场是假想的，不存在真实的磁感线B.指南针能指南北是由于地磁场的影响C.磁极之间的相互作用都是通过电场发生的D.通电导线周围的磁场方向与电流方向无关答案：B解析：磁场是真实存在的物质场，其存在可以通过对放入其中的小磁针的作用力来验证；指南针能够指南北是由于受到地磁场的影响；磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，但磁场的方向确实是与电流方向相关的，符合右手螺旋定则。2、关于磁感应强度B的说法，正确的是()。A.在磁场中某点，磁感应强度B与放在该点的通电导线受到的安培力F成正比B.在磁场中某点，磁感应强度B的方向与放在该点的通电导线所受安培力F的方向相同C.在磁场中某点，磁感应强度B的大小等于通过该点垂直于磁场方向的一面积S与放在该点通电导线所受安培力F的比值，即B=F/(I·S)，其中I是导线中的电流，S是导线周围的面积D.磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量，其单位是特斯拉，用符号T表示答案：D解析：磁感应强度B的大小与通电导线受到的安培力F、导线中的电流I及导线所围成的面积S无关，是一个标量，其大小反映了磁场的强弱；B的方向与通过该点的磁感线的方向垂直且指向类似涡旋的方向。3、在垂直于匀强磁场方向的平面内，有一根悬吊的导体ab，通以电流，则导体在磁场中所受磁力的方向可以用下列哪个诗句来描述？A.一帆风顺B.一往无前C.一落千丈D.一成不变答案：B解析：根据左手定则，磁场中的导体ab受到的磁力方向与磁场方向和电流方向均垂直。所以，当电流方向与磁场垂直时，导体ab将受到一个垂直于电流和磁场方向的磁力，类似于直接向前或向后的习语。因此，最合适的描述是“一往无前”，选B。4、两个相同的线圈，一个处于匀强磁场中，另一个处于没有磁场的空间。从它们各自的传统磁效应（法拉第电磁感应定律）上看，下列说法正确的是：A.有磁场的线圈不会产生电动势B.磁场中的线圈产生的电磁感应强度大于没有磁场的线圈C.没有磁场的线圈产生的电动势为零D.两个线圈产生的电动势大小相等答案：C解析：根据法拉第电磁感应定律，闭合回路中的电动势与磁通量的变化率成正比。在匀强磁场中的线圈由于外部磁场不变，因此磁通量也不变，所以不会产生电动势；而在没有磁场的空间中的线圈，受其内部电流产生的磁场影响，可以产生电动势。因此，选项C是正确的。选项B和D都忽略了磁场的不同对电动势产生的影响。5、题干：一个电流元放置在磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，电流元所受的磁场力最大，此时磁场力的方向可以用以下哪种方法确定？A.右手定则B.左手定则C.右手螺旋法则D.左手螺旋法则答案：A解析：根据安培力定律，当电流方向与磁场方向垂直时，电流元所受的磁场力最大，且磁场力的方向可以通过右手定则确定。右手定则是指：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指指向磁场方向，则手掌所指方向即为磁场力的方向。6、题干：一个圆形线圈在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，下列哪个物理量不变？A.线圈的磁通量B.线圈的磁能C.线圈的感应电动势D.线圈的磁矩答案：A解析：当圆形线圈平面与磁场方向垂直时，线圈内各点的磁通量不变。磁通量是指磁场通过线圈的磁力线的总数，与线圈的面积和磁场强度有关。在这个情况下，线圈面积不变，磁场强度也不变，因此磁通量不变。而磁能、感应电动势和磁矩会随线圈与磁场方向的相对角度变化而变化。7、下列物体中，属于天然磁体的是（）A、铁棒B、磁铁矿C、铝棒D、铜棒答案：B解析：天然磁体是指自然界中天然形成的具有磁性的物体，而铁棒、铝棒和铜棒都需要经过人工磁化才能产生磁性，因此选项A、C、D不符合题意。磁铁矿是一种含磁性矿物的岩石，天然具有磁性，因此选项B是正确答案。磁铁矿经过长时间地质作用形成，天然具有磁性，可以被称为天然磁体。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于磁场的基本性质，以下叙述正确的是：A、磁体周围的磁场分布是均匀的。B、磁场对放入其中的磁性物质有力的作用。C、磁场的方向可以用从N极指向S极的箭头来表示。D、所有磁体都有南、北两个磁极。答案：B、C、D解析：选项A是不正确的，因为磁体周围的磁场分布是不均匀的，通常在磁体的极附近磁场最强。选项B正确，磁场对放入其中的磁性物质有力的作用，这是磁场的基本性质之一。选项C正确，磁场的方向可以用从磁体的北极指向南极的箭头来表示，这被称为磁感应线的方向。选项D也正确，所有磁体都有两个磁极，即南极和北极。因此，正确答案是B、C、D。2、以下关于安培定则的应用，正确的是：A、根据安培定则，用手握住通电螺线管，四指指向螺线管中电流的方向，拇指指向螺线管的N极。B、安培定则用来判断电流元在磁场中所受的力方向。C、安培定则仅适用于通电导体，不适用于无导体电流的情况。D、用右手法则代替安培定则，四指弯曲的方向表示电流方向，拇指指向电流产生的磁场的N极。答案：A、B解析：选项A正确，根据安培定则（右手螺旋法则），当用右手握住通电螺线管，使四指指向电流的方向，则拇指指向的是螺线管的北极。选项B正确，安培定则确实用于判断电流在磁场中所受的力的方向。选项C错误，安培定则不仅适用于通电导体，也可以适用于电流的情况。选项D是错误的描述，因为通常使用右手螺旋法则判断电流产生的磁场方向，而非代替安培定则。因此，正确答案是A、B。3、关于磁场的基本性质，以下说法正确的是（）A、磁场中任意一点的磁感应强度都指向该点磁场的方向。B、磁感应强度为零的地方，磁通量一定为零。C、磁感应强度的大小与放入磁场中的电流元的长度和方向无关。D、磁感应强度的方向与通电直导线所受安培力的方向垂直。答案：C、D解析：A选项错误，磁感应强度的方向是由小磁针的北极指向决定的，而不是磁场的方向。B选项错误，磁感应强度为零的地方，磁通量不一定为零，因为磁通量还与磁场线与面积的法线之间的夹角有关。C选项正确，磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与放入磁场中的电流元的长度和方向无关。D选项正确，根据安培力定律，磁感应强度的方向与通电直导线所受安培力的方向垂直。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一个条形磁铁被竖直悬挂，磁铁的北极朝向东侧。当有一个小铁钉从磁铁正上方的顶端沿竖直方向自由下落到磁铁上端时，分析磁铁和铁钉的相互作用以及铁钉的运动情况。答案：1.磁铁的磁场对铁钉的作用：磁铁在磁铁北极的上方会产生一个水平向西的磁场。由于铁钉是一个顺磁性材料，它会在磁场的作用下受到吸引力。因此，铁钉会收到一个水平向西的拉力。2.铁钉的运动情况：在重力的作用下，铁钉会沿垂直方向加速下落。磁场产生的水平拉力会导致铁钉以倾斜的轨迹加速下落，并逐渐靠近磁铁的北极。3.铁钉到达磁铁上方过程中的运动状态：铁钉的水平速度将逐渐增加，同时铁钉的垂直速度保持不变（或者逐渐增大的下落速度）。铁钉的轨迹将会是对磁铁北极的下方呈“S”形或近似抛物线加轻微偏移的曲线。解析：磁铁与铁钉的相互作用：根据基本的磁学原理，磁铁的北极会产生一个指向东的磁感线，在正上方位置，磁感线的方向大致水平向西。铁钉作为顺磁性材料，会在磁场中受到吸引力，并沿着磁感线的方向移动。因此，铁钉会受到一个水平向西的力，加上垂直向下的重力作用，导致铁钉沿倾斜方向加速下落。铁钉运动的具体情况：铁钉的垂直方向运动主要由重力决定，其加速度等于重力加速度g。水平方向的运动速度逐渐增加，因此铁钉的轨迹将是一个带有下垂角度的曲线。这种运动轨迹证明了磁铁对铁钉有水平方向的吸引力，使得铁钉不再是完全假设的自由落体，而是受到额外的磁场力。通过上述分析，可以清楚地理解条形磁铁的磁场对小铁钉产生的作用以及铁钉的实际运动情况。第二题题目：一辆正在水平轨道上匀速行驶的电缆车，带有铁磁性材料。现有一个固定在地面上的通电螺线管，其电流方向已知。请回答以下问题：（1）若电缆车保持向右行驶，电流向左流动，螺线管的左端为N极，请判断电缆车中的铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向。（2）如果电流方向突然改为向右流动，而电缆车继续向右行驶，请回答此时电缆车中的铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向是否改变。答案：（1）电缆车中的铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向向左。（2）当电流方向改为向右流动时，由于螺线管的右端变为N极，根据磁场的右手定则，电缆车中的铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向仍然向左，所以磁力方向没有改变。解析：（1）在初始情况下，根据右手螺旋定则，当电流向左流动时，螺线管的左端为N极。根据磁场的性质，N极和磁体会相互吸引，因此铁磁性材料在螺线管内部会受到向左的磁力。（2）当电流方向改变，螺线管的极性也随之改变，右端变为N极，左端变为S极。然而，由于电缆车继续向右行驶，铁磁性材料的位置没有改变，且在螺线管内部的磁场分布也没有变化，因此铁磁性材料在螺线管内部受到的磁力方向仍然是向左，不受电流方向改变的影响。第三题已知一通电直导线，电流方向自左向右。现有一小磁针放置在导线正下方，小磁针静止时，其N极指向导线左侧。求：（1）导线中的电流方向；（2）小磁针受到的磁场力方向。答案：（1）导线中的电流方向为自右向左；（2）小磁针受到的磁场力方向为向下。解析：根据题目中描述的磁针静止时N极指向导线左侧，可知导线周围的磁场方向为从N极指向S极，即从导线左侧指向导线右侧。由于电流的磁场方向与电流方向垂直，所以导线中的电流方向为自右向左。根据左手定则，将左手伸开，使拇指、食指和中指相互垂直，其中拇指指向电流方向，食指指向磁场方向，则中指所指方向即为磁场力方向。在本题中，拇指指向电流方向自右向左，食指指向磁场方向自左向右，因此中指所指方向即为磁场力方向向下。第四题某一小磁针静止时，其