2024-2025学年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步1磁场磁感线作业含解析新人教版必修第三册

PAGE7-磁场磁感线(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.奥斯特试验说明白()A.磁场的存在 B.磁场的方向性C.电流可以产生磁场 D.磁体间有相互作用【解析】选C。本题考查了电流的磁效应及奥斯特试验。奥斯特试验中电流能使静止的小磁针发生偏转,说明电流四周存在磁场,即电流产生了磁场。故正确答案为C。2.下列说法中不正确的是()A.磁场是客观存在的一种物质B.磁体上磁性最强的部分叫磁极C.磁体或电流在自己四周的空间会产生磁场D.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的【解析】选D。磁场是存在于磁体和通电导体四周的一种客观存在的物质,磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的,故不正确的说法只有D。3.如图所示,在南北方向水平放置的长直导线的正下方,有一个可以自由转动的小磁针。现给直导线通以由b向a的恒定电流I,则小磁针的N极将()A.保持不动 B.向下转动C.垂直纸面对里转动 D.垂直纸面对外转动【解析】选D。当通入如题图所示向左的电流时,依据右手螺旋定则可得小磁针处的磁场方向是垂直纸面对外的,由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向,所以小磁针的N极将垂直于纸面对外转动,故A、B、C错误,D正确。4.关于电流的磁场,下列说法中正确的是()A.直线电流的磁场,只分布在垂直于导线的某一个平面上B.直线电流的磁场的磁感线是一些同心圆,离导线越远磁感线越密C.通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁相像,但管内无磁场D.通电螺线管的环形电流和直线电流的磁场方向可用安培定则推断【解析】选D。不管是磁体的磁场还是电流的磁场,都是空间分布的,所以A错误;直线电流产生的磁场,离导线越远,磁场越弱,因此磁感线越疏,B错误;磁感线都是闭合曲线,不管是条形磁铁还是螺线管,内部都是由S极到N极,外部都是由N极到S极,故C错误;通电螺线管的环形电流和直线电流的磁场方向可用安培定则推断,选项D正确。5.下列关于小磁针在磁场中静止时的指向,正确的是()【解题指南】解答本题可从以下几个方面考虑:(1)由条形磁铁的磁场分布推断小磁针所在处的磁场方向。(2)由安培定则来确定通电导线及通电螺线管四周的磁场方向。(3)再依据小磁针静止时N极的指向即为磁场方向推断小磁针的指向。【解析】选C。依据同名磁极相斥,异名磁极相吸,小磁针N极应向右,故A错误;右手握住环形电流,四指环绕方向为电流方向,则大拇指方向为内部磁场方向,再由小磁针静止时,N极即为磁场方向,则小磁针N极应向左,故B错误;由安培定则知,用手握住螺线管,使四指所指的方向与电流方向相同,则螺线管的右端为N极,左端为S极,再依据小磁针N极指向即为磁场方向可知,小磁针N极的指向正确,故C正确;依据安培定则可知通电直导线的磁场方向,右边是垂直纸面对里,则小磁针N极应当垂直纸面对里,故D错误。【加固训练】如图所示,通电螺线管中放入一小磁针,则通电后小磁针的N极指向及螺线管a端的极性分别为()A.小磁针的N极指向a端,a端为N极B.小磁针的N极指向a端,a端为S极C.小磁针的N极指向b端,a端为N极D.小磁针的N极指向b端,a端为S极【解析】选A。由安培定则可得,螺线管a端为N极,b端为S极,螺线管内部磁感线从S极指向N极,所以小磁针N极指向a端,故A正确。6.下列各图中,电流方向与其产生的磁场方向关系不正确的是()【解析】选A。伸开右手,大拇指所指电流的方向,即竖直向下,弯曲的四指则指磁场方向,即顺时针方向(俯视),那么直导线左边的磁场垂直纸面进入,右边的磁场垂直纸面出来,故A不正确;伸开右手,弯曲的四指所指电流方向,即从左端进入,由右端出来,大拇指所指圆环内部磁场的方向,则磁感线应是向左,故B正确;伸开右手,弯曲的四指所指电流方向,即逆时针(从右向左看),大拇指则指圆环内部磁场的方向,即水平向右,故C正确;伸开右手,大拇指所指电流的方向,即垂直纸面对外,弯曲的四指则指磁场方向,即逆时针方向,故D正确;本题选不正确的,故选A。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(10分)在图中,线圈通电后,磁针的S极指向线圈,则:电源的正极在哪端?【解析】由题图知,通电螺线管产生的磁场左侧为N极,又由安培定则知,螺线管中的电流方向为从右到左,则电源的正极在右端。答案:右端8.(14分)如图所示,将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上,将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上,且同名磁极相对,结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。求:这时磁环B对底座C的压力。【解析】以AB整体为探讨对象,由平衡条件可知,C对B的支持力为:FN=2mg,方向:竖直向上再由牛顿第三定律知,B对C的压力大小也是2mg。方向:竖直向下。答案:2mg方向竖直向下(15分钟·40分)9.(6分)在做“奥斯特试验”时,下列操作中现象最明显的是()A.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上B.沿电流方向放置磁针,使磁针在导线的正下方C.电流沿南北方向的导体放置在磁针的正上方D.电流沿东西方向的导体放置在磁针的正上方【解析】选C。在做“奥斯特试验”时,为减弱地球磁场的影响,导线应南北放置在小磁针的正上方或正下方,这样电流产生的磁场为东西方向,会使小磁针有明显的偏转。若导线东西放置,电流所产生的磁场为南北方向,小磁针有可能不发生偏转,C正确。10.(6分)如图所示,带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时,放在环顶部的小磁针最终将()A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极水平向左D.小磁针在水平面内转动【解析】选C。带电金属环形成逆时针电流(从右向左看),依据安培定则可知,通过金属环轴OO′处的磁场方向水平向右,小磁针处的磁场方向水平向左,故小磁针N极最终水平指向左方,所以只有选项C正确。11.(6分)如图所示,左边是长直密绕通电螺线管,应用DIS的磁传感器沿螺线管轴线自右向左匀速穿过通电螺线管,能正确反映通电螺线管内部磁感应强度B随x改变规律的是()【解析】选D。从外部渐渐靠近螺线管两端时,磁场渐渐增加,在螺线管内部,磁场基本上是匀强磁场,磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度,螺线管的磁场关于中点对称;故只有D符合题意。【加固训练】如图为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布状况,O点(图中白点)为坐标原点,沿z轴正方向磁场大小的改变最有可能是图中的(磁场的大小用B来表示)()【解析】选C。磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线,其疏密程度反映磁场的强弱,磁感线越密的地方磁场越强,沿z轴正方向磁感线由密到疏再到密,即磁感应强度由大到小再到大,故只有C正确。12.(22分)1876年美国物理学家罗兰完成了闻名的“罗兰试验”。此试验可简化为大量的负电荷加在一个橡胶圆盘边缘上,然后在圆盘旁边悬挂一个小磁针,将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时,就会发觉小磁针发生偏转,忽视地磁场对小磁针的影响。求:(1)圆盘中心轴处的磁场方向;(2)当小磁针位于圆盘的左上方时,它的N极偏转方向;(“左偏”还是“右偏”)(3)当小磁针位于圆盘的左下方时,它的N极偏转方向。(“左偏”还是“右偏”)【解析】(1)圆盘带负电,依据安培定则可知,圆盘中心轴处的磁场方向竖直向上。(2)若小磁针处于圆盘的左上方时,因上方为N极,则小磁针的N极向左偏。(3)若小磁针处于圆盘的左下方时,因下方为S极,则小磁针的N极向右偏。答案:(1)竖直向上(2)左偏(3)右偏【加固训练】一块没有标明南、北极的小磁针,你能想方法推断它的磁极吗?(1)A同学用一个已知磁性的小磁针,立即得出了结果。你知道他是怎样得出的吗?(2)B同学设计了这样一个方案:他将小磁针固定在小塑料盘中,然