高中物理人教版 (2019)必修第三冊(cè)第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步1 磁場(chǎng) 磁感線精品測(cè)試題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

（一）課前閱讀：
1.如圖所示，通電導(dǎo)線放在蹄形磁體附近，懸掛導(dǎo)線的細(xì)線偏離豎直方向，說(shuō)明通電導(dǎo)線受到力的作用，磁體對(duì)通電導(dǎo)線的作用力是如何產(chǎn)生的？
答案磁體在周?chē)a(chǎn)生了磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生了作用力．
2．演示實(shí)驗(yàn)：將一根與電源、開(kāi)關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置．將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方或下方，請(qǐng)觀察直導(dǎo)線通、斷電時(shí)小磁針的偏轉(zhuǎn)情況．觀察到什么現(xiàn)象？通過(guò)這種現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？
答案觀察到通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，斷電時(shí)小磁針又回到原來(lái)的位置．通電后導(dǎo)線上方或下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明通電后導(dǎo)線周?chē)目臻g對(duì)小磁針產(chǎn)生力的作用，由此我們可以得出：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周?chē)嬖谥艌?chǎng)．
3．重做上面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)觀察當(dāng)電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化．觀察到什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么？
答案觀察到電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，說(shuō)明電流的磁場(chǎng)方向也發(fā)生變化．
（二）基礎(chǔ)梳理
磁場(chǎng) 磁感線
1．磁場(chǎng)
(1)磁場(chǎng)的客觀性：磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見(jiàn)而又客觀存在的特殊物質(zhì)．存在于磁體、通電導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)電荷、變化電場(chǎng)、地球的周?chē)?br>(2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁極、通電導(dǎo)體、運(yùn)動(dòng)的電荷有力的作用，而且磁體與磁體、磁體與通電導(dǎo)體、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體間的相互作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的．
2．磁感線
(1)定義：磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而人為假想的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致．
(2)特點(diǎn)：①在磁體外部，磁感線從N極發(fā)出，進(jìn)入S極；在磁體內(nèi)部由S極回到N極．
②磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場(chǎng)越強(qiáng)；磁場(chǎng)方向與過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向一致．
③磁感線閉合而不相交，不相切，也不中斷．
④磁感線是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)而假想的線，并不真實(shí)存在．
(3)幾種特殊磁體外部的磁感線分布(如圖所示)：
3．地磁場(chǎng)及其磁感線
(1)地磁場(chǎng)
地球在地面附近空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)，叫作地磁場(chǎng)，如圖所示，地球?qū)嶋H上就是一個(gè)巨大的磁體，它也有兩個(gè)磁極，分別是地磁南極和地磁北極．
(2)對(duì)地磁場(chǎng)的理解
雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大，因此，一般我們認(rèn)為：
①地磁的北極在地理南極附近，地磁的南極在地理北極附近，地球的地理兩極和地磁兩極不重合，形成了磁偏角．
②地磁場(chǎng)在水平方向總是從地磁南極指向北極，而豎直方向則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．
③在赤道平面上，距離地球表面高度相等的點(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向均與地面平行．
【典例精析】
例1．(多選)下列有關(guān)磁場(chǎng)的說(shuō)法，正確的是( )
A．磁體周?chē)目臻g存在看不見(jiàn)、摸不著的磁場(chǎng)
B．磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的
C．磁場(chǎng)是有方向的，在條形磁體的磁場(chǎng)中的不同位置，其磁場(chǎng)方向一般不同
D．在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，小磁針S極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同
答案 ABC
解析磁場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著，但它是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，它的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用；磁極間的相互作用就是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的；磁場(chǎng)具有方向性，在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致，小磁針S極所受磁場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相反，在條形磁體的磁場(chǎng)中的不同位置，其磁場(chǎng)方向一般不同，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤．
例2．關(guān)于磁感線的描述，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都跟小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致
B．磁感線總是從磁體的N極出發(fā)，到S極終止
C．磁感線分布圖中沒(méi)有畫(huà)磁感線的地方，表明該處沒(méi)有磁場(chǎng)
D．磁感線可以用細(xì)鐵屑來(lái)顯示，因而是真實(shí)存在的
答案 A
解析磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)方向，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針?lè)旁谠擖c(diǎn)靜止時(shí)，N極所指的方向一致，A正確；對(duì)于磁體的磁感線，在外部由N極指向S極，在內(nèi)部由S極指向N極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感線分布圖中沒(méi)有畫(huà)磁感線的地方，并不表示那里沒(méi)有磁場(chǎng)存在，因?yàn)槲覀儾荒軐⒄麄€(gè)區(qū)域都畫(huà)滿(mǎn)線條，通過(guò)磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)總能而且只能畫(huà)出一條磁感線，我們常常選擇畫(huà)出需要的條數(shù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感線的形狀可以用細(xì)鐵屑來(lái)模擬，但磁感線是一種假想曲線，實(shí)際上是不存在的，D項(xiàng)錯(cuò)誤．
二、安培定則
用安培定則判斷電流磁場(chǎng)的方向
【典例精析】
例3．如圖所示，a、b是直線電流的磁場(chǎng)截面圖，c、d是環(huán)形電流的磁場(chǎng)截面圖，e、f是螺線管電流的磁場(chǎng)的截面圖．試在各圖中補(bǔ)畫(huà)出電流方向或磁感線方向．
答案見(jiàn)解析
解析根據(jù)安培定則，可以確定題圖a中電流方向垂直紙面向里，題圖b中電流方向從下向上，題圖c中電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?，題圖d中磁感線方向從上向下，題圖e中磁感線方向向左，題圖f中磁感線方向向右．
例4．(多選)(2021·南寧市期末)如圖所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端．下列判斷正確的是( )
A．F為蓄電池正極
B．螺線管P端為S極
C．流過(guò)電阻R的電流方向向下
D．管內(nèi)磁場(chǎng)方向由Q指向P
答案 AD
解析閉合開(kāi)關(guān)后，小磁針N極偏向螺線管Q端，說(shuō)明小磁針?biāo)谖恢么艌?chǎng)方向向左，即螺線管的P端為N極，Q端為S極，螺旋管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由Q指向P，由安培定則可知，電流從右端流出、左端流入，因此，電源的F為正極，E為負(fù)極，流過(guò)電阻R的電流方向向上，故B、C錯(cuò)誤，A、D正確．
三、安培分子電流假說(shuō)
1.法國(guó)學(xué)者安培提出：在物質(zhì)內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．(如圖所示)
2．當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對(duì)外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無(wú)章時(shí)，鐵棒對(duì)外不顯磁性．
【典例精析】
例5．安培觀察到通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)很相似，提出了“分子電流”假說(shuō)．他認(rèn)為，在物質(zhì)內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流——分子電流(分子電流實(shí)際上是由原子內(nèi)部電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的，如圖所示)，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極．下列將分子電流(箭頭表示電子運(yùn)動(dòng)方向)等效為小磁體的選項(xiàng)圖中正確的是( )
答案 B
解析繞核運(yùn)動(dòng)的電子帶負(fù)電，則環(huán)形電流方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反，根據(jù)安培定則可知其左側(cè)為N極，故選B.
1．常見(jiàn)永磁體的磁感線分布
2．磁感線的特點(diǎn)
(1)為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在。
(2)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線密集的地方磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏的地方磁場(chǎng)弱。
(3)磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
(4)磁體外部磁感線從N極指向S極，磁體內(nèi)部磁感線從S極指向N極。
(5)磁感線閉合而不相交、不相切，也不中斷。
3．電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比較
三種常見(jiàn)電流的磁場(chǎng)

一、單選題
1．在宇宙環(huán)境中，地磁場(chǎng)保護(hù)著地球，地質(zhì)記錄表明，自地球在46億年前形成以來(lái)，已經(jīng)有過(guò)數(shù)百次地磁反轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，地球的磁場(chǎng)在“反極性”（地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相反）和“正極性”（地磁場(chǎng)方向與現(xiàn)在的方向相同）之間不斷變換。物理學(xué)家的研究認(rèn)為，地球的磁極反轉(zhuǎn)在未來(lái)仍可能會(huì)發(fā)生。下列關(guān)于地磁反轉(zhuǎn)期間的說(shuō)法正確的是（）
A．對(duì)依靠磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的物種不會(huì)有影響
B．若地磁場(chǎng)處于最弱的狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)對(duì)地球生物的生存有影響
C．太陽(yáng)輻射的高能粒子直接轟擊地球的大氣層，可能引發(fā)一些疾病
D．地球磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)可能是瞬間發(fā)生，而不是一個(gè)緩慢、漸進(jìn)的過(guò)程
【答案】C
【解析】A．地磁反轉(zhuǎn)期間，對(duì)依靠磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的物種會(huì)有影響，A錯(cuò)誤；
B．地磁場(chǎng)能使太陽(yáng)輻射的高能帶電粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，對(duì)地球的生物有一定的變化作用，若地磁場(chǎng)處于最弱的狀態(tài)時(shí)，就會(huì)對(duì)地球生物的生存有影響，B錯(cuò)誤；
C．當(dāng)太陽(yáng)輻射的高能粒子直接轟擊地球的大氣層時(shí)，可能引發(fā)一些疾病，C正確；
D．地球磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)不可能是瞬間發(fā)生，而是一個(gè)緩慢、漸進(jìn)的過(guò)程，D錯(cuò)誤。
故選C。
2．如圖所示， SKIPIF 1 < 0 為電磁鐵，C為膠木秤盤(pán)， SKIPIF 1 < 0 和C（包括支架）的總重量 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 為鐵片，質(zhì)量為 SKIPIF 1 < 0 ，整個(gè)裝置用輕繩懸于 SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)，當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過(guò)程中，輕繩上拉力（）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】在鐵片被吸引上升的過(guò)程中，其受到重力和電磁鐵對(duì)鐵片的吸引力，加速度方向豎直向上，故電磁鐵對(duì)鐵片的吸引力大于鐵片自身重力，即
SKIPIF 1 < 0
對(duì)整體分析，系統(tǒng)受到輕繩拉力、自身重力和鐵片對(duì)系統(tǒng)的吸引力，即
SKIPIF 1 < 0
故選B。
3．關(guān)于電流周?chē)拇鸥芯€分布情況，圖中正確的是( )
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】A．根據(jù)安培定則可以判斷，A圖中環(huán)形電流內(nèi)部的磁感線方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铮蔄正確；
B．根據(jù)安培定則可以判斷，B圖中直線電流周?chē)拇鸥芯€方向應(yīng)為順時(shí)針?lè)较颍蔅錯(cuò)誤；
C．根據(jù)安培定則可以判斷，C圖中螺線管的左端為N極，磁感線方向向右，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)安培定則可以判斷，D圖中直線電流周?chē)拇鸥芯€方向應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较?俯視)，故D錯(cuò)誤。
故選A。
4．如圖所示的磁場(chǎng)中,穩(wěn)定時(shí)小磁針位置正確的是( )
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】磁鐵外部，磁感線由 SKIPIF 1 < 0 極指向 SKIPIF 1 < 0 極，而磁感線的切線方向就是小磁針靜止時(shí)N極所指方向。
故選A。
5．磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，下列論述正確的是( )
A．a(chǎn)、b兩處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，a處磁場(chǎng)強(qiáng)
B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)在同一條磁感線上，所以?xún)牲c(diǎn)磁場(chǎng)方向相同
C．磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向
D．兩條磁感線的空隙處不存在磁場(chǎng)
【答案】C
【解析】A．由題圖中磁感線的疏密可知，a處磁場(chǎng)弱，b處磁場(chǎng)強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；
BC．磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，a、b兩點(diǎn)磁場(chǎng)方向不同，故B錯(cuò)誤，C正確；
D．磁感線是假想的，實(shí)際不存在，在兩條磁感線的空隙處存在磁場(chǎng)，故D錯(cuò)誤。
故選C。
6．當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時(shí)北極指向讀者的是（）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】A．通電直導(dǎo)線電流方向從左向右，根據(jù)安培定則，則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌?chǎng)方向垂直紙面向里，所以小磁針靜止時(shí)北極背離讀者，A錯(cuò)誤；
B．通電直導(dǎo)線電流方向豎直向上，根據(jù)安培定則，磁場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針（從上向下看），因此小磁針靜止時(shí)北極背離讀者，B錯(cuò)誤；
C．環(huán)形導(dǎo)線的電流方向如題圖C所示，根據(jù)安培定則，則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌?chǎng)方向垂直紙面向外，所以小磁針靜止時(shí)北極指向讀者，C正確；
D．根據(jù)安培定則，結(jié)合電流的方向，則通電螺線管的內(nèi)部磁場(chǎng)方向由右向左，則小磁針靜止時(shí)北極指向左方，D錯(cuò)誤。
故選C。
7．圖中能正確表示通電導(dǎo)線周?chē)艌?chǎng)或條形磁鐵周?chē)艌?chǎng)的是（）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】AB．由安培定則可判斷，A中電流的磁場(chǎng)正確，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD．條形磁鐵外部磁感線從N→S，內(nèi)部從S→N，故CD錯(cuò)誤。
故選A。
8．兩根彼此絕緣且緊貼在一起的直導(dǎo)線分別通有方向如圖所示的電流，在其角平分線M上的點(diǎn)P處放一個(gè)小磁針，小磁針靜止時(shí)N極垂直于紙面向外。下列關(guān)于I1、I2大小的判斷正確的是（）
A．I1>I2B．I1=I2C．I1

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