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專題9.1 磁場的描述 一．選擇題 1．中國宋代科學家沈括在公元1086年寫的《夢溪筆談》中最早記載了“方家(術(shù)士)以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布如圖所示，結(jié)合上述材料，下列說法正確的是 A. 在地磁場的作用下小磁針靜止時指南的磁極叫北極，指北的磁極叫南極 B. 對垂直射問地球表面宇宙射線中的高能帶電粒子，在南、北極所受阻擋作用最弱，赤道附近最強 C. 形成地磁場的原因可能是帶正電的地球自轉(zhuǎn)引起的 D. 由于地磁場的影響，在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗中，通電導(dǎo)線應(yīng)相對水平地面豎直放置 【參考答案】B 2．如圖所示，關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說法正確的是(　　) A. 甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場，電流對小磁針力的作用是通過小磁針的磁場發(fā)生的 B. 乙圖中，磁體對通電導(dǎo)線的力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的 C. 丙圖中電流間的相互作用是通過電流的磁場發(fā)生的 D. 丙圖中電流間的相互作用是通過電荷的電場發(fā)生的 【參考答案】BC 3．在一空間有方向相反，磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場，如圖所示，向外的磁場分布在一半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)，向內(nèi)的磁場分布在除圓形區(qū)域外的整個區(qū)域，該平面內(nèi)有一半徑為b()的圓形線圈，線圈平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線圈與半徑為a的圓形區(qū)域是同心圓．從某時刻起磁感應(yīng)強度開始減小到，則此過程中該線圈磁通量的變化量的大小為(　　) A. B. πB(b2－2a2) C. πB(b2－a2) D. 【參考答案】D 【名師解析】計算磁通量Φ時，磁感線既有垂直紙面向外的，又有垂直紙面向內(nèi)的，所以可以取垂直紙面向內(nèi)的方向為正方向，初態(tài)線圈磁通量，末態(tài)線圈磁通量 ，因而磁通量的變化量為，故D正確，A、B、C錯誤； 故選D。 【點睛】線圈與勻強磁場垂直，通過線圈的磁通量，S是線圈內(nèi)有磁場部分的面積，由于磁場的方向不同，因此則分別求出磁通量，然后進行疊加，從而即可求解。 4．關(guān)于直線電流的磁感線分布情況，是正確的（ ）(“?”表示電流從紙內(nèi)流出指向讀者，“”表示電流流向紙內(nèi)離開讀者) A. A B. B C. C D. D 【參考答案】A 【點睛】本題的關(guān)鍵在于正確運用安培定則，注意直導(dǎo)線時，大拇指向電流方向，而環(huán)形導(dǎo)線時，四指向電流方向． 5．將面積為的圓面放入水平向右的勻強磁場中，圓面與磁感線之間的夾角為，如圖所示，若穿過該圓面的磁通量為，則此勻強磁場的磁感應(yīng)強度B應(yīng)等于　 A. T B. C. D. 【參考答案】D 【名師解析】根據(jù)磁通量，則有：，故D正確，ABC錯誤；故選D。 點睛：線圈放在勻強磁場中，與磁場方向不垂直，將圓面投影到與磁場垂直的方向，投影面積和磁感應(yīng)強度的乘積等于磁通量，再求出磁感應(yīng)強度。求解磁通量時，往往根據(jù)兩種特殊情況運用投影的方法求解。在勻強磁場中，當線圈與磁場方向平行時，磁能量；當線圈與磁場方向垂直時，磁能量。 6．（2018河北衡水六調(diào)）如圖所示，兩根互相平行的長直導(dǎo)線垂直穿過紙面上的M、N兩點。導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是 ( ) A．O點處的磁感應(yīng)強度為零 B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反 C．c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同 D．a(chǎn)、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同 【參考答案】C 【命題意圖】本題考查直線電流磁場、安培定則、磁場疊加及其相關(guān)的知識點。 根據(jù)判斷直線電流磁場的安培定則，可判斷出過M點的長直通電導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，過N點的長直通電導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向下；根據(jù)判斷直線電流磁場的安培定則，可判斷出過M點的長直通電導(dǎo)線在b點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，過N點的長直通電導(dǎo)線在b點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向下，利用對稱性和磁場疊加原理可知，a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，都是豎直向下，選項B錯誤；根據(jù)判斷直線電流磁場的安培定則，可判斷出過M點的長直通電導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向與cM連線垂直指向右下方，過N點的長直通電導(dǎo)線在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向與cN垂直指向左下方，根據(jù)磁場疊加原理，c點處磁感應(yīng)強度方向由c指向d；根據(jù)判斷直線電流磁場的安培定則，可判斷出過M點的長直通電導(dǎo)線在d點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向與dM連線垂直指向左下方，過N點的長直通電導(dǎo)線在d點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向與dN垂直指向右下方，根據(jù)磁場疊加原理，d點處磁感應(yīng)強度方向由c指向d；所以c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同，選項C正確；根據(jù)上述分析可知，a、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向相同，都是豎直向下，選項D錯誤。 7.在城市建設(shè)施工中，經(jīng)常需要確定地下金屬管線的位置，如圖所示。有一種探測方法是，首先給金屬長直管線通上電流，再用可以測量磁場強弱、方向的儀器進行以下操作：①用測量儀在金屬管線附近的水平地面上找到磁感應(yīng)強度最強的某點，記為a；②在a點附近的地面上，找到與a點磁感應(yīng)強度相同的若干點，將這些點連成直線EF；③在地面上過a點垂直于EF的直線上，找到磁場方向與地面夾角為450的b、c兩點，測得b、c兩點距離為L。由此可確定金屬管線（ ） A.平行于EF，深度為 B.平行于EF，深度為L C.垂直于EF，深度為 D.垂直于EF，深度為L 【參考答案】A 【分析】根據(jù)左手定則判斷電流方向，然后畫出直線電流的磁感線方向，結(jié)合幾何關(guān)系確定金屬管線深度。 8．（2016東北三校聯(lián)考）下列關(guān)于電場和磁場的說法中，正確的是 A．在靜電場中，同一個電荷在電勢越高的地方所具有的電勢能一定越大 B．兩個靜止的完全相同的帶電金屬球之間的電場力一定等于（k為靜電力常量，q為小球帶電量，r為球心間距離） C．若一小段長為L、通有電流為I的導(dǎo)體，在勻強磁場中某處受到的磁場力為F，則該處磁感應(yīng)強度的大小一定不小于 D．磁場對通直電導(dǎo)線的安培力方向總與B和I垂直，但B、I之間可以不垂直 【參考答案】CD 【命題意圖】本題考查了電場的電勢和電勢能關(guān)系、庫侖定律，磁場的安培力、左手定則及其相關(guān)的知識點。 9.（2016廣西一模）地球是一個大磁體，它的存在對地球的影響是巨大的。下列對于有關(guān)地磁場的相關(guān)說法中，正確的是 A．地磁場的北極在地理南極附近 B．在地面上放置一枚小磁針，在沒有其它磁場的影響下靜止的小磁針的南極指向地磁場的南極 C．北半球地磁場的方向相對地面總是豎直向下的 D．地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的 【參考答案】A 【命題意圖】本題考查了地磁場的特點及其相關(guān)的知識點。 【解題思路】根據(jù)地磁場的分布特點可知，地磁場可視為一條形磁鐵，地磁場的北極在地理南極附近，南極在地理北極附近，選項A正確。在地面上放置一枚小磁針，在沒有其它磁場的影響下靜止的小磁針的南極指向地理南極即指向地磁場的北極，選項B錯誤。北半球的地磁場的方向相對地面總是斜向下的，不是豎直向下，選項C錯誤。地球上赤道附近的地磁場方向和地面平行，任何地方的磁場方向與地面不平行，選項D錯誤。 10.磁力玻璃擦是目前很時尚的玻璃清潔器，其原理是是利用異性磁極的吸引作用可使外面的一片跟著里面的一片運動，舊式磁力玻璃擦在使用時由于相對移動會導(dǎo)致前后兩面的同性磁極間距較小，由于同性磁極相互斥力作用很容易脫落，其內(nèi)部N、S磁極分布如圖甲所示。經(jīng)過改進后，新式磁力玻璃擦其內(nèi)部的N、S磁極分布如圖乙所示，使用時兩片不易脫落,關(guān)于兩種磁力玻璃擦脫落的主要原因，下列說法中正確的是 A.甲圖中前后面的同性磁極間距較小，同性磁極相互斥力大，容易脫落 B.甲圖中前后面的異性磁極間距較小，異性磁極相互引力大，不容易脫落 C.乙圖中前后面的同性磁極間距較大，同性磁極相互斥力小，不容易脫落 D.乙圖中前后面的異性磁極間距較大，異性磁極相互引力小，容易脫落 【參考答案】AC 11.磁性水雷是用一個可繞軸轉(zhuǎn)動的小磁針控制起爆電路的。軍艦被地磁場磁化后就變成了一個浮動的磁體。當軍艦接近磁性水雷時，就會引起水雷的爆炸，其依據(jù)是 A．磁體的吸鐵性 B．磁極之間的相互作用規(guī)律 C．電荷之間的作用規(guī)律 D．磁場對電流的作用原理 【參考答案】B 【名師解析】當軍艦接近磁性水雷時，就會引起水雷的爆炸，其依據(jù)是磁極之間的相互作用規(guī)律，同性磁極相排斥，異性磁極相吸引，選項B正確。 12.南極考察經(jīng)常就南極特殊的地理位置進行科學測量，，“雪龍?zhí)枴笨疾礻爢T一次實驗如下：在地球南極附近用彈簧測力計豎直懸掛一未通電螺線管，如圖所示，下列說法正確的是 （　?。? A. 若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將減小 B. 若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大 C. 若將b端接電源正極，a端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大 D. 不論螺線管通電情況如何，彈簧測力計 示數(shù)均不變 【參考答案】AC 13.如圖所示，是條形磁體的磁場分布圖，下列說法正確的是 A．該條形磁體的左端為N極，右端為S極 B．a(chǎn)處的磁場強弱與b處的磁場強弱相同 C．置于a點的小磁針，靜止時南極指向左側(cè) D．磁感應(yīng)線是為了研究方便引入的假想曲線 【參考答案】D 14.小花同學在探究磁極間的相互作用時，不小心將條形磁鐵掉在了地上，當小花將條形磁鐵拾起來再次實驗時，發(fā)現(xiàn)該條形磁鐵失去了磁性。下列說法正確的是 A．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流消失了 B．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得一致了 C．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得雜亂無章了 D．由安培的分子電流假說可知，條形磁鐵中的分子電流強度減弱了 【參考答案】C 【名師解析】條形磁鐵掉在了地上，受到強烈撞擊，條形磁鐵中的分子電流的趨向變得雜亂無章了，從而使條形磁鐵失去了磁性，選項C正確． 14．（2015上海聯(lián)考）如題21-15圖所示，為某種用來束縛原子的磁場的磁感線分布情況，以O(shè)點（圖中白點）為坐標原點，沿Z軸正方向磁感應(yīng)強度B大小的變化最有可能為（ ） 【參考答案】C 15.（2015溫州八校聯(lián)考）阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定 地飄浮起來，其構(gòu)造如右圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置， 則下列敘述正確的是（ ） A．電路中的電源必須是交流電源 B．電路中的a端點須連接直流電源的負極 C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度 D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度 【參考答案】C 【名師解析】電磁鐵產(chǎn)生磁性，使玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，電路中的電源必須是直流電源，電路中的a端點須連接直流電源的正極，選項AB錯誤。若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，電磁鐵產(chǎn)生的磁性更強，電磁鐵對玩偶的磁力增強，可增加玩偶飄浮的最大高度，選項C正確。若將可變電阻的電阻值調(diào)大，電磁鐵中電流減小，產(chǎn)生的磁性變?nèi)?，則降低玩偶飄浮的最大高度，選項D錯誤。 16．（2007上海）取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如題21-11圖（a）所示的螺線管，當該螺 線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞 成如圖（b）所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為 （ ） A．0。 B．0.5B。 C．B。 D．2 B。 【參考答案】A 17.(2016江西南昌市一模)奧斯特在研究電流的磁效應(yīng)實驗時，將一根長直導(dǎo)線南北放置在小磁針的正上方，導(dǎo)線不通電時，小磁針在地磁場作用下靜止時N極指向北方，如圖所示。現(xiàn)在導(dǎo)線中通有沿南向北的恒定電流I，小磁針轉(zhuǎn)動后再次靜止時N極指向 A．北方 B．西方 C．西偏北方向 D．北偏東方向 【參考答案】C 【命題意圖】本題考查安培定則、磁場疊加原理及其相關(guān)的知識點。 【解題思路】在導(dǎo)線中通有沿南向北的恒定電流I，由安培定則可判斷出通電導(dǎo)線下方產(chǎn)生了由東指向西的磁場，根據(jù)磁場疊加原理，二者的合磁場方向為西北，所以小磁針轉(zhuǎn)動后再次靜止時N極指向為西偏北方向，選項C正確。 二、計算題 1．如圖所示，有一個垂直紙面向里的勻強磁場B＝0.8 T，磁場有明顯的圓形邊界，圓心為O、半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓形線圈，圓心均在O處，A線圈半徑為1 cm、10匝；D線圈半徑為2 cm、1匝；C線圈半徑為0.5 cm、1匝；問： (1)在磁感應(yīng)強度B減少為0.4 T的過程中，A和D中的磁通量改變了多少？ (2)當磁場轉(zhuǎn)過30角的過程中，C中的磁通量改變了多少？ 【參考答案】(1)1.25610－4Wb　1.25610－4Wb (2)8.410－6Wb (2)對C線圈，，磁場轉(zhuǎn)過30，線圈面積在垂直磁場方向上的投影為，則 磁通量改變量