物理选修3-1第三章练习.doc

第三章磁场第1节磁现象和磁场1磁体吸引铁质物体的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体，磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极2奥斯特实验是将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动此实验说明电流周围存在磁场3磁体与磁体之间、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都是通过磁场发生的4(1)地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(2)地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针的指向与南北方向有一个夹角，这个夹角称做磁偏角5发现电流周围存在磁场的物理学家是()A奥斯特 B焦耳 C张衡 D安培答案A6下列关于磁场的说法正确的是()A磁场最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用B磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质C磁场是客观存在的一种特殊的物质形态D磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无答案AC解析磁场虽看不见、摸不着，但其是客观存在的，不随人的意志而转移，它是一种特殊的物质形态，最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用7磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间的相互作用的示意图，以下正确的是()A磁体磁场磁体B磁体磁场电流C电流电场电流D电流磁场电流答案ABD解析磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间的相互作用都是通过磁场来传递的【概念规律练】知识点一磁场1以下说法中正确的是()A磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C磁体与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D磁场和电场是同一种物质答案A解析电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极与磁极间还是电流与电流间、磁体与电流间，都有相互作用的磁场力磁场是磁现象中的一种特殊物质，它的基本性质是对放入磁场中的磁体、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，它不会对放入静电场中的磁体产生力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其自身的特点所以只有A正确点评一切磁现象都是通过磁场产生的，由于电流周围存在磁场，所以电流与电流之间、电流与磁体之间的作用也是磁现象2下列说法中正确的是()A只有磁铁周围才有磁场B电荷的周围一定有电场和磁场C永久磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场D电流能产生磁场说明电和磁是有联系的答案D解析磁铁和电流周围都有磁场且性质相同，而电流是电荷定向移动形成的所以，运动电荷周围既有电场又有磁场，静止电荷周围只有电场，A、B、C不对，电流产生磁场就是电和磁有关的证明，所以D对知识点二奥斯特实验3在做“奥斯特实验”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导线沿南北方向放置在磁针的正上方D导线沿东西方向放置在磁针的正上方答案C解析把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的通电导线的正下方的磁场恰好是东西方向正确选项为C.点评(1)注意“奥斯特实验”的细节问题，导线东西放置或将磁针放在导线的延长线上都不一定能观察到磁针的偏转(2)观察小磁针是否发生偏转时，应避免与地磁场引起的磁针偏转相重合4奥斯特实验说明了()A磁场的存在 B磁场的方向性C电流可以产生磁场 D磁场间有相互作用答案C解析奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围能产生磁场故正确答案为C.知识点三地磁场5关于地磁场，下列叙述正确的是()A地球的地磁两极与地理的两极重合B我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的南极C地磁的北极与地理南极重合D地磁的北极在地理南极附近答案BD解析地球是一个大磁体，其磁北极(N极)在地理南极附近，磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合指南针指南的一端应该是磁针的南极(S极)选项B、D正确6地球是一个大磁体：在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；地磁场的北极在地理南极附近；赤道附近地磁场的方向和地面平行；北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的以上关于地磁场的描述正确的是()A BC D答案D【方法技巧】一、磁体与导体间相互作用力问题的分析方法7铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，当将铁棒A靠近铁棒B时，下述说法中正确的是()AA、B一定相互吸引BA、B一定相互排斥CA、B间可能无磁场力作用DA、B可能相互吸引，也可能相互排斥答案D解析小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性，只是在小磁针的磁场作用下暂时被磁化的结果，铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性，若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互的吸引作用；若A有磁性，则A、B两磁体都分别有N极和S极，当它们的同名磁极互相靠近时，互相排斥；当异名磁极互相靠近时，互相吸引这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故只有D项正确8现有甲、乙两根钢棒，当把甲的一端靠近乙的中部时，没有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部时，二者相互吸引，则()A甲有磁性，乙无磁性B甲无磁性，乙有磁性C甲、乙均无磁性D甲、乙均有磁性答案B解析对于磁铁，磁性最强的区域是磁极，若钢棒有磁性，其磁性最强的区域是两端，中间几乎没有磁性，由于甲的一端与乙的中部不吸引，则说明甲棒无磁性，乙的一端能吸引甲的中部，则说明乙棒有磁性，故B项正确，A、C、D三项错误二、小磁针受磁场力作用转动问题的分析9在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知()A一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针B一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针C可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针D可能是小磁针正西方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针答案CD解析根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理，本题中可能是小磁针正东方向有一磁铁的S极靠近小磁针；也可能是小磁针正西方向有一磁铁的N极靠近小磁针1关于磁极间的相互作用，以下说法正确的是()A同名磁极相吸引B同名磁极相排斥C异名磁极相排斥D异名磁极相吸引答案BD2下列说法中正确的是()A任何磁体都具有N极和S极两个磁极B奥斯特实验说明了电流周围存在着磁场C通电导体之间也存在着相互作用，它们是通过电场发生作用的D地磁场的N极与地理的南极重合，地磁场的S极与地理的北极重合答案AB解析磁体都有两个磁极：N极、S极，A正确；奥斯特实验说明电流周围存在磁场，B正确；通电导体之间的相互作用是通过磁场产生的，C错误；地磁场的两极与地理两极并不重合，D错误，故选A、B.3下列关于磁场的说法中，正确的是()A磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C磁极与磁极之间是直接发生作用的D磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生答案A解析磁场是一种客观存在的物质，磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流间相互作用时都是通过磁场而发生，故B、C、D错误，A正确4下列说法中正确的是()A奥斯特实验说明了通电导线对磁体有作用力B奥斯特实验说明了磁体对通电导线有作用力C奥斯特实验说明了任意两条通电导线之间有作用力D奥斯特实验说明了任意两个磁体之间有作用力答案A解析奥斯特实验说明了通电导线对磁体有作用力，所以正确选项为A.5下列说法中与实际情况相符的是()A地球的磁偏角是一个定值B地磁场的北极在地理位置的北极附近C除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象D郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早答案D解析磁偏角随地理位置变化而变化，A错误；地磁场的北极在地理南极附近，B错误；其他星球上也有磁场存在，C错误；我国是利用指南针航海最早的国家D正确6关于磁铁的两个磁极，下列说法中正确的是()A可以分开B不能分开C一定条件下可以分开D磁铁很小时就只有一个磁极答案B7磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A磁体的吸铁性B磁极间的相互作用规律C电荷间的相互作用规律D磁场对电流的作用原理答案B解析军舰被地磁场磁化后变成了磁体，当军舰靠近水雷时，对控制引爆电路的小磁针有力的作用，使小磁针转动引爆水雷B项正确8金属棒一端靠近小磁针的南极或北极时，都看到有吸引现象，可断定这根金属棒()A一定是永磁体B一定不是永磁体C一定是铁、钴、镍类的物质制成的棒D可能是磁体，也可能不是磁体答案BC9以下说法正确的是()A只有两个磁铁相互接触时，才能发生相互作用B把一根条形磁铁从中间折断，则被分开的两部分只有N极或S极C极光现象与地球的磁场有关D人们代步的电动自行车中应存在磁体答案CD解析磁体的周围存在一种特殊的物质磁场，磁铁间不接触时也可以通过磁场发生相互作用，故A错无论将磁铁分得多么小，它总有N极和S极，迄今为止，还没有发现只有N极或S极的磁单极子存在(这一点与电荷不同)，故B错极光现象是地磁场将射向地球的带电粒子偏转到地球的两极，带电粒子与大气相互作用而发出的光，故C正确电动自行车的电机中一定有磁体存在，故D正确10为了判断一根钢锯条是否有磁性，某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针，下面给出了几种可能产生的现象及相应的结论，其中正确的是()A若小磁针的一端被推开，则锯条一定有磁性B若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定有磁性C若小磁针的一端被吸引过来，不能确定锯条是否有磁性D若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否有磁性答案AC解析若发生排斥现象，只有一种可能，小磁针靠近锯条的同名磁极若发生吸引现象，则锯条可能有磁性，也可能无磁性，故选A、C.11力是物体与物体间的相互作用，对于磁铁与附近的铁钉，下列说法中正确的是()A施力物体只有磁铁，受力物体只有铁钉B只有当磁铁和铁钉接触时，才会产生力的作用C磁铁和铁钉虽然没有接触，但也会产生力的作用D磁铁对铁钉有吸引作用，而铁钉不会吸引磁铁答案C解析磁场力是通过磁场作用的，所以磁铁和铁钉不一定要接触才会产生力的作用，故B错既然磁场力也是力，则其作用应是相互的，因此，磁铁和铁钉互为施力物体和受力物体，故A错由于铁钉被磁化而具有磁性，铁钉也会吸引磁铁，故D错，所以应选C.12在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应()A平行于南北方向，位于小磁针上方B平行于东西方向，位于小磁针上方C平行于东南方向，位于小磁针下方D平行于西南方向，位于小磁针下方答案A解析考虑地磁场的作用，放置通电导线一定要南北方向，开始时和磁针平行把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向13超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是()超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反超导体使磁体处于失重状态超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡A B C D答案D解析同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电流的磁场方向和磁体的磁场方向相反磁体悬浮在空中，重力和磁力平衡第2节磁感应强度1磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量，物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向2在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫电流元在探究影响通电导线受力因素的实验中无论怎样改变I、L的数值，这一比值是不变的，说明是反映磁场性质的量，与放入什么样的通电导体无关3在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度通常用字母B表示在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T.B是矢量，其方向就是磁场的方向，即小磁针静止时N极所指的方向公式：B.公式在应用中应注意两点：导线所受磁场力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直；通电导线长度L很短时，B就是导线所在处的磁感应强度同时，因它所在处各点的磁感应强度变化很小，可近似认为磁场是匀强磁场4在磁感应强度的定义式B中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是()AB由F、I和L决定BF由B、I和L决定CI由B、F和L决定DL由B、F和I决定答案B【概念规律练】知识点一磁感应强度的方向1下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是()A某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向答案BD解析磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向点评(1)磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同，但绝非电流的受力方向(2)磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关2下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是()A磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时北极所指的方向B磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致C磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定D磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关答案AD解析小磁针在磁场中静止下来时，N极的方向规定为该点的磁感应强度的方向，A正确，B错误；磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与此处是否有小磁针或通电导线无关，C错误，D正确知识点二磁感应强度的定义式B3有关磁感应强度的下列说法中，正确的是()A磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是D由定义式B可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小答案A解析磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的4根据磁感应强度的定义式B，下列说法中正确的是()A在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比B一小段通电直导线在空间某处受磁场力F0，那么该处的B一定为零C磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同D一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零答案D点评在定义式B中，通电导线必须垂直于磁场方向放置因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关外，还和导线的方向有关导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力的大小也不相同通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零知识点三磁感应强度与电场强度的比较5关于磁感应强度的方向和电场强度的方向，下列说法正确的是()A电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同B电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同C磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D磁感应强度的方向与小磁针在该处的指向相同答案BC解析物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向，小磁针N极受力的方向为该点的磁场方向，小磁针静止时N极的指向为该点磁感应强度的方向6下列说法中正确的是()A电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零C把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱答案AC解析通电导体受磁场力与电荷受电场力不同，安培力的大小与导体放置的方向有关，导体与磁场方向垂直时磁场力最大，导体与磁场方向平行时磁场力为零【方法技巧练】一、磁感应强度大小的计算方法7一根长为0.1 m的电流为1 A的通电导线，在磁场中某处受到的安培力大小为0.4 N，则该处的磁感应强度为()A等于4 T B大于或等于4 TC小于或等于4 T D可能为0答案B8在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5104 N求：(1)该位置的磁感应强度多大？(2)若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？(3)若将通电导线跟磁场平行放置，该导体所受到的磁场力多大？答案(1)0.1 T(2)0.1 T(3)0解析(1)根据公式B得：B T0.1 T.(2)该处的磁感应强度不变，B0.1 T.(3)电流元平行磁场放置时，所受磁场力为零，F0.方法点拨在磁场中放入通电导线、当导线与磁场垂直时，B；导线与磁场不垂直时，导线所受磁场力变小，因而不能简单地套用公式B.磁感应强度决定于磁场本身，与是否放置通电导线及放置通电导线的方式均无关二、导体所受磁场力的计算9在磁感应强度为102 T的匀强磁场中，有一根长0.2 m的通电导线，导线中的电流强度为10 A，将这条导线与磁场方向垂直放置，那么它将受到多大的磁场力作用？答案2102 N解析在通电导线与磁场垂直条件下，由B得FBIL102100.2 N2102 N.1关于磁感应强度的方向，下列方法不正确的是()A小磁针静止时S极所指的方向B小磁针静止时N极所指的方向C小磁针N极的受力方向D同磁场方向一致答案A解析磁感应强度的方向规定为小磁针N极的受力方向或小磁针静止时N极所指的方向，同磁场方向一致故只有A选项不正确2有人根据公式B提出以下看法，其中正确的是()A磁感应强度的数值跟通电导线受到的磁场力F的大小成正比B磁感应强度的数值跟通电导线的电流I成反比C磁感应强度的数值跟通电导线的长度L成反比D磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况均无关答案D3磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是()A. B.C. D.答案A解析当导线与磁场方向垂直时，由公式B，磁感应强度B的单位由F、I、L的单位决定在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称T,1 T1.4关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是()A磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大B磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关C通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大D通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关答案AD解析磁极在磁场中的受力跟放置方向无关，电流在磁场中的受力与放置方向有关5在电流产生的磁场中，某点的磁感应强度的大小决定于()A该点在磁场中的位置B该点处的电流大小和方向C产生磁场的电流D产生磁场的电流和该点在磁场中的位置答案D解析某点的磁感应强度的大小除了和磁场本身有关外，还和该点在磁场中所在的位置有关6关于磁感强度，正确的说法是()A根据定义式B，磁场中某点的磁感强度B与F成正比，与IL成反比B磁感强度B是矢量，方向与F的方向相同CB是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同D在确定的磁场中，同一点的B是确定的，不同点的B可能不同，磁感线密的地方B大些，磁感线疏的地方B小些答案CD7在匀强磁场中某处P放一个长度为L20 cm，通电电流I0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为()A零B10 T，方向竖直向上C0.1 T，方向竖直向上D10 T，方向肯定不是竖直向上答案D解析由公式B可知，把数值代入可以得到B10 T，公式中F是与B垂直的，所以P处磁感应强度方向肯定不是竖直向上8一根通电导线在某个空间没有受到磁场力，那么()A这个空间一定没有磁场B可能有磁场，且磁场方向与导线垂直C可能有磁场，且磁场方向可能与导线中电流方向相同D可能有磁场，且磁场方向可能与导线中电流方向相反答案CD解析当磁场方向和电流方向平行时，则导线不受磁场力故C、D正确9一根长20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4103 N，则导线中的电流是多大？若将导线中的电流减小为0，则该处的磁感应强度为多少？答案0.05 A0.4 T解析由B得IA0.05 A.磁感应强度B与I、L、F无关，只由磁场本身决定，故当I0时，B不变，仍为0.4 T.10匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长2 cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为4103 N，问：(1)该处的磁感应强度B是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1 cm，则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？(3)若导线长不变，电流增大为5 A，则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？答案(1)0.1 T(2)2103 N0.1 T(3)102 N 0.1 T解析(1)根据磁感应强度的定义B T0.1 T.(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定，不因导线长度的改变而改变，因此，B0.1 T.根据磁感应强度的定义B可得，导线长度减小到1 cm，则它受磁场力FBIL0.12 N102 N2103 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此，B0.1 T.根据磁感应强度的定义B可得，电流增大为5 A，则它受磁场力FBIL0.152102 N102 N.第3节几种常见的磁场1如果在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线磁感线是为了形象地描述磁场而人为假设的曲线，其疏密反映磁场的强弱，线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同2安培定则：(1)右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向(2)让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向3安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，分子的两侧相当于两个磁极安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的4磁通量：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面且面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，用字母表示，则BS，单位：韦伯5匀强磁场是指磁感应强度处处相同的磁场，它的磁感线的特点是间隔相等、互相平行【概念规律练】知识点一磁感线1关于磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，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B磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的C两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交答案A解析磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C错；在磁铁外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以D不正确点评对磁感线概念的理解和磁感线特点的掌握是关键，充分理解磁感线的以下性质：磁感线是闭合的曲线；磁感线不相交；疏密程度反映了磁场的强弱；磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向2关于磁感线的性质和概念，下面的说法正确的是()A磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向B磁场中任意两条磁感线均不相交C铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线D磁感线总是从磁体的N极指向S极答案AB解析磁感应强度的方向就是磁场的方向，磁感线的切线方向就是磁场方向，因此选项A是正确的；两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向，即有两个磁感应强度方向，这是不可能的，磁场中某点的磁感应强度是唯一确定的，磁感应强度的方向也只有一个，因此两条磁感线不能相交，选项B是正确的；磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而画出的一簇曲线，不是真实存在的，而铁屑的分布曲线只能证明用磁感线描述磁场的方法是正确的，而铁屑不是磁感线，选项C是错误的；在通电螺线管内部和条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极，选项D是错误的知识点二安培定则3.如图1所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右，试判定电源的正、负极图1答案c端为正极，d端为负极解析 小磁针N极的指向即为该处的磁场方向,所以螺线管内部磁感线由ab.根据安培定则可判断出电流由电源的c端流出,d端流入,故c端为正极,d端为负极.HT4在图2中，当电流通过线圈时，磁针的S极指向读者，试确定线圈中电流的方向图2答案电流为顺时针方向，如图所示解析磁针南极指向读者说明线圏产生的磁感线方向垂直线面向里，根据安培定则可知线圈中电流方向是顺时针的点评用安培定则分析环形电流的磁场时，要注意弯曲的四指指向电流方向，大拇指所指方向就是环形导线轴线上磁感线的方向知识点三安培分子电流假说5用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象()A永久磁铁的磁场B直线电流的磁场C环形电流的磁场D软铁棒被磁化的现象答案AD解析分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，所以选项A、D是正确的；而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电流产生的分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的6下列关于磁场的说法中正确的是()A磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的B永磁体的磁场是由原子内部电子的运动产生的C宏观电荷的定向运动能产生磁场D所有的磁场都是由电荷的运动产生的答案ABCD解析安培分子电流假说认为一切磁场都是由于电荷的运动产生的【方法技巧练】一、利用右手安培定则分析小磁针转动方向的方法7当接通电源后，小磁针A的指向如图3所示，则()图3A小磁针B的N极向纸外转B小磁针B的N极向纸里转C小磁针B不转动D因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动答案A解析根据通电螺线管的磁场与小磁针的相互作用情况可以判断：螺线管的左边应该是S极再根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N极，其余四指的方向就是通电螺线管中的电流方向，即电流从左边流入，右边流出，如下图所示再根据安培定则判知小磁针B所在处的磁场方向垂直纸面向外，所以知小磁针B的N极向纸外转8如图4所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()图4Aa、b、c的N极都向纸里转Bb的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转Cb、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转Db的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转答案B解析带负电荷的圆环顺时针转动，形成逆时针方向等效电流，根据安培定则，判断出环内、外的磁场方向，可知小磁针的转动方向方法总结先利用右手安培定则判断电流产生的磁场方向小磁针N极指向该处磁场方向二、磁通量的计算方法9. 如图5所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图5ABR2 BBr2CnBR2 DnBr2答案B解析磁通量与线圈匝数无关；且磁感线穿过的面积为r2，而并非R2，故B项对10如图6所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是()图6A如图所示位置时等于BSB若使框架绕OO转过60角，磁通量为BSC若从初始位置转过90角，磁通量为零D若从初始位置转过180角，磁通量变化为2BS答案ABCD解析在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，BS.当框架绕OO轴转过60时可以将图改画成侧视图如右图所示BSBScos 60BS.转过90时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，0.线框转过180时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了因而1BS，2BS，|21|2BS.综上所述，A、B、C、D都正确点评(1)磁通量是标量(2)磁通量有正、负，但其正、负不代表方向，仅代表磁感线的穿入或穿出磁通量的变化量一般取绝对值1关于磁现象的电本质，正确的说法是()一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的根据安培的分子电流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化，两端形成磁极磁就是电，电就是磁，有磁必有电，有电必有磁A BC D答案C解析错误在于永久磁体之所以显磁性的原因是内部分子电流规律分布错误的原因是静止的电荷周围就没有磁场只有运动的电荷才能产生磁场2磁体之间的相互作用是通过磁场发生的对磁场认识正确的是()A磁感线有可能出现相交的情况B磁感线总是由N极出发指向S极C某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致D若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零答案C解析根据磁感线的特点：磁感线在空间不能相交；磁感线是闭合曲线；磁感线的切线方向表示磁场的方向(小磁针静止时N极指向)可判断选项A、B错误，C正确通电导线在磁场中是否受力与导线在磁场中的放置方向有关，故D错误3在同一平面有四根彼此绝缘的通电直导线，如图7所示四根导线中电流I4I3I2I1，要使O点磁场增强，则应切断哪一根导线中的电流()图7AI1 BI2 CI3 DI4答案D解析由安培定则判知，只有电流I4在O点的磁场方向与其余三段相反，依据磁场的矢量叠加，知选D.4. 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图8所示那么这束带电粒子可能是()图8A向右飞行的正离子束B向左飞行的正离子束C向右飞行的负离子束D向左飞行的负离子束答案BC解析磁针S极向纸内转，说明电流产生的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则可得，电流方向向左可以形成方向向左的电流的是向左飞行的正离子束或向右飞行的负离子束5如下图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是()答案D解析依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确6. 如图9所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流强度大小都相同，且abacad，则a点的磁感应强度的方向是()图9A垂直纸面指向纸里B垂直纸面指向纸外C沿纸面由a指向bD沿纸面由a指向d答案D解析每根导线在a点产生的磁感应强度大小相等，关键是确定每根导线在a处产生的磁感应强度的方向，由矢量合成法则求合磁感应强度，判知D正确7. 南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量“雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图10所示下列说法正确的是()图10A若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小B若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大C若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大D不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变答案AC解析在地球南极附近即为地磁N极，螺线管相当于一条形磁铁，根据右手螺旋定则判断出“条形磁铁”的极性再根据同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥，判断知A、C正确8. 如图11所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则()图11A放在a处的小磁针的N极向左B放在b处的小磁针的N极向右C放在c处的小磁针的S极向右D放在a处的小磁针的N极向右答案BD解析由安培定则，通电螺线管的磁场如下图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，则A项错，D项对；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，则B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，则C项错9如图12所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，当有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，当线圈以ab边为轴转过30和60时，穿过线圈的磁通量分别是多少？图12答案解析当线圈分别转过30和60时，线圈平面在垂直于磁场方向的有效面积相同，都有S，所以磁通量相同，都等于.10如图13所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B1 T水平向右的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四点，已知a点的实际磁感应强度为零，则b、c、d三点的磁感应强度分别是多少？方向如何？图13答案Bb T，与水平方向成45斜向右上方Bc2 T，方向水平向右Bd T，与水平方向成45斜向右下方解析a、b、c、d各点的磁场均为匀强磁场与电流的磁场的叠加，并且电流在这四点所产生的磁感应强度B大小相等，由于Ba0，则BB1 T，则由安培定则可知，导线中电流方向向外，则在b、c、d点电流的磁场的磁感应强度如下图所示BbB T，45，即Bb与水平方向成45角斜向右上方BcBB2 T，方向水平向右BdB T，45，即Bd与水平方向成45角斜向右下方第4节通电导线在磁场中受到的力1磁场对电流的作用力，称为安培力安培力方向的判定用左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向2.通电导线在磁场中所受安培力的大小与磁感应强度大小、电流大小、导线长度、以及电流I与B的夹角有关，当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线方向垂直时，所受的安培力最大FILB.当通电导线与磁感线不垂直时，如图1所示，电流方向与磁感线方向成角，通电导线所受的安培力为FIBLsin_.当通电导线与磁感线平行时，所受安培力为0. 图13磁电式电流表：主要构件有蹄形磁铁、圆柱形铁芯、铝框、线圈、转轴、螺旋弹簧、指针、接线柱其工作原理为：当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用由左手定则可以判断，线圈左右两边所受的安培力方向相反，所以架在轴上的线圈就要转动线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就越大，线圈偏转的角度越大，所以从线圈偏转的角度就能判断通过的电流大小；线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随之改变4下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是()答案C5关于通电导线所受安培力F的方向，磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是()AF、B、I三者必须保持相互垂直BF必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直CB必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直DI必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直答案B解析安培力F总是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确6将长度为20 cm，通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图2所示，已知磁感应强度大小为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向图2答案(1)0(2)0.02 N，安培力方向垂直导线水平向右(3)0.02 N，安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上解析由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以导线所受安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小F2BIL10.10.2 N0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小F3BIL0.02 N.【概念规律练】知识点一安培力的方向1把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是()A安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直答案D解析安培力的方向既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即垂直于磁场与电流决定的平面但电流方向与磁场方向不一定垂直2画出图3中导线棒ab所受的磁场力方向()图3答案ab棒所受的磁场力方向如下图所示先画出侧视图，再用左手定则判定点评安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向知识点二安培力的大小3一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A0.4 N B0.2 NC0.1 N D0 N答案BCD解析据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为FBIL0.520.2 N0.2 N当两方向平行时，磁场力有最小值为0 N随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2 N与0 N之间取值4. 将长为1 m的导线ac，从中点b折成如图4所示形状，放入B0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？图4答案 N解析通电导线受力的有效长度为首尾相接的直线段Lac2Lcos 30 m，故导线所受安培力的大小为FILacB250.08 N N点评计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式FILB和FILBsin .(1)公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0.(2)当磁场和电流成角时，如右图所示将磁感应强度B正交分解成BBsin 和BBcos ，而B对电流是没有作用的所以FBILBIL sin ，即FBILsin .【方法技巧练】一、安培力作用下物体运动方向的判定方法5. 如图5所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)()图5A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升答案A解析(1)电流元法：把直线电流等效为AO、OB两段电流，由左手定则可以判断出AO段受力方向垂直纸面向外，OB段受力方向垂直纸面向内，因此，从上向下看AB将以中心O为轴顺时针转动(2)特殊位置法：用导线转过90的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力的方向向下，故导线在顺时针转动的同时向下运动方法总结判定安培力作用下物体的运动方向有以下几种方法：电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向，最后确定运动方向特殊位置法把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析利用结论法a两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；b两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势，利用这些结论分析，可事半功倍6如图6所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面当线圈内通入图中所示方向的电流后，判断线圈如何运动图6答案线圈将向磁铁运动解析此问题可以用等效分析法来分析将题图中的环形电流根据安培定则可等效为一个小磁针，如下图甲所示，所以磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动我们还可以将题图中的条形磁铁等效为环形电流，根据安培定则，其等效环形电流方向如下图乙所示由同向平行电流相互吸引可知，磁铁和线圈相互吸引，线圈将向磁铁运动二、安培力作用下物体平衡问题的处理方法7. 质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图7所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小图7答案ILBcos mgILBsin 解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示由平衡条件有：FfFsin ，FNFcos mg，其中FILB解得：FNILBcos mg，FfILBsin .8.如图8所示,在与水平方向夹角为60的光滑金属导轨间有一电源,在相距1 m的平行导轨上放一质量为m=0.3 kg的金属棒ab,通以从ba,I=3 A的电流,磁场方向坚直向上,这时金属棒恰好静止。求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力(g10 m/s2)图8答案(1)1.73 T(2)6 N解析 金属棒ab中电流方向由ba,它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B.再求出ab对导轨的压力(1)ab棒静止，受力情况如右图所示，沿斜面方向受力平衡，则mgsin BILcos .B T1.73 T.(2)对导轨的压力为：FNFN N6 N.方法总结(1)有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题其中安培力是众多受力中的一个(2)在安培力作用下的物体平衡的解决步骤和前面我们学习的共点力平衡相似，一般也是先进行受