第08讲 磁场 磁感应强度-高二物理上学期知识点讲解及课后练习(江苏专用)

第08讲 磁场 磁感应强度 适用学科 物理 适用年级 高二 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 磁现象和磁场，磁感应强度，几种常见的磁场 认识磁现象，知道磁场是客观存在的物质，了解电流的磁效应；了解地磁场的分布、变化，以及对人类生活的影响； 知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量；理解磁感应强度的定义；并会用定义式进行有关计算； 理解磁感线的概念；掌握安培定则；了解安培分子电流假说的内容；知道匀强磁场的磁感线分布；知道磁通量的定义，公式Φ＝BS的适用条件。 一．对磁场的理解 1．磁场的性质 基本性质 对放入其中的磁体或电流产生磁力作用 客观性质 磁场虽然不是由分子、原子组成，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质 特殊性质 磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒形式存在，而是以一种场的形式存在 磁场的方向性 磁场是具有方向的。所谓磁场的方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向。 2．电流的磁效应 （1）电现象与磁现象的联系： ①磁体总存在着两个磁极，自然界中存在两种电荷。 ②同种电荷相互排斥，同名磁极相互排斥；异种电荷相互吸引，异名磁极相互吸引。 （2）奥斯特的实验： ①实验装置如图所示。 ②实验现象：当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动。 ③注意事项：为了排除地磁场的影响，使实验现象明显，导线应沿南北方向水平放置在小磁针的正上方。 ④实验结论：电流具有磁效应，即电流可以产生磁场。 ⑤实验意义：电流磁效应的发现，首次揭示了电与磁之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元。 3．电场与磁场的比较 比较项目 电场 磁场 不同点 产生 电荷周围 磁体、电流、运动电荷周围 基本性质 对放入其中的电荷有电场力的作用 对放入其中的磁体、电流有磁场力的作用 作用特点 对放入其中的磁体无力的作用 对放入其中的静止电荷无力的作用 相同点 磁场和电场都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，都具有能量 特别提醒：自然界有两种基本的物质形态：实物和场。 （1）实物即具体的、有形的物质形态，由物质粒子组成。 （2）场是物质的另一种存在形态，和实物一样也是一种客观存在物，具有质量、能量、动量等物质的基本属性。 例1．以下说法中正确的是（　　） A．磁体与磁体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共同产生的 D．磁场和电场是同一种物质 （变式训练1）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的相互作用而人为引入的 C．磁极与磁极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 二．地球的磁场 1．地磁场的方向 地磁场的方向并不是正南正北方向，即地磁两极与地理两极并不重合。地磁场方向与正南正北方向间有一个夹角——磁偏角。虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大。因此，一般我们认为： （1）地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下。 （2）在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北。 （3）在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方。 2．地磁场的影响 由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球，因此地磁场对地球生命有保护作用。 特别提醒：地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下，因此当涉及地磁场的问题时，要注意明确在地球上的位置。 例2．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。结合上述材料，下列说法不正确的是（　　） A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．信鸽可以借助地磁场来辨别方向 （变式训练2）若把地球磁场等效为一个条形磁铁的磁场，那么下列城市中哪个城市的地磁场最强（　　） A．莫斯科　　　 B．新加坡 C．广州 D．东京 三．对磁感应强度的理解 1．定义式B＝的理解 （1）适用条件：通电导线垂直磁场放置。 （2）定义式B＝适用于任何磁场，在非匀强磁场中IL为电流元，相当于电场中的“试探电荷”。 2．磁感应强度的决定因素 磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场。其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系。 3．磁感应强度的方向 ①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向。 ②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的——即磁感应强度方向。 4．磁场的叠加 象电场一样，磁场也服从叠加原理。如果有几个磁场同时存在，则它们的磁场互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和。 例3．（多选）关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是（　 　） A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度大于或等于 B．磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同 C．磁感应强度B的大小，与电流元IL在磁场中所受力F的大小无关 D．在磁场中，小磁针N极的受力方向就是小磁针所处位置的磁感应强度方向 （变式训练3）在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 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 B．10 T，方向竖直向上 C．0.1 T，方向竖直向下 D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向 例4．在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度。具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针（小磁针的N极）指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量Be＝5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置（如图所示）。由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为（　　） A．5.0×10－5 T　 B．1.0×10－4 T C．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T 四．磁感应强度B与电场强度E的比较 1．电场和磁场中物体的受力情况： （1）在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到的电场力是唯一确定的。 （2）在磁场中某一确定的位置放入一段导线，该导线受到的磁场力还与导线放置的方向及电流方向有关。 2．电场强度和磁感应强度的区别和联系： 概念 比较内容 磁感应强度B 电场强度E 物理意义 描述磁场的性质 描述电场的性质 定 义 式 共同点 都是用比值的形式下定义 特点 B＝，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关 E＝ E与F、q无关 方 向 共同点 矢量，都遵从矢量合成法则 不同点 小磁针N极的受力方向，表示磁场方向 放入该点正电荷的受力方向，表示电场方向 特别提醒： （1）将点电荷放入电场中，F＝qE不需要任何条件。 （2）磁感应强度的强弱由电流受力定义，且必须垂直放置，不垂直时受力将减小，且力的大小与夹角的大小有关。 例5．（多选）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，则该处的电场强度一定为零 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 （变式训练5）下列关于电场强度E、磁感应强度B的叙述正确的是（　 　） A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力 B．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向 C．磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向 D．根据定义式B＝，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 五．对磁感线的认识与理解 1．磁感线的特点 （1）为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 （2）磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线在某点的切线方向表示磁场的方向。 （3）磁感线的方向在磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。即磁感线是闭合的曲线，它不相交，不相切，也不中断。 2．磁感线与电场线的比较 两种线 比较内容　 磁感线 电场线 不同点 闭合曲线 不闭合，起始于正电荷或无限远，终止于负电荷或无限远 相 似 点 引入目的 为形象描述场而引入的假想线，实际不存在 疏密 场的强弱 切线方向 场的方向 是否相交 不能相交（电场中无电荷空间不相交） 特别提醒： （1）在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在。 （2）若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交。 例6．（多选）关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（　 　） A．磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用 B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，其上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 C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止 D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的 （变式训练6）（多选）关于电场和磁场，下列说法正确的是（　 　） A．我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱 B．电场线和磁感线是可以形象描述电、磁场强弱和方向的客观存在的曲线 C．磁感线和电场线一样都是闭合的曲线 D．电流之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质 六．几种常见的磁场磁感线的分布特点 1．常见永磁体的磁场（如图） 2．三种常见的电流的磁场 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线电流 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 内部磁场比环外强，外部磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 特别提醒： （1）应用安培定则判定直线电流时，四指所指的是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管时拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。 （2）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极。 例7．（多选）如图所示，螺线管、蹄形铁芯、环形导线三者相距甚远，当开关闭合后小磁针N极（黑色的一端）的指向正确的是（　 　） A．小磁针a的N极指向正确 B．小磁针b的N极指向正确 C．小磁针c的N极指向正确 D．小磁针d的N极指向正确 （变式训练7）在下图中，分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线（标上方向）或电流方向。 七．对磁通量的理解 1．磁通量的计算 （1）公式：Φ＝BS。 适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。 （2）在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。 如果磁场B不与我们研究的对象垂直，例如图中的S，则有 S⊥＝Scos θ Φ＝BScos θ 式中Scos θ即为面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积。” 2．磁通量的正负 （1）磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，穿出时即为负值。 （2）若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。 3．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1 （1）当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。 （2）当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。 （3）B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。 4．磁通密度 由Φ＝BS得B＝，叫做磁通密度。单位：Wb/m2，关系：1 T＝1 Wb/m2＝1 N/（A·m）。　　 特别提醒： （1）穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定，与匝数无关。 （2）当平面转过180°时，磁通量的变化量的大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，而不是ΔΦ＝0。 例8．如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（　 　） A．ΔΦ1>ΔΦ2　 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．不能判断 （变式训练8）如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1＞S2＝S3，且“3”线圈处于磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3。则它们的大小关系是（　 ） A．Φ1＞Φ2＞Φ3 B．Φ1＞Φ2＝Φ3 C．Φ1＜Φ2＜Φ3 D．Φ1＜Φ2＝Φ3 1．磁铁吸引小铁钉与摩擦过的塑料尺吸引毛发碎纸屑两现象比较，下列说法正确的是（　 　） A．两者都是电现象 B．两者都是磁现象 C．前者是电现象，后者是磁现象 D．前者是磁现象，后者是电现象 2．物理学是一门以实验为基础的学科，许多物理定律就是在大量实验的基础上归纳总结出来的，有关下面四个实验装置，描述正确的是（　 　） A．牛顿利用装置（1）测量出了引力常量 B．安培利用装置（2）总结出了电荷间的相互作用规律 C．奥斯特利用装置（3）发现了电流的磁效应 D．亚里士多德利用装置（4）总结出了自由落体运动规律 3．如图所示，八个相同的条形磁铁都处于平衡状态，且弹簧处于伸长状态，设磁铁的质量为m，则（　 　） A．①中磁铁对地面的压力为mg B．②中磁铁对地面的压力为mg C．③中磁铁对地面的压力大于3mg D．④中磁铁对地面的压力等于2mg 4．（多选）磁力玻璃擦是目前很时尚的玻璃清洁器，其原理是利用异性磁极的吸引作用可使外面的一片跟着里面的一片运动，旧式磁力玻璃擦在使用时由于相对移动会导致前后的同性磁极间距较小，由于同性磁极间的斥力作用很容易脱落，其内部N、S磁极分布如图甲所示。经过改进后，新式磁力玻璃擦内部的N、S磁极分布如图乙所示，使用时两片不易脱落，关于两种磁力玻璃擦，下列说法正确的是（　 　） A．图甲中前后面的同性磁极间距较小，同性磁极相互斥力大，容易脱落 B．图甲中前后面的异性磁极间距较小，异性磁极相互引力大，不容易脱落 C．图乙中前后面的同性磁极间距较大，同性磁极相互斥力小，不容易脱落 D．图乙中前后面的异性磁极间距较大，异性磁极相互引力小，容易脱落 5．（多选）在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样，图中几幅图象表现的是导线受的力F与通过的电流I的关系。a，b各代表一组F，I的数据。正确的是（　 ） 6．现有一段长L＝0.2 m、通有电流I＝2.5 A的直导线，则关于此导线在磁感应强度为B的磁场中所受磁场力F的情况，下列说法正确的是（　　） A．如果B＝2 T，则F一定为1 N B．如果F＝0，则B也一定为0 C．如果B＝4 T，则F有可能为2 N D．当F为最大值时，通电导线一定与B平行 7．如图所示，将磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，该现象可以说明（　　） A．磁感线是真实存在的 B．甘油中没有铁屑的地方就没有磁场 C．磁铁周围的磁场分布情况 D．将铁屑换成铜屑也可达到相同的实验效果 8．用一根条形磁铁的一端去吸引三枚大头针的根部，待平衡后，如图所示结果正确的是（　 　） 9．阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是（　 　） A．电路中的电源必须是交流电源 B．电路中的a端点须连接直流电源的正极 C．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度 D．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度 10．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（　 　） A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtanθ B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcosθ C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了 D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了 11．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，在以导线截面的中心O为圆心的圆周上有a、b、c、d四点，已知a点的磁感应强度为2B，方向也是竖直向下，则d点的磁感应强度的大小和方向分别为（　　 ） A．大小为B，方向竖直向上 B．大小为2B，方向水平向右 C．大小为B，方向垂直纸面向外 D．大小为B，方向斜向右下方 12．如图所示，一个面积为2S的矩形线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与线框平面夹角为30°角，O1O2分别为bc边和ad边的中点。现将线框的右半边绕逆时针旋转90°，在这一过程中，通过线框的磁通量的变化量的大小为（　 　） A．BS B．BS C．BS D．（－1）BS 第08讲 磁场 磁感应强度 适用学科 物理 适用年级 高二 完成情况 完成评分 1．物理实验都需要有一定的控制条件，奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响。下列关于奥斯特实验的说法正确的是（　 　） A．该实验必须在地球赤道上进行 B．通电直导线必须竖直放置 C．通电直导线应该水平东西方向放置 D．通电直导线可以水平南北方向放置 2．（多选）如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（　 　） A．O点处的磁感应强度为零 B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D．a、c两点处磁感应强度的方向相同 3．如图所示，长直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者串联在同一电路中，它们之间相距较远，产生的磁场互不影响，开关S闭合后，图中所示的四个可自由转动的小磁针a、b、c、d的北极（黑色一端）静止时的指向正确的是（　 　） A．a B．b　　 　 C．c　　 D．d 4．（多选）南极考察队队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电的螺线管，如图所示，下列说法正确的是（　 　） A．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 第08讲 适用区域 江苏 适用年级 高二 例1　【答案】A　 解题指导：磁体周围有磁场，电流周围也存在磁场，磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。 解析：电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁体与磁体间，还是电流与电流间、磁体与电流间，都有相互作用的磁场力。磁场是一种特殊物质，其最基本的性质是对放入其中的磁体或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其中的电荷有电场力的作用，它不会对放入其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，各自具有其本身的特点，正确选项为A。 〔变式训练1〕【答案】 A 解析：磁场是客观存在于磁极或电流周围的一种物质，所以B、D选项错误；磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间、运动电荷之间的作用都是通过磁场发生的，不是直接发生的，故C选项错误。 例2　【答案】 C　 解题指导：求解该题应先明确地磁场的特点及地球表面各处地磁场的方向。 解析：由《梦溪笔谈》中的记载和题中磁感线分布示意图可知，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行，A、B正确，C错误；信鸽体内具有某种磁性物质，可以借助地磁场辨别方向，D正确。 〔变式训练2〕【答案】　A　 解析：将地球等效为一个条形磁铁，越靠近两极，磁场越强，故选A。 例3　【答案】　ACD　 解题指导：解题时应把握以下几点： (1)磁感应强度B由磁场本身决定。 (2)电流元垂直磁场放置时B＝。 (3)小磁针N极受力方向即磁感应强度的方向。 解析：当磁场与直导线不垂直时有F<BIL，垂直时有F＝BIL，选项A对；电流元受到的磁场力与磁场方向不相同，选项B错；磁感应强度B由磁场本身决定，选项C对；小磁针N极的受力方向与小磁针所处位置的磁感应强度方向相同，选项D对。 〔变式训练3〕【答案】　D　 解析：B＝＝ T＝10 T，方向不沿力的方向。 例4　【答案】　C　 解析：各个分磁场与合磁场的关系如图所示，根据三角函数关系得tan 30°＝，即有B1＝≈8.66×10－5 T，故A、B、D错误，C正确。 例5　【答案】　AC　 解题指导：正确理解电场强度与磁感应强度的物理意义是解题关键。 解析：电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零，选项A正确；但一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度不一定为零，因为如果通电导线与磁场平行放置，则作用力为零，选项B错误；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，选项C正确；把一小段通电导线垂直放在磁场中某处，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，选项D错误。 〔变式训练5〕【答案】　A　 解析：根据场强的定义式E＝可知场强在数值上等于单位电荷受到的电场力，故A正确；电场中某点的场强方向就是正检验电荷在该点所受电场力的方向，与负检验电荷在该点所受电场力的方向相反，B错误；磁场中小磁针N极的受力方向表示磁场的方向，C错误。磁感应强度是描述磁场的强弱的物理量，是由磁场本身决定的，与试探电流的大小、长度以及试探电流受到的安培力的大小都无关，D错误。 例6　【答案】 AB　 解题指导：用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它是一种理想化模型，并不是真实存在的。由于磁体的N极和S极是密不可分的，所以磁感线总是闭合的曲线。 解析：磁场是一种特殊物质，磁极、电流间发生的作用都是通过磁场发生的，选项A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的线，不是真实存在的，选项D错误；磁感线的切线方向表示磁场的方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，选项B正确；磁感线是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，选项C错误。 〔变式训练6〕【答案】　AD　 解析：我们虽然不能用手触摸到电场的存在，却可以用试探电荷去探测它的存在和强弱。故A正确；电场线和磁感线都是虚拟的，现实并不存在。故B错误；磁感线是闭合的曲线，电场线从正电荷出发，到负电荷终止，不是闭合曲线。故C错误；磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，都是客观存在的物质。故D正确。 例7　【答案】　BCD　 解题指导：导线的电流方向为顺时针，根据小磁针静止时N极的指向即为磁场的方向判定。 解析：由右手螺旋定则可知，通电螺线管左端为N极，右端为S极，螺线管的内部磁场由右指向左，外部由左到右，则有a磁针方向错误，b磁针方向正确，故A错误，B正确；而对于U形螺线管左端相当于S极，右端相当于N极，故c磁针的方向正确；对于环形导线，左端相当于S极，右端相当于N极，因此d磁针方向正确，故D正确，故选BCD。 〔变式训练7〕【答案】　略 例8　【答案】　C　 解题指导：(1)磁通量是标量，但有正负，其正、负不代表方向，仅代表磁感线的穿入或穿出。 (2)磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定要注意Φ1及Φ2的正负问题。 解析：通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些，当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为ΦⅠ，当线框平移到Ⅱ位置时，磁通量为ΦⅡ，则磁通量的变化量为ΔΦ1＝|ΔΦⅡ－ΔΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ。当线框翻转到Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为－ΦⅡ，则磁通量的变化量是ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1<ΔΦ2。 〔变式训练8〕【答案】　C　 解析：在条形磁铁内外都有磁场，套在条形磁铁外的三个线圈的磁通为内部向左的磁通减去外部向右的磁通，而内部向左的磁通相同，外部向右的磁通越大，抵消越多，总磁通越少，1,2 在同一位置，1的外部面积大，则向右的磁通大，故Φ2＞Φ1；2,3面积一样，3位置外部B小，则外部向右磁通小，则Φ3＞Φ2；可知：Φ1＜Φ2＜Φ3，选项C正确。 1.　【答案】D　 解析：磁铁是靠其周围的磁场作用于小铁钉，是磁现象，摩擦过的塑料尺带上电荷，靠其周围的电场作用于毛发纸屑等物体，是电现象，D对，A、B、C错。 2．【答案】 C　 解析：牛顿发现万有引力定律之后，卡文迪许利用扭秤装置测定了引力常量的数值，故A错误；库仑通过扭秤实验总结出电荷间相互作用的规律，故B错误；奥斯特发现了电流的磁效应，故C正确；伽利略通过逻辑推理和数学知识研究了铜球在斜面滚动的实验，得出了自由落体运动是匀变速直线运动这一规律，故D错误。 3． 【答案】D　 解析：题图①中，对下面的磁铁受力分析，在竖直方向受重力mg、上面磁铁的吸引力F及地面的支持力FN，可知FN＝mg－F，故题图①中磁铁对地面的压力小于mg，A错误；同理题图②中磁铁对地面的压力大于mg，B错误；对题图③④中的磁铁，以整体为研究对象知，磁铁对地面的压力均等于整体的重力，即2mg，C错误，D正确。 4． 【答案】AC　 解析：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，题图甲中前后面的同性磁极间距较小，同性磁极相互斥力大，容易脱落，题图乙中前后的同性磁极间距较大，同性磁极相互斥力小，不容易脱落，故AC正确。 5．【答案】 BC 解析：通电导线在磁场中受到的力为：F＝BIL，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故AD错误，B正确，C也正确。 6．【答案】 C　 解析：当导线与磁场方向垂直时，所受磁场力F最大，F＝BIL；当导线与磁场方向平行时，F＝0；当导线与磁场方向成任意其他角度时，0<F<BIL，选项A、D错误，选项C正确。磁感应强度是磁场本身的性质，与力F无关，选项B错误。 7．【答案】 C　 解析：磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不客观存在；而磁场是真实存在的，没有铁屑的地方也有磁场。故A、B错误。磁铁悬挂于放有铁屑的甘油中，便可模拟磁铁周围磁感线的形状，而磁感线可以描述磁场分布情况，故C正确；磁场对铁屑有力的作用对铜屑没有力作用，故D错误。 8. 　【答案】C　 解析：大头针被磁化后，相靠近一端的磁极相同而排斥，选项C正确。 9．【答案】 C 解析：由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为S极，则线圈的上端为S极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且a端为电源的负极，故A、B错误，若增加环绕软铁的线圈匝数，从而增加线圈的磁场，导致玩偶飘浮的最大高度增加，故C正确；若将可变电阻的电阻值调大，则线圈中的电流减小，导致玩偶飘浮的最大高度减小，故D错误。 10．【答案】 C　 解析：回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误。 11． 【答案】D 解析：磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，已知a点的磁感应强度为2B，方向也是竖直向下，那么通电直导线在a点的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，则通电直导线在d点的磁感应强度的大小仍为B，根据右手螺旋定则，其方向水平向右；依据矢量的合成法则，则d点的合磁感应强度的大小Bd＝＝B，其方向斜向右下方，故ABC错误，D正确。 12.【答案】　B　 解析：当线框转动前，穿过矩形线框的磁通量为：Φ1＝2BSsin 30°＝BS； 当线框右半边转动后，整个面的磁通量为：Φ2＝BSsin 30°＋BScos 30°＝BS， 磁通量变化量为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS，故选项B正确，ACD错误。 1.　【答案】D　 解析：地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近，地磁场方向由南指向北，小磁针N极在地磁场的作用下会自动指向北方，因此通电直导线可以水平南北方向放置，这样小磁针在通电直导线周围磁场的作用下指向东西方向，表明电流周围有磁场，通电直导线不一定放置在地球赤道上，故D正确。 2．【答案】　CD　 解析：根据安培定则可知M、N导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直MN连线，由a→d，故O处的磁感应强度不为零，选项A错误；由于M、N两导线中电流大小相等，根据对称性知Ba＝Bb，磁感应强度方向均垂直于M、N连线，方向相同，选项B错误；c、d关于O点对称，M、N两导线中的电流在c、d两点产生的磁感应强度的矢量和相等且方向均为c→d，选项C正确；由于a、b、c、d四点磁感应强度方向均相同，选项D正确。 3．　【答案】B 解析：可自由转动的小磁针在磁场中静止时的北极指向与其所在处磁感线的方向一致，通过直导线AB周围的磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在与导线垂直的平面上，其方向为逆时针方向(俯视)，A错误。通电螺线管C周围的磁感线分布与条形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针b处的磁感线方向由右指向左，小磁针c处的磁感线方向由左指向右，B正确，C错误。电磁铁D周围的磁感线分布与蹄形磁铁周围的磁感线分布相似，可知小磁针d处的磁感线方向是由左指向右，D错误。 4．【答案】　AC　 解析：分析弹簧测力计示数是否变化或怎样变化，关键在于确定螺线管与地球磁场之间的作用情况。一方面，可以将地球等效处理为一个大磁铁，地理南极相当于磁铁的N极，因而在南极附近地磁场方向近似竖直向上，如图所示。另一方面，可利用右手螺旋定则确定通电螺线管在周围产生的磁场方向，再根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”原理判定螺线管与地球之间的作用情况。 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$