课时分层检测(20)磁场磁感线-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 课时分层检测（二十 …0 基础达标练。 1.如图所示，小磁针正上方的直 导线与小磁针平行，当导线中 有电流时，小磁针会发生偏 转.首先观察到这个实验现象 的物理学家和观察到的现象是 A.物理学家伽利略，小磁针的N极转向纸内 B.天文学家开普勒，小磁针的S极转向纸内 5 C.物理学家牛顿，小磁针静止不动 D.物理学家奥斯特，小磁针的N极转向纸内 2.指南针是我国古代的 四大发明之一.司南是 春秋战国时期发明的 一种指南针，如图所 示.它由青铜盘和磁勺 组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转 动.由于受地磁场作用，司南的磁勺尾静止时 6 指向南方.下列说法正确的是 ( A.磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁 勺的作用 B.磁勺的指向不会受到附近磁体的干扰 C.磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰 D.磁勺的N极位于司南的磁勺尾部 3.关于磁场、磁感线和电场线，下列说法正确 的是 ) A.磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合 曲线 B.磁感线和电场线都是一些相互平行的 曲线 C.地磁场起始于地球的北极附近，终止于地 球的南极附近 D.磁感线和电场线都是真实存在的线 4.(多选)下图是两种常见磁场的磁感线分布 示意图.下列说法正确的是 三 173 得分 磁场 磁感线 A.图甲中a端是磁体的S极，b端是磁体的 N极 B.图甲中α端是磁体的N极，b端是磁体的 S极 C.图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图， c端是N极，d端是S极 D.图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图， c端是S极，d端是N极 如图所示，小磁针放置 在螺线管轴线的左侧， N△ 闭合开关后，不计其他 磁场的影响，小磁针静 止时的指向是() A.N极指向螺线管 B.S极指向螺线管 C.N极垂直于纸面向里 D.S极垂直于纸面向里 云层之间闪电的模拟图 S<N 如图所示，图中B、A是 B南 …A北 位于南、北方向带有电 荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的 尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通 道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向 纸外.试分析B、A的带电情况. …0能力提升练0 (多选)导线中分别通入图示方向的电流，小 磁针静止时N极垂直纸面向里的是() 班级 姓名 8.如图所示，圆环上 N<S 带有大量的负电 荷，当圆环沿顺时 针方向转动时，a、 N<S b、c三枚小磁针都 要发生转动.以下 说法正确的是 A.a、b、c的N极都向纸里转 B.b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转 C.b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸 外转 D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转 9.(多选)如图所示， -（粒子束) 束带电粒子沿水平方 S<N 向飞过小磁针上方. 若带电粒子飞过小磁 strttetrterttrtr 针上方的瞬间，小磁针N极向纸面内偏转， 则带电粒子可能是 ( A.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 10.磁场具有能量，磁场 中单位体积所具有的 A 能量叫作能量密度， 其值为织式中B是 磁感应强度，4是磁导率，在空气中“为一 已知常量.为了近似测得条形磁体磁极端 面附近的磁感应强度B,一学生用一根端 面面积为A的条形磁体吸住一相同面积的： 铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小： 距离△L,并测出拉力F,如图所示.因为F 所做的功等于间隙中磁场的能量，试写出： 磁感应强度B与F、A之间的关系式. 174 得分 …0情景创新练0… 1.磁体的磁性变弱，需要充磁.充磁的方式有 两种，图甲是将条形磁体穿在通电螺线管 中，图乙是将条形磁体夹在电磁体之间，a、 b和c、d接直流电源.下列接线正确的是 (充磁时应使外加磁场与磁体的磁场方向 相同) 甲 A.a接电源正极，b接电源负极，c接电源正 极，d接电源负极 B.a接电源正极，b接电源负极，c接电源负 极，d接电源正极 C.a接电源负极，b接电源正极，c接电源正 极，d接电源负极 D.a接电源负极，b接电源正极，c接电源负 极，d接电源正极 2.装有铁芯的螺线管叫电磁铁，巨大的电磁 铁能吸起很重的钢铁，如图甲所示.现有一 个如图乙所示的绕有两个线圈的铁芯，要 使其产生磁性且左端为N极，其四个接头 与电源应怎样连接？ 电磁铁 甲7,BC[把R1看作电源内阻，当R1十r一R2时，R2获得最大功率， 故B正确，A错误：根据P一IR1可知，当R2一0时，电路中总电 流最大，所以此时R,获得最大功率，故C正确：外电阻从零逐渐 增大，电源的输出功率的变化关系为先增大再减小，当外电阻等 于电源的内阻时，电源的输出功率最大，由于r>R1,外电阻先小 于电源内阻，当R,逐渐变大时，电源的输出功率先变大后变小， 故D错误.门 E 8.AD[开关S闭合时，1=，十R+R=0.75A,选项A正猜，B 错误；开关S闭合时Uc=Ur并=1.5V,Qe=C·Ue=3×105C, 若将开关断开，则电容器上所带的电荷量通过R1、R放掉，因 I1:I3=R:R1=1:2,根据q=It可知，通过R1的电荷量q= 3Q=1X10-5C,选项C错误，D正确.] 9.ACD[根据闭合电路的欧姆定律，电源的输出电压：U=E一Ir, 对照U一I图像，当I=0时，U=E=50V,故A正确：U一I图像 斜率的绝对值表示内电阻，故：r恕1=50.20Q=5Q,故B 6 错误：电流为2.5A时，总电阻为R二=50=200，故外】 电路电阻为：R=R一r=152,故C正确：输出功率为120W时， 对照P一I图像，电流为4A,由P=UI得输出电压为U=30V, 故D正确.门] 10.解析(1)由题图乙知电源的电动势和内阻分别为 E=20V,r=20,5n=7.5n 2 由题图甲分析知道，当R=0时，R,消耗的功率最大， g+传为p=(—)2R0=(2十25)×3W≈10.9W (2)当r=R十R。,即R=4.52时，电源的输出功率最大，最大值 为Pn'= E (R,+R+T(R+R)= 20 ×(3十 3+4.5+7.5 4.5)W≈13.3W. 答案(1)010.9W(2)4.513.3W 11.B[当滑动变阻器接入电路的有效阻值为3时与阻值为R2 E E 时消耗的功率相等，则有（3+R中)严X3=(,十R+)PXR, 解得R2=122(R2=3舍去)，A错误：将R看成电源的内阻， 据外电路电阻等于电源内阻时电源输出功率最大知，当等效电 源的内外电阻相等时滑动变阻器消耗的功率最大，由题图乙知， 当R,=R十r=4n十2n=6n时，滑动变阻器消耗的功率P最 E E2 大，最大功率为B=[2(R+R+)=40R+万=1.5W,B 正确：当R=0时，电路中电流最大，电源的输出功率最大：根据 B选项可知，当R,=6时滑动变阻器消耗的功率P最大，但此 时电路中的电流不是最大，电源输出功率不是最大，C错误；当 E R,=0时，电路中电流最大，且最大值为1m=R千，=1A,此时 电源的输出功率最大为Pm=EImx=6×1W=6W,大于 4.5W,所以调整滑动变阻器R,的阻值，电源的输出功率可以达 到4.5W,D错误.] 12.BD[由于R2功率变大，根据P=R可知R2的电流增大，根 据“串反并同”可得R的阻值减小，照射到R的光照强度一定 增加，电路总电阻减小，电路总电流增大，电源内电压增大，路端 电压减小，所以电压表示数减小，电流表示数增大，故B、D正确， A错误：R?的阻值减小，通过R?的电流增大，根据P=IR可 知，R的功率变化无法确定，故C错误，] 课时分层检测（十九） 1,ACD[内能可以转化为动能，热机就是这种情况，但不能自发地 转化，故B错误：由能量转化或转移的方向性可知，A、C、D正确.] 2.D[根据能量守恒定律，草坪节能灯把太阳能转化成了电能，电 能又转化为光能，故D正确，A、B、C错误.] 3.ABC[根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量 的转移过程中，能量的总量都是不变的，由能量的耗散知，在能量 转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无 法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中， 能量的总量并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利 用的变成不便于利用的了，而自然界的能量仍是守恒的，故选项 A、B、C正确，D错误，] 2 4.BC[根据能量转化和转移的方向性可知，物体温度下降释放的 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，因此 选项A、D是错误的，而选项B、C都是可能实现的过程，] 5,B[自然界的能量守恒，但能源需要节约，故A错误：在利用与节 约能源的过程中，能量在数量上并没有减少，故B正确：能量的耗 散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误：人类在不断地 开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故D错误.] 6,解析每次涨潮时流进海湾（落潮时流出海湾）的海水的质量 m=aSh=1.5×10l1kg 其重心高度变化为h'=1.5m 每次落潮海水重力势能的减少量 △Ep=mgh'=2.25X1012J 一天内水流做功的功率P=4△E≈1,04X10W, 答案1.04×10W 7.D[在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利 用的品质越来越差，故仍需节约能源，故A错误；能量的耗散表明 自然界的能量在转化的过程中可利用的品质越来越差，但总量不 会减小，故B错误：自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生 物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间 内不能再生，是不可再生能源，故C错误：风能、太阳能、潮汐能是 可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确，] 8,B[发电功率P=W 1.0×103×1×101×10×100X20%w=2×10W,A错误；每天 的发电量W1=Pt1=2×10×24kW·h=4.8×102kW·h,B正 确：相比于同功率的火电厂，每天可减少煤炭消耗约4.8X10× 0.3kg=1.44×107kg,每天可减少二氧化碳排放约为4.8×10 ×1kg=4.8×10kg,C、D错误.] 9.AC[当关闭充电装置，让车自由滑行时，电动车的动能全部用来 克服摩擦力做功，转化为内能，有Ek=Fx1,解得F:=50N:当启 动充电装置滑行时，自行车的动能一部分克服摩擦力做功，另一 部分转化为蓄电池的电能，根据能量守恒定律有Ek=Fx2十E电， 故E也=Ek一Fu2=200J,故A、C正确，B、D错误.] ]0.解析首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为 m=rp,这些气流的动能为Ek=方m 故风车带动发电机发电的功率为 P=10%E= rUX10% 代入数据解得P=3.4kW. 答案3.4kW 课时分层检测（二十） 1,D[首先发现电流的磁效应的科学家是奥斯特，根据右手螺旋定 则和小磁针N极受力方向为该点磁场方向可知D正确.门 2.A[司南能够指示南北，是由于地球具有磁性，地磁场是南北指 向，故A正确：司南的指向会受到附近磁体和铁块的千扰，故B、C 错误：由于司南的磁勺尾静止时指向南方，所以磁勺的S极位于 司南的磁勺尾部，故D错误.] 3.A[磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，在内部则是从S极 回到N极，磁感线是闭合曲线：电场线从正电荷或无限远出发，终 止于无限远或负电荷，电场线不是闭合曲线，A正确：磁感线和电 场线不一定都是一些互相平行的曲线，B错误：磁体周围的磁感线 从N极出发回到S极，在内部则是从S极回到N极，故在地球外 部，地磁场从地球的地理南极附近出来，进入地球的地理北极附 近，不是终止，C错误：磁感线和电场线是为了形象描述磁场和电 场而引入的假想的线，实际并不存在，D错误. 4.AD[图甲是条形磁体外部磁感线分布示意图，外部磁场的磁感 线是从磁体的N极出来，进入磁体的S极，故A正确，B错误：图 乙是两异名磁极磁感线分布示意图，磁感线仍然是从磁体的N极 出来，进入磁体的S极，故C错误，D正确.] 5.A[根据安培定则可以判断通电螺线管左侧为S极，右侧为N极，因 比左侧小磁针静止时N极指向右侧，故B、C、D错误，A正确. 6.解析云层间放电必须发生在异号电荷之间，在云层间放电时， 形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场 的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线，由题意知， 从南往北看，磁场是逆时针方向的，根据安培定则可以判断电流 是从A流向B的，故可知A带正电，B带负电 答案见解析 7,AB[A图中，通电直导线中的电流从左向右，根据右手螺旋定 则，电流在小磁针所处的位置产生的磁场方向垂直纸面向里，所 以小磁针静止时N极垂直纸面向里，故A正确：B图中，根据右手 螺旋定则，磁场的方向为逆时针方向（从上向下看），所以小磁针 静止时N极垂直纸面向里，故B正确：C图中，根据环形导线的电 流方向，由右手螺旋定则可知，小磁针所处的位置磁场方向垂直 纸面向外，所以小磁针静止时N极垂直纸面向外，故C错误：D图 中，根据右手螺旋定则，结合电流的方向，可知通电螺线管的内部 磁场方向由右向左，所以小磁针静止时N极指向左，故D错误，] 8.B[带负电图环顺时针转动，形成逆时针方向的等效电流，根据 安培定则，判断出环内、外磁场方向，环内磁场方向向纸外，环外 磁场方向向纸里，由此可知小磁针转动方向，b的N极向纸外转， a、c的N极向纸里转，] 9.AD[由小磁针N极向纸面内偏转知，粒子束下方磁感线垂直纸 面向里，由安培定则可知，小磁针上方的直线电流方向向右，则带 电粒子可能是向右飞行的正离子束，也可能是向左飞行的负离子 束，故A、D正确，门 10.解析由于△L很小，则拉力F可认为恒定，F做的功W=F·△L, 由题吉如同障中的难场能为E-器AL,由于W=E,则 F·△=·A·△L,整理得B=√ /2F 2u /2F 答案NA 11.B[甲图中，因磁体在螺线管的内部，应使螺线管内磁感线方向从 右向左（左端是N极，右端是S极），由安培定则可判定，a接电源正 极，b接电源负极：乙图中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S 极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确，] 12.解析使铁芯产生磁性并且左端为N极，可有以下五种接法： (1)只用a、c线圈，a端接电源正极，c端接电源负极， (2)只用b、d线圈，b端接电源正极，d端接电源负极. (3)a、b相接，接电源正极，c、d相接，接电源的负极. (4)b、c相接，a接电源的正极，d接电源的负极， (5)a、d相接，b接电源的正极，c接电源的负极. 答案见解析 课时分层检测（二十一） 1,A[当导战与磁场方向垂直时，由公式B=开知，磁感应强度B 的单位由F、I、1的单位决定，在国际单位制中，磁感应强度的单 位是特斯拉，#号是T,则1T=1入 2.C[磁感应强度B是矢量，其合成遵循平行四边形定则，故A点 的磁感应强度大小为B=√/B2十B,2=√/32十42T=5T,C 正确，1 3.AC[电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷 有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能 和电流方向平行，因此A正确，B错误：根据电场强度的定义式 E上可知C正确：而同样用比值定义法定义的磁感应强度型 有明确的说明，即B=品中1和B的方向必须垂直，故D错误.] 4.B[因为题图中有效面积为号S,根据磁道量公式得中=号BS, 所以B项正确.] 5.B[高导线趣远，电流产生的磁场越弱，穿过线框的磁感线条数 越少，磁通量逐渐减小，故只有B正确，」 6.解析线圈横裁面是正方形时的面积 S1=L2=(0.20)2m2=4.0×10-2m2. 穿过线圈的磁通量更=BS1=0.50×4.0×102Wb=2.0× 10-2Wh. 裁面形状为圈形时，其半径=2元=元 4L 2L 我面教大小S=K兴)P=品气md 穿过线圈的磁通量 ,=Bs,=0.50×08nwb≈2.55X10wb, 所以磁通量的变化量 △Φ=2-Φ1=(2.55-2.0)×102Wb=5.5×10-3Wb. 答案5.5×10-3Wb 2 7,A「根据安培定则，电流A在()处产生的磁场方向平行于BC, 且由C指向B,电流B在)处产生的磁场方向平行于AC,且由A 指向C,电流C在)处产生的磁场方向平行于AB,且由A指向 B,由于三导线电流大小相同，到)点的距离相同，根据平行四边 形定则，则合磁场的方向平行于AB,由A指向B.故A正确，B、 C、D错误.1 8.B「转动前磁通量等于穿过大圆的磁通量，不为零，转动90°后， 磁感线从球面穿进，又从另外球面穿出，通过这个半球面的 磁通量中2=0，因此选项A、C、D均错误，B正确.] 9.A[通过图环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条 形磁体的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线，条 形磁体的磁感线在磁体的内部从S极到N极，在磁体的外部从N 极到S极，内部有多少根磁感线，外部的整个空间就有多少根磁 感线同内部磁感线构成闭合曲线，对两个图环，磁体内部的磁感 线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多少，磁通量就抵消多少，所 以面积越大，磁通量反而越小，故A项正确，B、C、D错误，] 10.解析(1)当磁场方向竖直向下时，曲面在垂直磁场方向的投影 面积为S1=0.1×0.1m2=0.01m 此时穿过曲面的磁通量为Φ1=BS1=2×0.01Wb=0.02Wb. (2)当磁场方向水平向右时，曲面在垂直磁场方向的投影面积为 S2=0.1×0.2m=0.02m 若规定从外表面穿入而从内表面穿出的磁通量为正值，则穿过 曲面左半部分的磁通量为 Φ2'=BS2=2×0.02Wb=0.04Wb 穿过曲面右半部分的磁通量为Φ，"=一BS,=一0.04Wb 穿过整个曲面的磁通量为Φ2=中2'十Φ2”=0. 答案(1)0.02Wb(2)0 11,AC[由对称性可知，流经L1的电流在a、b两点产生的磁感应 强度大小相等，设为B1,流经L2的电流在a、b两点产生的磁感 应强度大小相等但方向相反，设其大小为B2,由磁场叠加原理， 在a点：B0-B-B=3B0,在b点：B0-B十B=2B联立 解得B1=2BB2=2B,选项A、C正确.] 12.B[从右向左看，画出各点的磁感应强度的平面图，如图所示， 由对称性可知a点与c点的合磁感应强度等大同向，b点与d点 的合磁感应强度等大同向，故选B.] a By.B b B B ⊙ B B B.R 课时分层检测（二十二） 1.D[1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应： 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D 正确.] 2.D[磁通量为磁感应强度B与垂直磁场方向的线圈面积S的乘 积，磁通量发生变化可能是磁感应强度发生变化，也可能是线圈 面积发生变化，还可能是磁场与线圈的夹角发生变化引起的，若 磁感应强度和线圈面积同时变化，则磁通量不一定变化，故A、B 均错误：电路中有无感应电流产生取决于穿过回路的磁通量是否 发生变化，而不是回路中有无磁通量，故C错误，D正确.] 3.ABC[题中导轨位于匀强磁场中，只要满足1≠2，回路的面积 发生变化，从而磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生.] 4.A[应在蓄电池电路中加开关，通、断开关时才会有变化的电流」 题图中把开关接入线圈B的电路中，对电流的变化不起作用.选 项A正确，门 5.B[根据条形磁体的磁场分布情况可知，线框在磁体左端时，磁 感线从线框下表面穿入：当运动到磁体中央时，穿过线框的磁通 量为零；当线框在磁体右端时，磁感线从线框的上表面穿入，所以 线框从磁体上方匀速运动的过程中，穿过线框的磁通量始终发生 变化，线框中始终有感应电流，选项B正确，] 6.B[根据法拉第对产生感应电流的概括，A、C、D符合变化的电 流（变化的磁场）产生感应电流的现象的条件；B中开关S接通一 段时间之后，线圈A中是恒定电流，而“磁生电”是一种在变化、运 动过程才能出现的效应，故不能使线圈B中产生感应电流，门] 8