内容正文:
第十三章 电磁感应与电磁波初步
二十三 磁场 磁感线
(40分钟 72分)
(选择题1~ 12题,每小题6分,共72分)
【基础全面练】
1.关于磁场,下列说法正确的是( )
A.磁场是存在于磁体或通电导体周围的一种特殊物质
B.磁场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想化模型
C.磁体周围分布的磁感线就是磁场
D.磁体间的相互作用是通过电流作为媒介发生的
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选题清单
【解析】选A。根据磁场的定义可知磁场是存在于磁体或电流周围的一种特殊物质,不是理想化模型,A正确、B错误;磁体的周围存在磁场,而磁感线是为了描绘磁场方便而假想的曲线,C错误;磁体间的相互作用是通过磁场作为媒介产生的,D错误。
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选题清单
2.(2025·北京高二检测)如图,水平桌面上有一个静止的小磁针,在它正上方沿水平方向与小磁针垂直放置一条导线。给导线通以向右的恒定电流时,没有观察到小磁针转动。下列说法正确的是 ( )
A.导线是沿南北方向放置的
B.仅将导线向下平移更靠近小磁针,可观察到小磁针转动
C.仅将电流加大,可观察到小磁针转动
D.仅将导线沿平行于小磁针方向放置,可观察到小磁针转动
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选题清单
【解析】选D。水平桌面上有一个静止的小磁针,说明小磁针是南北放置的,在它正上方沿水平方向与小磁针垂直放置一条导线,则导线是东西放置的,A错误;根据安培定则可以判断,导线产生的磁场沿南北方向,故小磁针不会转动,仅将导线向下平移更靠近小磁针,产生的磁场方向不变,仍不会转动,B错误;同理仅将电流加大,产生的磁场方向不变,仍不会转动,C错误;仅将导线沿平行于小磁针方向放置,此时导线产生东西方向的磁场,在磁场的作用下,可观察到小磁针转动,D正确。
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选题清单
3.(2025·清远高二检测)关于下列四幅图的分析正确的是 ( )
A.小磁针静止时位置如甲图,则通电直导线的电流方向从下往上
B.乙图中金属圆环通以逆时针方向的电流时,小磁针静止时N极垂直纸面向内
C.小磁针静止时的位置如丙图所示,则电源右侧为正极
D.丁图中地球磁体的N极位于地理北极附近
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选题清单
【解析】选C。小磁针静止时位置如甲图,磁场为顺时针方向(俯视),根据安培定则可知,通电直导线的电流方向从上往下,A错误;乙图中金属圆环通以逆时针方向的电流时,根据安培定则可知,磁场垂直于纸面向外,小磁针静止时N极垂直于纸面向外,B错误;小磁针静止时的位置如丙图所示,通电螺线管的左侧为N极,右侧为S极,根据安培定则可知,则电源右侧为正极,C正确;丁图中地球磁体的N极位于地理南极附近,D错误。
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选题清单
4.(2025·南阳高二检测)铁环上绕有对称的通电绝缘导线,电流方向如图所示,则 ( )
A.铁环中心O点的磁感应强度为0
B.铁环中心O点的磁感应强度方向向右
C.铁环正上方的A点磁感应强度方向向下
D.铁环正下方的B点磁感应强度方向向上
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选题清单
【解析】选D。将通电导线视为两部分,即看作两个左右对称放置的通电螺线管。由安培定则分别得到左右两边螺线管的磁场上端均为N极,下端为S极。根据通电螺线管周围空间磁感线的分布特点可知,铁环中心O点的磁感应强度不为0,且其磁感应强度方向向下,A、B错误;铁环正上方的A点磁感应强度方向向上,铁环正下方的B点磁感应强度方向也向上,C错误,D正确。
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选题清单
5.(2025·柳州高二检测)关于地磁场,下列叙述正确的是 ( )
A.地球的地磁两极和地理两极重合
B.地磁的N极在地理的北极附近
C.柳州上空地磁场竖直分量方向向上
D.柳州上空地磁场竖直分量方向向下
【解析】选D。地理的南北极与地磁的南北极并不重合,地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,A、B错误;根据地磁场的分布特点可知,柳州上空地磁场竖直分量方向向下,C错误、D正确。
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6.(2025·昆明高二检测)法拉第为描述场的性质而提出场线的假设。电场中某区域的电场线分布如图甲所示,A、B是电场中的两点;图乙是未知场的一部分场线,点A、P、Q处于中央同一直线上,P、Q关于中垂线对称,以下判断正确的是 ( )
A.图甲中A点的电场强度大于B点的电场强度
B.图甲中将正电荷从B点移到A点,电荷的电势能增加
C.图乙中可能是两个异种电荷产生的电场线,且A、P处场强的方向相同
D.图乙中可能是条形磁铁产生磁场的磁感线,且P、Q处场强相同
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选题清单
【解析】选D。
选项 选项剖析 对错
A 电场线的疏密反映电场强度的相对大小,图甲中A处电场线比B处疏,则A点的电场强度比B点的小 ×
B 图甲中正电荷从B点移到A点的过程中,电场力做正功,电荷的电势能减小 ×
C 若图乙中是两个异种电荷产生的电场线,A、P处场强的方向相反 ×
D 若图乙中是条形磁铁产生磁场的磁感线,由于P、Q关于中垂线对称,P、Q处场强的大小相等、方向相同 √
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选题清单
7.(多选)(2025·玉林高二检测)安培认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流,分子电流会形成磁场,使分子相当于一个小磁体(如图甲所示)。地球的磁性也可用此假说解释。以下说法正确的是 ( )
A.这一假说能够说明磁可以生电
B.这一假说能够说明运动的电荷产生磁场
C.用该假说解释地球的磁性,引起地磁场的环形电流方向如图乙所示
D.用该假说解释地球的磁性,引起地磁场的环形电流方向如图丙所示
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【解析】选B、D。这一假说能够说明磁现象产生的本质,即磁场都是由运动的电荷产生的,A错误、B正确;地理的南北极与地磁场的南北极相反,故地磁场北极在地理南极附近,由右手螺旋定则可知,引起地磁场的环形电流方向应是与赤道平面平行的顺时针方向(俯视),C错误、D正确。
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【综合应用练】
8.(2025·苏州高二检测)如图所示,两根长直导线平行放置,在两导线间距的中点放上一枚小磁针,当两导线中分别通以同向电流I1、I2(I1>I2)时,小磁针的N极将( )
A.垂直纸面向外转动
B.垂直纸面向里转动
C.竖直向上转动
D.竖直向下转动
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【解析】选B。根据右手螺旋定则可知靠近I1右侧的磁场方向为垂直纸面向里,靠近I2左侧的磁感应强度方向为垂直纸面向外,因为I1>I2,所以小磁针的N极垂直纸面向里转动,A、C、D错误,B正确。
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选题清单
9.(多选)关于电场线和磁感线,图中描绘错误的是 ( )
【解析】选A、B。电场线的切线方向即为电场的方向,某一点的电场方向不可能有两个,则电场线不可能相交,故A错误,符合题意;蹄形磁铁外部磁感线由N极指向S极,图中S极下方磁感线方向错误,故B错误,符合题意;地球磁场磁感线在外部由南极指向北极,故C正确,不符合题意;根据安培定则可知,如D图所示磁感线方向正确,故D正确,不符合题意。
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10.(多选)如图所示,一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方。若带电粒子飞过小磁针上方的瞬间,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
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)根据安培定则由小磁针N极的指向判断带电粒子运动产生的电流方向。
(2)根据电流方向判断带电粒子的运动方向:正电粒子运动方向和电流方向相同,负电粒子运动方向和电流方向相反。
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选题清单
【解析】选A、D。由小磁针N极向纸面内偏转知,粒子束下方磁感线方向垂直于纸面向里,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,A、D正确。
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11.(多选)如图,电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器。它的工作原理为:线圈中通入交流电时,线圈中的钢制弹簧片被周期性地磁化,并受到永久磁铁作用使弹簧片带动振针周期性地上下振动。当某时刻线圈中通入图示电流时,下列说法正确的是 ( )
A.线圈右端为N极
B.线圈右端为S极
C.弹簧片被磁化后受到向上的作用力
D.弹簧片被磁化后受到向下的作用力
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【解析】选A、D。由右手螺旋定律知线圈右端为N极,故A正确,B错误;弹簧片被磁化后右端为N极,由磁场对磁极的作用可知,弹簧片右端受向下的磁场力,故C错误,D正确。
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【拓展创新练】
12.1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。此实验可简化为将大量的负电荷加在一个橡胶圆盘边缘上,然后在圆盘附近悬挂一个小磁针,将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时,就会发现小磁针发生偏转,忽略地磁场对小磁针的影响。下列说法错误的是( )
A.圆盘上产生了逆时针方向的等效电流(俯视)
B.圆盘中心轴处的磁场方向向下
C.当小磁针位于圆盘的左上方时,它的N极向左侧偏转
D.当小磁针位于圆盘的左下方时,它的N极向右侧偏转
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【解析】选B。由于圆盘带负电,所以圆盘按如题图所示方向高速旋转时会产生逆时针方向的等效电流(俯视),A正确;圆盘带负电,根据安培定则可知,产生的磁场方向向上,则圆盘上方为N极,圆盘下方为S极,圆盘中心轴处的磁场方向向上,B错误;当小磁针处于圆盘的左上方时,因圆盘上方为N极,则小磁针的N极向左侧偏转,C正确;当小磁针处于圆盘的左下方时,因圆盘下方为S极,则小磁针的N极向右侧偏转,D正确。
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