物理选修3选修3-1第三章 磁场3 几种常见的磁场随堂练习题

第3节  几种常见的磁场

一、磁感线

1．定义：在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的     方向都跟这点的      的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。

2．磁感线的疏密程度：描述磁场的      。

3．磁感线的方向：磁体外部从     极指向    极，内部从    极指向     极，是闭合的曲线。

二、几种常见的磁场

1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与     方向一致，弯曲的四指所指的方向就是      环绕的方向，这个规律也叫右手螺旋定则。

2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与      的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线            磁感线的方向。

3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟      的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管      磁感线的方向或拇指指向螺线管的磁场的北极。

三、磁感线的特点

1．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布（如图所示）

2．磁感线的特点

（1）磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向。

（2）磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱。

（3）磁感线是闭合曲线，没有起点和终点。在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。

（4）同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切。

（5）磁感线是假想的曲线，客观上不存在。

四、安培分子电流假说

什么是分子电流：在原子、分子等物质微粒的内部存在着一种     电流——分子电流。

五、匀强磁场

1．定义：强弱、方向处处      的磁场，称为匀强磁场。

2．磁感线的分布：一簇间距    彼此    的磁感线。

3．匀强磁场的产生：正对且距离很小的异名磁极之间（除边缘部分外）的磁场，均匀的通电螺线管        空间的磁场。

六、磁通量

1．定义：在磁感应强度为B的     磁场中，有一个与磁场方向     的平面，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。

2．公式：=    ，单位     ，符号     。

3．磁通密度：磁感应强度又叫      ，，等于垂直穿过        的磁通量。

切线  磁感应强度  强弱  N  S  S  N

电流  磁感线  环形电流  轴线上  电流  轴线上

环形

相同  相等  平行  内部

匀强  垂直  BS  韦伯  Wb  磁通密度  单位面积

一、磁感线和电场线的比较

【例题1】关于电场线和磁感线，下列说法正确的是

A．电场线和磁感线都是空间实际存在的线

B．同一个磁场的磁感线（或者同一个电场的电场线）有时可以相交

C．磁感线从磁体的N极发出，终止于S极

D．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷

二、磁场的叠加

磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解。

特别提醒：两个电流附近的磁场的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的。

【例题2】在一根直导线上通以稳恒电流I，方向垂直指向纸外，且和匀强磁场B垂直，如图所示，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是

A．a点         B．b点            C．c点        D．d点

参考答案：C

试题解析：用安培定则判断通电直导线在a、b、c、d四个点上所产生的磁场方向，如图所示，在c点，通电导线产生的磁场与匀强磁场的方向相同，叠加后磁感应强度数值最大。故C正确；ABD错误。

1．关于磁感线，下列说法中正确的是

A．磁感线是实际存在于磁场中的线

B．磁感线是一条条不闭合的曲线

C．磁感线有可能出现相交的情况

D．磁感线上任意一点的切线方向，都跟该点的磁场方向一致

2．如图所示，一束带电粒子沿水平方向平行飞过小磁针上方时，小磁针的S极向纸面内偏转。这束带电粒子可能是

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

3．（2017·福建省龙海市程溪中学高二期中）下列各图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是

A．                   B．

C．                     D．

4．（2017·陕西省西安市长安区高二期中）下列各图中，已标出电流及电流磁场的方向，其中正确的是

A．                             B．

C．                  D．

5．下列各选项图表示磁场的磁感线，依图分析磁场中a点的磁场比b点的磁场强的是

6．（2017·山西省高二期末）在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未发火的炸药残留在爆炸孔内，很容易引起人身事故。为此，科学家制造了一种专门用于隧道工程以及矿山爆破作业的炸药––磁性炸药。在磁性炸药制造的过程中掺入10%的磁性材料–一钡铁氧体，然后放入磁化机磁化。使用磁性炸药时，遇到不发火的情况可用磁性探测器探测出未发火的炸药。已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400℃，炸药的爆炸温度约为2240℃~3100℃，一般炸药引爆温度最高为140℃左右，以上材料表明

①磁性材料在低温下容易被磁化

②磁性材料在高温下容易被磁化

③磁性材料在低温下容易被消磁

④磁性材料在高温下容易被消磁

A．①③                                 B．②④

C．①④                                 D．②③

7．如图中绘出了磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向（小磁针黑色端表示N极），其中正确的是

8．（2017·陕西省西安市长安区第一中学高二期中）如图所示，正方形线框abcd位于纸面内，边长为L，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为

A．BL2           B．4BL             C．           D．2BL

9．铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心O处的磁场方向为

A．向下

B．向上

C．垂直纸面向里

D．垂直纸面向外

10．（2017·河北省张家口市高一期末）如下图所示，电流从A点分两路通过环形电路汇合于B点，已知两种电流大小相等，则在环形电路的中心处的磁场为

A．垂直环形电路所在平面，且指向“纸内”

B．垂直环形电路所在平面，且指向“纸外”

C．在环形电路所在平面，且指向A点

D．没有磁场

11．（2017·山东省菏泽市高二期末）通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则

A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极

B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极

C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极

D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极

12．（2017·江苏省赣榆县海头高级中学高二模拟）如图所示为两个同心圆环，当一有界匀强磁场恰好完全垂直穿过A环面时，A环的磁通量为Φ1，B环磁通量为Φ2，则有关磁通量的大小，下列说法中正确的是

A．Φ1<Φ2                              B．Φ1>Φ2

C．Φ1=Φ2                              D．无法确定

13．（2017·广西南宁市第三中学高二期中）如图所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是

A．a、b、c均向左

B．a、b、c均向右

C．a向右，b向左，c向右

D．a向左，b向右，c向右

14．（2017·江苏省扬州市高二期末）如图所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端。当闭合开关时，发现小磁针S极偏向螺线管Q端。下列判断正确的是

A．螺线管P端为N极

B．流过电阻R的电流方向向下

C．F为蓄电池正极

D．管内磁场方向由Q指向P

15．（2017·江苏省启东市启东中学高二期中）线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是

A．磁通量不变

B．磁通量先减小后增大

C．磁通量先增大后减小

D．磁通量一直增大

16．（2017·四川省宜宾市一中高二物理试题）如图所示，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

A．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

17．南极考察队的队员在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一个未通电的螺线管，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

18．三个相同的矩形线圈置于水平向右的匀强磁场中，线圈Ⅰ平面与磁场方向垂直，线圈Ⅱ、Ⅲ平面与线圈Ⅰ平面的夹角分别为30°和45°，如图所示。穿过线圈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的磁通量分别为ΦⅠ、ΦⅡ、ΦⅢ。下列判断正确的是

A．ΦⅠ=ΦⅡ                              B．ΦⅡ=ΦⅢ

C．ΦⅠ>ΦⅡ                              D．ΦⅢ>ΦⅡ

19．（2017·河北省张家口市第一中学高一月考）弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于未通电的螺线管正上方，如图所示，下列说法正确的是

A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变

B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大

C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小

D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大

20．如图所示，螺线管、蹄形铁芯，环形异线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针N极（黑色的一端）的指向错误的是

A．小磁针aN极的指向

B．小磁针bN极的指向

C．小磁针cN极的指向

D．小磁针dN极的指向

21．（2017·江苏省赣榆县赣榆智贤中学高二上学期阶段考试）如图所示，一通电直线竖直放置，其右侧A、B两点的磁感应强度分别为和，则

A．，方向均垂直纸面向里

B．，方向均垂直纸面向里

C．，方向均垂直纸面向外

D．，方向均垂直纸面向外

22．（2017·新课标全国Ⅲ卷）如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为

A．0               B．           C．         D．2B0

23．（2017·新课标全国Ⅰ卷）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为

D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为

24．（2017·江苏卷）如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为

A．1:1    B．1:2  C．1:4  D．4:1

25．（2016·上海卷）如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是

A．+x方向 B．–x方向  C．+y方向  D．–y方向

26．（2014·海南卷）如图，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流：a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为、l和3l。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是

A．a处的磁感应强度大小比c处的大

B．b、c两处的磁感应强度大小相等

C．a、c两处的磁感应强度方向相同

D．b处的磁感应强度为零

1．D【解析】磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不客观存在，故A错误；在磁体的内部，磁感线从磁体的S出发回到N极；而外部则是从磁体的N极出发回到S极，构成闭合曲线，故B错误；若两条磁感线可以相交，则交点处就可以做出两个磁感线的方向，即该点磁场方向就会有两个，这与理论相矛盾，因此磁感线不能相交，故C错误；磁感线上任意一点的切线方向，都跟该点的磁场方向一致，故D正确。

2．BC【解析】小磁针的S极向纸面内偏转，即N极向纸面外偏转。根据磁场方向的规定可知，带电粒子在飞过小磁针上方时产生的磁场方向在粒子束的下方是垂直纸面向外的，所以，根据电流方向的规定及安培定则可知，电流的方向应该是自右向左，这样的电流有两种可能：一是自右向左飞行的正离子束；二是自左向右飞行的负离子束。故正确答案是BC。

3．AD【解析】由右手螺旋定则可判断电流周围磁场的分布，并注意平面图及立体图的区分即可正确判断。根据安培定则可知A图中磁场方向为逆时针方向（从上往下看），B图中磁场方向为顺时针方向（从上往下看），CD图中间磁场方向应水平向右，故AD正确。

7．A【解析】小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，故选项A正确；磁体外部磁场方向应从N极指向S极，故选项BCD错误。

8．C【解析】如图，当正方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为：，故C正确，ABD错误。

【名师点睛】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S为有磁感线穿过的线圈的面积，即为有效面积。

9．A【解析】由安培定则可判断出左、右两线圈的上端都是N极，下端都是S极，故O点处的磁场方向向下，故A正确。

10．D【解析】根据安培定则可以判断：上半圆环中电流产生的磁场在环中心处磁感应强度方向垂直纸面向里，下半圆环中电流产生的磁场在环中心处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外，由对称性特征可知垂直纸面向里和向外的磁场叠加后相抵消，因此在环形电路的中心处没有磁场，故D正确，ABC错误。

11．B【解析】由题意可知，小磁针静止时N极指向向左，则通电螺线管内部磁场方向向左，P端为N极。根据安培定则判断出电流的方向：从b端流进，从a端流出，b接电源的正极，a接电源的负极，故B正确。

12．C【解析】只有A内有磁场，由A与B构成的环内没有磁场，所以环A和B的磁通量是相等的，即Φ1=Φ2，故ABD错误，C正确。

【名师点睛】本题考查磁通量的求法，磁通量的大小可以用磁感线的条数进行判断。由图可知，两线圈中磁感线的条数相同，故磁通量相同。

13．D【解析】由通电螺线管电流的流向，根据右手螺旋定则可得，通电螺线管的左边为S极，右边为N极，所以a小磁针的N极指向为向左、b小磁针N极指向为向右、c小磁针的N极指向为向右，故D正确，ABC错误。

【名师点睛】右手螺旋定则也叫安培定则，让大拇指所指向为电流的方向，则四指环绕的方向为磁场方向。当导线是环形时，则四指向为电流的方向。

16．BD【解析】由右手螺旋定则可知，螺线管右端是N极，左端为S极；因螺线管内部磁感线是由S极指向N极的，由于小磁针静止时N极指向为磁场方向。因此小磁针abc的N极都向右，故BD正确，AC错误。

17．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，可利用安培定则判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”原理可判定螺线管与地磁场之间的作用情况，故正确选项为AC。

18．C【解析】线圈在I位置时，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大为：Φl=BS，线圈在Ⅱ、Ⅲ位置时，穿过线圈的磁通量分别为：ΦⅡ=BScos30°=BS，ΦⅢ=BScos45°=BS。则有：Φl>ΦⅡ>ΦⅢ，故选C。

【名师点睛】理解磁通量的物理意义：穿过磁场中某一面积的磁感线的条数；对于匀强磁场，可以根据公式Φ=BScos θ判断磁通量如何变化。

19．D【解析】当螺线管将a接电源正极，b接负极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向上，上端相当于N极，对磁铁产生向上的斥力，所以弹簧秤示数减小，故AB错误；当螺线管将a接电源负极，b接正极时，线圈中产生磁场，由安培定则判断得知，螺线管内部磁场方向向下，上端相当于S，对磁铁产生向下的引力，所以弹簧秤示数增大，故C错误，D正确。

21．A【解析】利用安培定则可以判断出通电直导线周围的磁场线分布情况，如图中电流方向向上，则右侧磁场垂直纸面向里，且越靠近导线的，磁场越强，BCD错误，A正确。

22．C【解析】如图1所示，P、Q中电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系有，

如果让P中的电流反向、其他条件不变，如图2所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小为，故选C。

23．BC【解析】同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。对L1受力分析，如图所示，可知L1所受磁场力的方向与L2、L3所在的平面平行，故A错误；对L3受力分析，如图所示，可知L3所受磁场力的方向与L1、L2所在的平面垂直，故B正确；设三根导线两两之间的相互作用力为F，则L1、L2受到的磁场力的合力等于F，L3受的磁场力的合力为，即L1、L2、L3单位长度受到的磁场力之比为，故C正确，D错误。

【名师点睛】先根据安培定则判断磁场的方向，再根据磁场的叠加得出直线电流处磁场的方向，再由左手定则判断安培力的方向，本题重点是对磁场方向的判断、大小的比较。

26．AD【解析】由右手定则可以判断，a、c两处的磁场是两电流在a、c处产生的磁场相加，但a距离两导线比c近，故a处的磁感应强度大小比c处的大，A正确；b、c与右侧电流距离相同，故右侧电流对此两处的磁场要求等大反向，但因为左侧电流要求此两处由大小不同、方向相同的磁场，故b、c两处的磁感应强度大小不相等，B错误；由右手定则可知，a处磁场垂直纸面向里，c处磁场垂直纸面向外，C错误；b与两导线距离相等，故两磁场叠加为零，D正确。