【物理】2019届一轮复习人教版磁场及其描述学案

【物理】2019届一轮复习人教版磁场及其描述学案

考点精讲 一、磁场、磁感应强度 ‎1．磁场 ‎(1)定义：磁场是磁体、电流周围存在的一种特殊物质．‎ ‎(2)基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁力的作用．‎ ‎(3)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向．‎ ‎2．磁感应强度 ‎(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．‎ ‎(2)定义式：B＝(通电导线垂直于磁场)．‎ ‎(3)方向：小磁针静止时N极的指向．‎ ‎(4)单位：特斯拉，符号T.‎ 二、磁感线及特点 ‎1．磁感线：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．‎ ‎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；在磁感线较稀疏的地方磁场较弱．‎ ‎(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．‎ ‎3．电流周围的磁场 直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场 特点 无磁极、非匀强且距导线越远处磁场越弱 环形电流的两侧是N极和S极且离圆环中心越远，磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场且磁场最强，管外为非匀强磁场 安培定则 立体图 横截面图 ‎2．地磁场 ‎(1)地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示．‎ ‎(2)地磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(By)，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，在赤道处的地磁场沿水平方向，指向北．‎ 考点精练 题组1 磁现象 磁场 ‎1．关于各磁体间的作用，下列说法正确的是(　　)‎ A．在奥斯特实验中，通电直导线对小磁针产生磁场力作用，但此时小磁针对通电直导线一定不产生磁场力作用 B．在通电直导线对小磁针产生作用力的同时，小磁针对通电直导线可能会产生作用力 C．大磁铁的磁性较强，但小磁针对大磁铁的磁场力较小 D．任何两个磁体之间产生的磁场力总是大小相等、方向相反 ‎【答案】D ‎【解析】磁体之间的作用是相互的，甲磁体产生的磁场对乙磁体产生作用力的同时，乙磁体产生的磁场必定对甲磁体产生力的作用。因此，磁体之间的相互作用遵循牛顿第三定律，选项D正确，选项ABC错误。‎ ‎2．(多选)关于宇宙中的天体的磁场，下列说法正确的是(　　)‎ A．宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场 B．宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场 C．指南针在任何天体上都能像地球上一样正常工作 D．指南针只有在磁场类似于地球磁场的天体上才能正常工作 ‎【答案】AD ‎3．铁棒a能吸引小磁针，铁棒b能排斥小磁针，若将铁棒a靠近铁棒b，则(　　)‎ A．a、b一定互相吸引 B．a、b一定互相排斥 C．a、b间有可能无磁场力作用 D．a、b可能互相吸引，也可能互相排斥 ‎【答案】D ‎【解析】a吸引小磁针，a可能有磁性也可能没有磁性，b排斥小磁针，b一定有磁性，故a、b之间可能吸引，也可能排斥,故选D。‎ ‎4．如图所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将(　　)‎ A．指北 B．指南 C．竖直向上 D．竖直向下 ‎【答案】D ‎【解析】地球的北极点是地磁场的S极附近，此处的磁感线竖直向下，故此处小磁针的N极竖直向下，故选D。‎ ‎5．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.‎ ‎6．一位同学设计实验以验证奥斯特实验的结论，以下操作及判断正确的是(　　)‎ A．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向南方 B．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向北方 C．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向东方 D．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向西方 ‎【答案】　C ‎7．如图①、②、③、④四幅图中，四个相同的磁体都处于平衡状态，且弹簧处于伸长状态，则(　　)‎ A．对地面压力最大的是④‎ B．对地面压力最大的是①‎ C．对地面压力最大的是①、③、④‎ D．对地面压力最大的是③、④‎ ‎【答案】　D ‎【解析】　对①、②图中两磁铁分别为研究对象，因为弹簧处于伸长状态，所以地面对磁铁的作用力①图中小于地面上磁体的重力，②图中地面对磁铁的作用力小于两个磁铁的重力；对③、④图中的两个磁铁为研究对象，进行受力分析可知，地面对磁铁的作用力等于两磁铁的重力．所以选项D正确．‎ 题组2 磁感应强度 ‎1．物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是(　　)‎ A．将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F，导线长度L，通电电流I，应用公式B＝，即可测得磁感应强度B B．检验电流不宜太大 C．利用检验电流和运用公式B＝只能应用于匀强磁场 D．只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式B＝对任何磁场都适用 ‎【答案】BD ‎ ‎【解析】用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L应很短，电流应很小，当垂直放置时，定义式B＝适用于所有磁场，选项B、D正确。‎ ‎2．下列关于磁感应强度的说法中正确的是(　　)‎ A．磁场中某处磁感应强度的大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L乘积的比值 B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处可能有磁场 C．一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大 D．因为B＝，所以某处磁感应强度的大小与放在该处通电导线的IL乘积成反比 ‎【答案】B ‎3．由磁感应强度的定义式B＝可知(　　)‎ A．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受磁场力一定为零 B．通电导线放在磁场中某处不受磁场力的作用时，则该处的磁感应强度一定为零 C．同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的 D．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线有关 ‎【答案】A ‎【解析】磁感应强度的定义式B＝是在导线与磁场方向垂直时得出的，如果B＝0，则磁场力F＝0，但如果F＝0，则B不一定等于零，磁场力的大小与导体的放置方向有关，则A正确，B、C均错误．磁场一定时，磁感应强度是定值，与放不放导体无关，D错误。‎ ‎4．先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直．如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系．下列说法中正确的是(　　)‎ A．A、B两点磁感应强度相等 B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度 C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度 D．无法比较磁感应强度的大小 ‎【答案】B ‎5．一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是(　　)‎ ‎【答案】AC ‎【解析】　只有当通电导线电流方向垂直于磁场方向时，才可用表示磁感应强度B，A、C中电流方向与磁场方向垂直，B、D中电流方向与磁场方向不垂直，故A、C正确，B、D错误。‎ 题组3 磁感线 ‎1．关于磁感线，下列说法中正确的是(　　)‎ A．磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向 B．两条磁感线的空隙处不存在磁场 C．同一磁场形成的磁感线可以相交 D．磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线 ‎【答案】A ‎ ‎【解析】磁感线在某点的切线方向表示该点的磁场方向，A正确；两条磁感线的空隙间磁感应强度不为零，B错误；磁感线不会相交，C错误；磁感线是假想线，D错误。‎ ‎2．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 ‎3. 如图所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的位置是(　　)‎ A．N极竖直向上 B．N极竖直向下 C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右 ‎【答案】C.‎ ‎【解析】负电荷匀速转动，会产生与旋转方向反向的环形电流，由安培定则知，在磁针处磁场的方向沿轴OO′向左．由于磁针N极指向为磁场方向，可知选项C正确．‎ ‎4．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．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 ‎【答案】AD ‎ ‎【解析】电场和磁场都是客观存在的物质，电场线和磁感线都是假想的曲线，实际并不存在．电场线和磁感线的最大区别在于：磁感线是闭合的，而电场线不是闭合的。故正确【答案】为A、D。‎ ‎5. 磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)‎ A.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 B.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 C.a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBb ‎【答案】　C 方法突破 方法1利用安培定则分析电流磁场的方法 诠释：应用安培定则时首先应特别注意伸的是右手，其次注意不同情况下四指环绕方向、大拇指指向的意义不同。‎ 题组4利用安培定则分析电流磁场的方法 ‎1．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．‎ ‎2．如图所示为一通电螺线管，a、b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁感线最密处为(　　)‎ A．a处　　　　　　　 B．b处 C．c处 D．无法判断 ‎【答案】A ‎ ‎【解析】通电螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场，内部最强，两端外侧稍弱，外部的中间部分最弱。‎ ‎3. 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 ‎【答案】　BD ‎【解析】　由安培定则，通电螺线管的磁场如下图所示，‎ ‎4．在三维直角坐标系中，电子沿y轴正方向运动，如图所示，由于电子的运动产生的磁场在a点的方向是 (　　)‎ A．＋x方向 B．－x方向 C．＋ 方向 D．－ 方向 ‎【答案】B ‎ ‎5．一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处，当放一指南针时，其指向刚好比原来旋转180°，由此可以判定，这根电缆中电流的方向为(　　)‎ A．可能是向北　　 　　　 B．可能是竖直向下 C．可能是向南 D．可能是竖直向上 ‎【答案】D ‎ ‎【解析】在地磁场的作用下，小磁针静止时N极指向地理上的北极，现旋转180°，即小磁针的N极现指向地理上的南极，小磁针的偏转是由通电导线产生的磁场引起的，说明通电电流在小磁针所在处产生的磁场方向向南，故应是竖直向上的通电电流。‎ ‎6．南极考察经常就南极特殊的地理位置进行 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】　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．‎ 方法2常见磁场叠加问题的分析方法 诠释：空间某处磁场可能是由几个分磁场共同激发的，则该处的磁场是几个分磁场矢量的叠加。则先分析各分磁场在该处的分磁场矢量，然后依据平行四边形定则求矢量的合成。‎ 解决磁场的叠加的思路和步骤 ‎(1)根据安培定则确定各导线在某点产生的磁场方向；‎ ‎(2)判断各分磁场的磁感应强度大小关系；‎ ‎(3)根据矢量合成法则确定合磁场的大小和方向．　 ‎ 题组5 常见磁场叠加问题的分析方法 ‎1．如图所示，平行长直导线1、2通过相反方向的电流，电流大小相等．a、b两点关于导线1对称，b、c两点关于导线2对称，且ab＝bc，则关于a、b、c三点的磁感应强度B的说法中正确的是(　　)‎ A．三点的磁感应强度相同 B．b点的磁感应强度最大 C．a、c两点的磁感应强度大小相同，方向相反 D．a点的磁感应强度最大 ‎【答案】B ‎ ‎2. 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不同 ‎【答案】C ‎3．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流的方向垂直于纸面向里，以直导线为中心的同一圆周上有a、b、c、d四个点，连线ac和bd是相互垂直的两条直径，且b、d在同一条竖直线上，则(　　)‎ A．c点的磁感应强度的值最小 B．b点的磁感应强度的值最大 C．b、d两点的磁感应强度相同 D．a、b两点的磁感应强度相同 ‎【答案】A　‎ ‎【解析】由安培定则可知，‎ 长直通电导线在a、b、c、d所在圆周上产生的磁场的方向为顺时针，大小恒定(设为B′)，直导线的磁场与匀强磁场叠加，c点的合磁感应强度为B′－B，其值最小，a点的合磁感应强度为B′＋B，其值最大，选项A正确，选项B错误；b、d两点的合磁感应强度的大小都为，但方向不同，选项C、D错误。‎ ‎4．如图所示中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。则O点的磁场方向为 (　　)‎ A．向上 B．向下 ‎ C．向左 D．向右 ‎【答案】C ‎【解析】由安培定则分别判断出四根通电导线在O点产生的磁感应强度的方向，再由磁场的叠加原理得出O点的合磁场方向向左，故选项C正确。‎ ‎5. 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.B0‎ C.B0 D.2B0‎ ‎【答案】 C ‎【解析】　导线P和Q中电流I均向里时，设其在a点产生的磁感应强度大小BP＝BQ＝B1，如图所示，‎ ‎6.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里。则通电导线R受到的磁场力的方向是(　　)‎ A．垂直R，指向y轴负方向 B．垂直R，指向y轴正方向 C．垂直R，指向x轴正方向 D．垂直R，指向x轴负方向 ‎【答案】A ‎【解析】　根据安培定则和平行四边形定则可确定R处磁感应强度方向水平向右，如图所示，‎ 再根据左手定则可确定R受磁场力方向垂直R，指向y轴负方向，故A正确。‎ ‎7．欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60°时，通过该导线的电流为(　　)．‎ A．3I B．2I C.I D．I ‎【答案】A ‎ ‎【解析】如图所示，‎ 设地磁场的磁感应强度为B0，电流为I的导线产生的磁场的磁感应强度为B1，因为小磁针偏转了30°，则有tan 30°＝；设电流为I′的直导线产生的磁场的磁感应强度为B2，小磁针偏转了60°时，则有tan 60°＝；联立解得B2＝3B1；由直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比可得，I′＝3I，选项A正确。‎ ‎8.如图所示，在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef 围成一个等边三角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示，O为等边三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点．已知三根导线中的电流形成的合磁场在O点的磁感应强度大小为B1，在M点的磁感应强度大小为B2，若撤去导线ef，而ab、cd中电流不变，则此时N点的磁感应强度大小为(　　)‎ A．B1＋B2　　　　　　　　 B．B1－B2‎ C． D． ‎【答案】C.‎ ‎9．如图所示，三根通电导线Q、P、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三根导线中电流的大小相等，方向垂直纸面向里，则导线R处的磁场方向是(　　)‎ A．指向y轴负方向 B．指向y轴正方向 C．指向x轴正方向 D．指向x轴负方向 ‎【答案】C ‎【解析】由安培定则可知，P在R处产生的磁场方向斜向右下且与水平方向成30°角；Q在R处产生的磁场方向斜向右上且与水平方向成30°角，由于电流的大小相等，与R的距离相等，因此两磁场的磁感应强度的大小相等，由平行四边形定则可知，合磁场的方向水平向右，即指向x轴正方向，故选C。‎