山东省济南一中高三物理三轮冲刺：磁场及其描述-精美解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精磁场及其描述一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）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。33B0 C。2C（济南一中）解：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为l的a点处的磁感应强度为零，如下图所示：

由此可知,外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，

即B1=B0；

依据几何关系，及三角知识，则有：BPcos30∘=12B0；

解得：P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP=33B0；

当P中的电流反向,其他条件不变，

再依据几何关系,及三角知识，则有：B2=33B0；

因外加的磁场方向与PQ平行,且由Q指向如图所示，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

A（济南一中)解：由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为:Φ=BS,半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为：S=πr2

结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是：Φ=πBr2.与线圈的大小无关。故A正确，BCD错误。

故选：A。

在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，故当B与S平面垂直时，穿过该面的磁通量Φ=BS．

本题考查了磁通量的定义式和公式如图，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

A（济南一中)解：电子流沿z轴正方向运动，则电流是沿z轴负方向,根据右手螺旋定则可知,电子流在A点产生的磁场的方向为x轴正方向，所以A正确，BCD错误。

故选：A.

根据右手螺旋定则,右手握住导线，使拇指的方向与电流的方向相同，此时四指所指的方向就是在该点的磁场方向．

考查磁场方向的判断，注意右手定则与左手定则的区分及电子运动方向与电流方向的区别．

下列关于电场和磁场的说法正确的是()A.电场强度和磁感应强度都是由场本身决定的，但电势的高低不是由电场本身决定的，它与零电势的选取有关

B.电场中某点的电势高，则试探电荷在该点的电势能一定大;磁场中某点磁感应强度大，则电流元在该处受的安培力一定大

C.电场对处于其中的静止电荷一定有力的作用,而磁场对处于其中的运动电荷一定有力的作用

D。电场强度和磁感应强度都是矢量，方向可分别由试探电荷和电流元(或磁极)来确定A（济南一中）解:A、电场强度与电势没有关系，电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为零的地方电场强度也不一定为零,所以电势的高低不是由电场本身决定的，它与零电势的选取有关,故A正确;

B、电场中某点的电势高，但试探电荷在该点的电势能不一定大,还与电荷带电性有关；磁场中某点磁感应强度大，则电流元在该处受的安培力不一定大，还与放置的角度有关.故B错误；

C、处在电场中的电荷一定受到电场力，但在磁场中运动的电荷并一定有磁场力存在，当运动方向与磁场方向平行时,没有磁场力作用.故C错误；

D、电场强度和磁感应强度都是矢量，电场的方向可由试探电荷来确定，比如：正电荷所受电场力的方向即为电场强度的方向，而磁场的方向可由磁极来确定,但电流元不能确定磁场的方向,故D错误；

故选：A

电场的基本性质是对放入的电荷有力的作用,而通电导线放入磁场中不一定有磁场力的作用;电场与磁场都是客观存在的特殊物质；电势是描述电场性质的一种物理量,与电场强度没有直接关系．

考查电场与磁场的基本知识,通过相互比较来加强理解.注意电荷在磁场中受洛伦兹力是“有条件”的即运动电荷和磁场方向有夹角,若是平行或电荷与磁场相对静止则不受洛伦兹力作用，而电荷在电场中受电场力是“无条件"的即电场力与电荷的运动状态无关.是一道基础题,同时也是易错题．

沈括在《梦溪笔谈》中记载了“以磁石磨针锋”制造指南针的方法，磁针“常微偏东，不全南也”.他是世界上第一个指出地磁场存在磁偏角的人，比西方早了400年.关于地磁场，下列说法中正确的是()A.地磁场只分布在地球的外部

B。地理南极点的地磁场方向竖直向上

C。地磁场穿过地球表面的磁通量为零

D.地球表面各处地磁场的磁感应强度大小相等C（济南一中）解：A、根据磁场的性质可知，磁感线是闭合的，故地球内部一定有磁感线，故一定有磁场;故A错误；

B、地理南极是地磁北极附近所以磁感线往上，但二者并不重合，故并不是竖直向上的；故B错误；

C、根据磁通量的性质可知，由外向里和从里向外穿过地球表面的磁感线条数一定相等.故地磁场穿过地球表面的磁通量为零；故C正确；

D、地球两极处磁感应强度最大，而赤道上磁感应强度最小；故D错误；

故选：C．

根据课本中有关地磁场的基础知识，同时明在确磁场及磁通量的性质；即可确定此题的答案．

本题考查了地磁场的性质以及磁通量等内容，要注意借助地磁场的磁场分布分析地磁场对应的性质．

二、多选题（本大题共4小题，共24分）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1：1：3

D。L1BC（济南一中）解：A、根据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则,则L2、L3通电导线在L1处的磁场方向如下图所示,

再根据左手定则,那么L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面平行，故A错误；

B、同理，根据右手螺旋定则,结合矢量的合成法则，则L2、L1通电导线在L3处的磁场方向如下图所示，

再根据左手定则，那么L3所受磁场作用力的方向与L2、L1所在平面垂直,故B正确；

CD、由A选项分析,可知，L1、L3通电导线在L2处的合磁场大小与L2、L3通电导线在L1处的合磁场相等，

设各自通电导线在其他两点的磁场大小为B,那么L1、L2和L3三处磁场之比为1：如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态，下列说法正确的是()A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

AD（济南一中）解：A、干电池开关闭合后的瞬间,根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由南到北，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向里，则小磁针N极向纸里偏转，故A正确。

BC、干电池开关闭合并保持一段时间后，根据安培定则，可知，左边线圈中有磁通量，却不变，因此左边线圈中不会产生感应电流,那么小磁针也不会偏转，故BC错误。

D、干电池开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，由A选项分析，可知,根据楞次定律，左边线圈中产生电流，电流的方向由北到南，根据安培定则，直导线上方的磁场方向垂直纸面向外，则小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动，故D正确；

故选:AD。

干电池通电的瞬间,在左线圈中产生感应电流，根据楞次定律判断出感应电流的方向，结合安培定则得出直导线周围磁场的方向，从而确定指南针的偏转方向.同理当开关断开后，左边线圈的磁场从有到无，从而根据楞次定律判断出感应电流的方向，结合安培定则得出直导线周围磁场的方向，从而确定指南针的偏转方向.

本题考查了楞次定律和安培定则的基本运用,知道小磁针静止时N极的指向为磁场的方向,同时掌握感应电流产生的条件.

如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上，L1的正上方有a，b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外,已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13BA。流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0

B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0

C。流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为AC（济南一中)解：整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外，

且a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂于纸面向外，

根据右手螺旋定则，L1直导线电流，在a、b两点磁场方向垂直纸面向里，大小相等，

同理,L2直导线的电流，在a点磁场方向垂直纸面向里，在b点磁场方向垂直纸面向外，但两点的磁场大小相等，

依据矢量叠加法则,则有：B0-B2-B1=B03；

B0+B2安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示,那么()

A。甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况

B。乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况

C。磁体在高温环境下磁性会减弱

D.磁体在高温环境下磁性会加强BC（济南一中）解：A、根据“分子电流”的假说,未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，结合图可知，故A错误；

B、根据“分子电流”的假说，已被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性.故B正确；

C、D、根据磁化与退磁的特性可知,磁体在高温环境下磁性会减弱.故C正确，D错误．

故选:BC

安培所提出的“分子电流”的假说.安培认为，在原子、分子或分子团等物质微粒内部,存在着一种环形电流—-分子电流，分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体.未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性;磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显示出磁性．

分子电流假说属于记忆性的知识点，要求有准确的知道.注意磁现象的电本质．

三、填空题(本大题共1小题，共3分）磁场是存在于磁体和______周围空间的一种物质；通常用______来定量描述磁场的强弱．电流;磁感应强度(济南一中）解:磁场是存在于磁体和电流周围空间的一种物质，是传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、以及电流与电流之间相互作用的媒介；通常用磁感应强度来定量描述磁场的强弱．

故答案为：电流，磁感应强度

磁磁体与电流的周围存在磁场;磁感应强度B是反映磁场强弱的物理量；

该题考查对磁感应强度的理解，要注意磁感应强度是由磁场本身的性质决定的

四、实验题探究题(本大题共2小题，共15分）(1)一个面积S=4×10-2m2,匝数n=100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直平面，磁感应强度的大小随时间变化规律如图所示，在开始2秒内穿过线圈的磁通量的变化率等于________，在第(2)一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计器的纸带从斜面上滑下如图甲所示，图乙是打出的纸带的一段．①已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用图乙给出的数据可求出小车下滑的加速度a=________．②为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需要测量的物理量有________．③用测得的量及加速度a表示阻力的汁算式为f=________．(3)某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率"的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找出以下供选择的器材：A。电池组(3V,内阻约1Ω)B。电流表A1(0～3AC。电流表A2(0～0.6AD.电压表V1(0～3VE.电压表V2(0～15VF。滑动变阻器R1(0～20ΩG。滑动交阻器R2(0～2000ΩH。开关、导线若干①实验时应从上述器材中选用________(填写仪器前字母代号)．②测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用安培表________接法，将设计的电路图画在下面虚线框内．③若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图，则读为________mm④若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ=________．(1)0.08

8(2)①a=30m/s2   ②小车的质量m，斜面上任意两点间距离l和这两点间的高度差(3)①ACDFH

②

外

③0.900

④πR（济南一中）(1)【分析】由图象看出，磁感应强度随时间均匀增大，从而得出磁通量的变化率，再由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势,从而即可求解．本题中磁感应强度均匀增大，穿过线圈的磁通量均匀增加，线圈中产生恒定的电动势，由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，是经常采用的方法和思路。【解答】由图象的斜率求出∆B因此∆ϕ开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量为8×10-2Wb/s，

根据法拉第电磁感应定律得：E=n∆φ由图看出，第3s末感应电动势为8V;

故答案为：0.08

8.(2)【分析】纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度，为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，我们应该想到运用牛顿第二定律去求解。能够知道相邻的计数点之间的时间间隔.能够运用逐差法求解加速度.能够把纸带的问题结合动力学知识运用解决问题。【解答】①由图乙中的纸带可知相邻的2个计数点间的时间间隔为：t=2×0.02s=0.04s，

相邻两个计数点的距离分别为：s1=5.21cm=0.0521m,s2a=②

为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，设重力加速度g已知，还需要测量的物理量有小车质量m、释放处的高度h、到底端距离L．③

对小车进行受力分析,小车受重力、支持力、阻力.将重力沿斜面和垂直斜面分解，设斜面倾角为θ，根据牛顿第二定律得：F合=mgsinθ-f=ma

f=mgsinθ-ma，故答案为:①a=30m/s 2   ②小车的质量m,斜面上任意两点间距离l和这两点间的高度差h(3)【分析】①关键电源的电压选取电压表，根据电压表选取电流表，根据题目要求确定滑线变阻器的阻值选取变阻器．②电路图的设计注重电表的接法和滑线变阻的接法．③螺旋测微器固定刻度最小分度为1mm，可动刻度每一分度表示0.01mm，由固定刻度读出整毫米数包括半毫米数,由可动刻度读出毫米的小数部分．④根据电阻定律的公式推导电阻率的表达式.电学实验中重点注意电表接法和滑线变阻器的连接方法,再加仪器的选择。【解答】①由于电源电动势为3V，电表读数要达到半偏，则电压表选D；由I=ER+r可知电路中最大电流约为0.5A，则电流表选C；为了使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用限流接法，故电阻不能太大，选②电源电压为3v，由I=ER+r可知电路中最大电流约为0.5A,为了使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用限流接法，由Rx<③由主尺上读出0.5mm，螺旋尺上读数为38×0.01mm,两者和为：0.900mm;

④由电阻定律：R=ρ得：ρ=故答案为:①ACDFH

②外

③0.900

④πR

如图所示，在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度"的实验中,M,N是通电螺线管轴线上的两点，且这两点到螺线管中心的距离相等.用磁传感器测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小，并将磁传感器顶端与M点的距离记作x．

(1)如果实验操作正确，得到的B-x图象应为图中的______

(2)请写出通电螺线管中轴线上各点磁感应强度大小随x变化的大致特点：______．

(3)如果实验中原闭合的螺线管突然断路，此刻螺线管内部的磁感应强度______

A.一定为零

B.可能为零

C.保持不变

D.先变大，后变小．B；轴线上各点的磁感应强度随x先增大后减小，

通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等，

通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感应强度大小基本不变.；A（济南一中）解：(1)从外部逐渐靠近螺线管两端时,磁场逐渐增强,在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场,磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称,由图示可知，图象B正确；

(2)由图象B可知,螺线管的磁场特点是：轴线上各点的磁感应强度随x先增大后减小,

通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等，

通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感应强度大小基本不变．

(3)如果实验中原闭合的螺线管突然断路，螺线管中电流为零，螺线管内部没有磁场，磁感应强度为零，故A正确．

故答案为：(1)B；(2)轴线上各点的磁感应强度随x先增大后减小,通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等,通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感应强度大小基本不变.(3)A．

(1)从外部逐渐靠近螺线管两端时，磁场逐渐增强，在螺线管内部,磁场基本上是匀强磁场,磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称,分析各图示，找出符合螺线管实际的图象．

(2)根据B-x图象分析通电螺线管的磁场特点．

(3)电流产生磁场,如果螺线管中没有电流，则螺线管内部没有磁场．

通电螺线管的磁场是由电流产生的，如果螺线管中没有电流，则螺线管内没有磁场；知道螺线管的磁场分布是正确解题的关键．

五、计算题（本大题共4小题，共38分)在“用DIS研究通电螺线管磁感应强度”的实验中：

(1)采用的电源是______．

(2)(单选题)用磁传感器测定通电螺线管内的磁感应强度时，当把磁传感器的探测头从螺线管的正中间(设为坐标原点)逐渐拉出螺线管过程中，测出的B-x图象是下图所示的四个图象中的______．稳定电源；B(济南一中）解：(1)从磁感应强度分布可知,通电螺线管中间区域的磁场磁感应强度不随距离变化,强弱处处相同,是匀强磁场.磁场是由电流产生的,电流越大,产生的磁场越强，即磁感应强度越大，所以电源是恒定电压．

(2)从外部逐渐靠近螺线管两端时,磁场逐渐增强，在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场，磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称，由图示可知，轴线上各点的磁感应强度随x先增大后减小，通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等,通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感应强度大小基本不变．

磁传感器的探测头从螺线管的正中间(设为坐标原点)逐渐拉出螺线管过程中，则图象B正确，ACD错误；

故答案为:(1)稳压电源；

(2)B．

从磁感应强度分布图看出，通电螺线管中间区域的磁感应强度随距离不发生变化,是匀强磁场.磁场是由电流产生的,电流越大,产生的磁场越强．

从外部逐渐靠近螺线管两端时，磁场逐渐增强，在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场，磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度,螺线管的磁场关于中点对称,分析各图示，找出符合螺线管实际的图象．

本题考查对匀强磁场产生的方式了解程度.通电螺线管产生的磁感应强度与电流是成正比的．

通电螺线管的磁场是由电流产生的，如果螺线管中没有电流,则螺线管内没有磁场；知道螺线管的磁场分布是正确解题的关键，注意磁传感器的探测头从螺线管的正中间逐渐拉出．

如图所示为一种可测量磁感应强度的实验装置:磁铁放在水平放置的电子测力计上,两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场的影响可忽略不计，此时电子测力计的示数为G1.将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中，两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，此时电子测力计的示数为G2.现使铜棒以竖直向下的恒定速率v在磁场中运动，这时电子测力计的示数为G3，测得铜条在匀强磁场中的长度为L，回路总阻值为R.铜条始终未与磁铁接触．

(1)下列判断正确的是______

(A)G1<G2<B；B=1L或B=(济南一中）解:(1)磁铁放在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的示数为G1(磁铁的重力)；铜条构成的闭合电路AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中时，铜条不切割磁感线，无感应电流,无相互作用力，所以示数为G2仍为磁铁的重力，即G1=G2；当铜条向下运动,切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可得感应电流方向为B到A，再由左手定则可得,安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，磁铁受向下的作用力、重力、测力计向上的支持力，测力计的示数G3等于支持力等于磁铁受向下的作用力、重力之和；所以G2<G3.综上所述B答案正确．

故选B．

(2)铜条向下运动，切割磁感线,产生感应电流,安培力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，磁铁受向下的作用力、重力、测力计向上的支持力，测力计的示数G3等于支持力等于磁铁受向下的作用力、重力之和，所以安培力大小F=G3-G1；以速度V切割磁感线安培力大小F=B2L2VR；两式结合得B=1L(演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示.首先将线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,屏幕上的电流指针______(填：“有”或“无")偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行,并从东向西移动,电流指针______(填：“有”或“无”)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针______(填：“有”或“无")偏转．有；无;无(济南一中）解：根据题意，当线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,由于地磁场的作用，则导致穿过闭合线圈的磁