高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5_3 探究电流周围的磁场学业分层测评 沪科版选修3-1

探究电流周围的磁场

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1. (2016·临汾高二检测)如图5-3-5所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．发现这个实验现象的物理学家是( )

图5-3-5

A．牛顿B．爱因斯坦

C．奥斯特D．居里夫人

【解析】发现电流能使小磁针偏转的物理学家是奥斯特．故C正确．

【答案】C

2．(多选)通有恒定电流的长直螺线管，下列说法中正确的是( )

A．该螺线管内部是匀强磁场

B．该螺线管外部是匀强磁场

C．放在螺线管内部的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极

D．放在螺线管外部中点处的小磁针静止时，小磁针N极指向螺线管的N极

【解析】长直螺线管内部中间部分是匀强磁场，在磁场中小磁针的N极指向就是该处磁场的方向．

【答案】AC

3. (2016·内江高二检测)如图5-3-6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( )

图5-3-6

A．a处B．b处

C．c处D．无法判断

【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．

【答案】A

4．闭合开关S后，小磁针静止时N极指向如图5-3-7所示，那么图中电源的正极( )

图5-3-7

A．一定在a端B．一定在b端

C．在a端或b端均可D．无法确定

【解析】磁铁外面的磁感线分布与通电螺线管相似，由安培定则即可判断电源的正极在a端．

【答案】A

5．直线电流周围的磁场，其磁感线分布和方向用下列哪个图来表示最合适( )

【解析】由安培定则可判断A、C错误；直线电流周围的磁感线的分布，由近及远，由密逐渐变疏，而不是等距的同心圆，B错误，D正确．

【答案】D

6.如图5-3-8所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，当在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( )

【导学号：37930062】

图5-3-8

A．小磁针N极向里转

B．小磁针N极向外转

C．小磁针在纸面内向左摆动

D．小磁针在纸面内向右摆动

【解析】由安培定则可判断小磁针所在处电流的磁场方向向里，而小磁针N极的受力方向与磁场方向相同，故小磁针N极向里转，S极向外转，故选A.

【答案】A

7.如图5-3-9所示，两根长直通电导线互相平行，电流方向相同．它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处，且A、B两点处于同一水平面上．两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度的大小和方向是( )

图5-3-9

A．B竖直向上B．B水平向右

C.3B水平向右

D.3B竖直向上

【解析】由安培定则可判断出A和B在C处的磁场分别垂直于AC和BC连线，如图所示．由矢量叠加原理可求出C处磁场的总磁感应强度的大小为3B，方向水平向右．

【答案】C

8．在图5-3-10中，分别给出了其中的电流方向或磁场中某处小磁针N极的指向，请画出对应的磁感线(标上方向)或电流的方向．

图5-3-10

【解析】根据安培定则，各图中电流方向和磁感线方向判定如图所示．

【答案】见解析

[能力提升]

9.如图5-3-11所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置并和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将( )

图5-3-11

A．转动同时靠近磁铁

B．转动同时离开磁铁

C．不转动，只靠近磁铁

D．不转动，只离开磁铁

【解析】把环形电流等效成一个小磁针，由安培定则知，此小磁针的N极向里S极向外．条形磁铁的N极吸引小磁针的S极排斥N极，故线圈将发生转动同时靠近磁铁．从上面观察的俯视图如图所示．答案为A.

【答案】A

10. (多选)(2015·上海静安区高二检测)如图5-3-12所示，回形针系在细线下端被磁铁吸引，下列说法正确的是( )

图5-3-12

A．回形针下端为N极

B．回形针两端出现感应电荷

C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了

D．用点燃的火柴对回形针加热，回形针不被磁铁吸引，原因是回形针加热后，分子电流消失了

【解析】回形针被磁化后的磁场方向与条形磁铁磁场方向一致，故回形针的下端为N 极，A对，B错．对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，故C对，D 错．

【答案】AC

11．在纸面上有一个等边三角形ABC，在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线，导线垂直于纸面放置，电流方向如图5-3-13所示，每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B，则三角形A点的磁感应强度大小为________，方向为________．若C 点处的电流方向反向，则A点处的磁感应强度大小为________，方向为________. 【导学号：37930063】

图5-3-13

【解析】如图所示，由安培定则知B处导线在A点的磁感应强度方向水平偏下30°，

C 处导线在A 点的磁感应强度方向水平偏上30°，由平行四边形定则可以求得合磁感应强度

沿水平方向向右，

大小为B 1＝2B cos 30°＝

3B .

当C 处的电流反向时，如图所示．

由平行四边形定则可知合磁感应强度的方向沿竖直向下方向，大小等于B . 【答案】

3B 水平向右 B 竖直向下

12.三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图5-3-14所示．现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B ，则该处实际磁感应强度的大小如何？方向如何？

图5-3-14

【解析】 根据安培定则，I 1和I 3在O 点处产生的磁感应强度的方向相同，大小均为B ，合成大小为2B ，I 2在O 点产生的磁感应强度与它们垂直，如图所示．由大小均为B 可知，

O 点处实际磁感应强度的大小B 0＝2B 2＋B 2＝5B .

设B 0与斜边夹角为α，则：tan α＝2B

B

＝2.

所以α＝arctan 2，即为B 0的方向． 【答案】 5B 方向与斜边夹角为arctan 2