专题23 磁场 （教师版） 2023全国初中物理自主招生专题大揭秘

第1 页/ 共19 页 一．选择题（共17 小题） 1．科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的极逆时针转过30°（如图的虚 线），设该处的地磁场磁感应强度水平分量为B，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量 的最小值为 （ ） ．B B．2B ． D． B 【解答】解：由题磁矿所产生的磁场使原来指向正北的极逆时针转过30°，根据三角形 定则可知：磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直，则大小为 Bs30°＝ 。 故选：。 2．已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B＝k ，即磁感应强度B 与导线中的电流成 正比，与该点到导线的距离r 成反比。如图所示两根平行长直导线相距为R，通以大 小、方向均相同的电流，规定磁场方向垂直纸面向外为正，则在﹣R 区间内磁感应强度 B 随r 变化的图线可能是（ ） 第1 页/ 共19 页 ． B． ． D． 【解答】解：根据右手螺旋定则可得左边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面 向外，右边通电导线在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远磁场越弱， 在两根导线中间位置磁场为零。由于规定B 的正方向即为垂直纸面向外，所以正确， BD 错误； 故选：。 3．如图所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1和2，且1＞2；，b 两点 对称分布在两导线两侧，磁感应强度分别是B 和Bb，F1和F2分别是电流1和2受到的安 培力，则（ ） ．F1＜F2 B．F1＞F2 ．B＜Bb D．B＞Bb 【解答】解：B、F1 和F2 是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律知：F1＝F2， 故B 错误。 D、根据安培定则可判出两导线在点、b 点的磁场方向都是相反的，远离导线，磁场较 弱，靠近导线，磁场较强，且1＞2，所以两导线在点处的磁感应强度大于在b 点的磁感 应强度，故错误，D 正确。 第1 页/ 共19 页 故选：D。 4．已知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度的表达式：B＝ ．其中r 是该点到通 电直导线的距离，为电流强度，k 为比例系数（单位为/2），如图（）所示，则根据上 式可以推断，如图（b）所示，一个通电圆线圈半径为R，电流强度为，其轴线上距圆 心点距离为的某一点P 的磁感应强度B 的表达式可能正确的是（ ） ．B＝ B．B＝ ．B＝ D．B＝ 【解答】解：根据题意可知，磁感应强度的表达式：B＝ ．k＝ ，故k 的单位为 T•m/； 、等式右边单位： ＝T，左边单位为T，但当＝0 时，B＝0，显然不合实 际，故错误； B、等式右边单位： ＝T/m，左边单位为T，不同，故B 错误； 、等式右边单位： ＝T，左边单位为T，相同；故正确； 第1 页/ 共19 页 D、等式右边单位： ＝T，左边单位为T，相同；但当＝0 时，B＝0， 显然不合实际，故D 错误； 故选：。 5．奥斯特做电流磁效应实验时应排除地磁场对实验的影响，下列关于奥斯特实验的说法中 正确的是（ ） ．通电直导线必须竖直放置 B．该实验必须在地球赤道上进行 ．通电直导线应该水平东西方向放置 D．通电直导线可以水平南北方向放置 【解答】解：由于地磁的北极在地理的南极附近，故地磁场的磁感线有一个由南向北的 分量，而当电流的方向与磁场的方向平行时通电导线才不受磁场的安培力，故在进行奥 斯特实验时通电直导线可以水平南北方向放置，而不必非要在赤道上进行，但不能东西 放置和竖直放置，故只有D 正确。 故选：D。 6．为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流引 起的。在下列四个图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是（ ） ． B． ． D． 【解答】解：地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右 手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电 流流动的方向，故四指的方向应该向西。故正确，BD 错误。 故选：。 7 ．关于磁感线和磁通量的概念，下列说法中正确的是（ ） ．穿过线圈的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零 第1 页/ 共19 页 B．两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交 ．穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的 D．磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线，且总是从磁体的极指向S 极 【解答】解：、当回路与磁场平行时，磁通量Φ 为零，则磁通量Φ 为零时，可能回路 与磁场平行，则磁感应强度不一定为零。故正确； B、磁感线的切线的方向表示磁场的方向，所以磁感线不可能相交。故B 错误； 、根据磁通量Φ＝BSsα，磁通量的变化可能由B、S、α 的变化引起，不一定是磁场发生 变化引起的。故错误。 D、磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线，在磁体外从磁体的极指向S 极，磁 体内从S 极指向极。故D 错误。 故选：。 8 ．一根软铁棒放在磁铁附近会被磁化，这是因为在外磁场的作用下（ ） ．软铁棒中产生了分子电流． B．软铁棒中分子电流消失了． ．软铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章． D．软铁棒中分子电流的取向变得大致相同． 【解答】解：、根据安培分子电流假说，当外界磁场作用后，软铁棒中的分子电流的取 向大致相同，两端显示较强的磁体作用，形成磁极，就被磁化了，故错误； B、软铁棒中分子电流不会消失，故B 错误； 、是磁化，而不是退磁，故错误； D、当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，两端显示较强的磁体作用，形成磁 极，就被磁化了，故D 正确； 故选：D。 9．如图所示，电流从点分两路通过对称的半圆支路汇合于B 点，在圆环中心处的磁感应 强度为（ ） ．最大，垂直纸面向外 B．最大，垂直纸面向里 ．零 D．无法确定 【解答】解：将圆环分成上下两半研究，根据安培定则，上半圆电流在点产生的磁场方 第1 页/ 共19 页 向向里，下半圆电流在点产生的磁场方向向外，由于电流大小相等，两个产生的磁感应 强度大小相等，则点的磁感应强度为零。 故选：。 10．一个可以自由运动的线圈L2和一个固定的线圈L1互相绝缘，垂直放置，且两个线圈都 通过如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L2 将（ ） ．不动 B．顺时针转动 ．逆时针转动 D．向纸外平动 【解答】解：由于L1 和L2 中的电流的方向是相同的，它们会互相吸引，由于L1 是不 动的，所以L2 会向L1 靠近，所以从左向右看，线圈L2 将顺时针转动，所以B 正确。 故选：B。 11．如图所示，一金属直杆M 两端接有导线，悬挂于线圈上方，M 与线圈轴线均处于同一 竖直平面内，为使M 垂直纸面向外运动，可以（ ） ．将、端接在电源正极，b、d 端接在电源负极 B．将b、d 端接在电源正极，、端接在电源负极 ．将、d 端接在电源正极，b、端接在电源负极 D．将b，端用导线连接，端接电源正极，b 端接电源负极 【解答】解：、将、端接在电源正极，b、d 端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈 产生的磁场方向向下，再根据左手定则可知M 受到的安培力向里，则M 垂直纸面向里 运动，不符合题意。故错误。 B、将b、d 端接在电源正极，、端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场 方向向上，再根据左手定则可知M 受到的安培力向里，则M 垂直纸面里外运动，不符 合题意。故B 错误。 、将、d 端接在电源正极，b、端接在电源负极，根据安培定则可知，线圈产生的磁场方 第1 页/ 共19 页 向向上，再根据左手定则可知M 受到的安培力外里，则M 垂直纸面外里运动，符合题 意。故正确。 D、将b，端用导线连接，端接电源正极，b 端接电源负极，根据安培定则可知，线圈不 能产生磁场，故导线不发生偏转，故D 错误 故选：。 12．一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向 里的恒定电流，如图所示．若将磁铁的极位置与S 极位置对调后，仍放在斜面上原来的 位置，则磁铁对斜面的压力F 和摩擦力f 的变化情况分别是（ ） ．F 增大，f 减小 B．F 减小，f 增大 ．F 与f 都增大 D．F 与f 都减小 【解答】解：在磁铁的极位置与S 极位置对调前，根据左手定则判断可知，导线所受的 安培力方向斜向下，由牛顿第三定律得知，磁铁所受的安培力方向斜向上。设安培力大 小为F 安，与斜面的夹角为θ．斜面的倾角为α，磁铁的重力为G．由磁铁的力平衡 得： 斜面对磁铁的支持力：F＝Gsα F ﹣安sθ 摩擦力：f＝Gsα F ﹣安sθ 在磁铁的极位置与S 极位置对调后，同理可知，斜面对磁铁的支持力：F′＝Gsα+F 安sθ 摩擦力： f′＝Gsα+F 安sθ 可见，F、f 都增大。选项BD 错误，正确。 故选：。 13．如图所示，在条形磁铁S 极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当 线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现（ ） ．线圈向磁铁平移 第1 页/ 共19 页 B．线圈远离磁铁平移 ．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁 【解答】解：通以顺时针的电流，由于处于S 极的磁体附近，根据左手定则可得，线圈 左边安培力垂直纸面向外，右边安培力垂直纸面向里。从上往下看，导致线圈逆时针转 动，由于磁场的不均匀，导致线圈受到安培力的作用向磁铁靠近。 故选：D。 14．图为地磁场磁感线的示意图，北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡 航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行 员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2。下列说法正确的是（ ） ．若飞机从西往东飞，U1比U2高 B．若飞机从东往西飞，U2比U1高 ．若飞机从南往北飞，U1＝U2 D．若飞机从北往南飞，U2比U1高 【解答】解：BD、根据右手定则可知，无论飞机从西往东飞、从东往西飞、从南往北 飞、从北往南飞，飞行员左侧的机翼为电源正极，飞行员右侧机翼为电源负极，所以 U1 都比U2 高，故正确，BD 错误。 故选：。 15．如图所示，在水平绝缘杆上用两条等长的绝缘丝线悬挂一质量为m 的通电导体棒。导 体棒所在的空间存在垂直导体棒的匀强磁场（图中未画出），由于安培力的作用，当两 条丝线与竖直方向均成θ＝30°角时，导体棒处于平衡状态。若重力加速度为g，则关于 通电导体棒所受安培力的大小的说法正确的是（ ） 第1 页/ 共19 页 ．只能为 mg B．最小值为 mg ．可能为 mg D．可能为 mg 【解答】解：以导体棒为研究对象进行受力分析，如图所示，当安培力的方向与细线垂 直时，安培力最小。 根据几何关系可得最小的安培力F＝mgs30°＝ ， 故要是导体棒平衡，安培力F≥ mg，故正确，BD 错误。 故选：。 16．如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的正中间上方固定一根长直导线，导线 中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，则磁铁对水平面的压力 （ ） ．大于磁铁的重力 B．小于磁铁的重力 ．等于磁铁的重力 D．0 【解答】解：条形磁铁的正中间上方固定一根长直导线，此处的磁场的方向水平向左， 根据左手定则可得，安培力的方向竖直向上，所以导线对磁铁的作用是竖直向下；磁体 仅仅在竖直方向受到重力、支持力与安培力的反作用力，根据平衡条件可知，支持力等 于重力与安培力反作用力的合力，即支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，磁铁对 水平面的压力大于重力，故正确，BD 错误。 第1 页/ 共19 页 故选：。 17．如图所示，一个边长为L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B 的 匀强磁场中．若通以图示方向的电流（从点流入，从点流出），电流强度，则金属框受 到的磁场力为（ ） ．0 B．BL ． BL D．2BL 【解答】解：由图示可知，电流由流入，从流出，则有电流从到直导线，与从到B 再到 两直导线，从到B 再到两直导线，产生的安培力，根据安培力公式F＝BL， 由于总电流强度为，且B 导线的电阻是导线的2 倍，那么安培力大小均为 ，因它 们的夹角为120°，因此这两个安培力的合力大小为 ， 而导线受到的安培力大小为 ，方向与导线B 同向， 因此金属框受到的磁场力BL，故B 正确，D 错误； 故选：B。 二．多选题（共7 小题） （多选）18．分别置于、b 两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方 向如图所示，、b、、d 在一条直线上，且＝b＝bd．已知点的磁感应强度大小为B1，d 点的磁感应强度大小为B2，若将b 处导线的电流切断，则（ ） ．d 点的磁感应强度方向向下 B．d 点的磁感应强度方向向上 ．d 点的磁感应强度大小变为 D．d 点的磁感应强度大小变为 第1 页/ 共19 页 【解答】解：设导线在点的磁感应强度大小为B，在d 点的磁感应强度大小为B′。 根据右手螺旋定则有：B1＝2B； 因通有大小相等的恒定电流，联立解得：d 点的磁感应强度大小变为B′＝ ， 依据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则，则d 点的磁感应强度方向向上，故B 正确， D 错误。 故选：B。 （多选）19．一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，如图所示，此时小磁针的极向纸内 偏转，这一束粒子可能是（ ） ．向右飞行的质子束 B．向左飞行的质子束 ．向右飞行的电子束 D．向左飞行的电子束 【解答】解：、向右飞行的质子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，质子在上 方产生的磁场方向向外，则极转向外，S 极转向里，故错误。 B、向左飞行的质子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，质子在上方产生的磁 场方向向内，则极转向里，S 极转向外，故B 正确。 、向右飞行的电子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，电子在上方产生的磁场 方向向内，则极转向里，S 极转向外，故正确。 D、向左飞行的电子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁 场方向向外，则极转向外，S 极转向里，故D 错误； 故选：B。 （多选）20．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流1 与2．与两导线垂直的一平面内有、b、、d 四点，、b、在两导线的水平连线上且间距相 等，b 是两导线连线中点，b、d 连线与两导线连线垂直．则（ ） ．2受到的磁场力水平向左 第1 页/ 共19 页 B．1与2产生的磁场有可能相同 ．b、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下 D ．点和点位置的磁感应强度不可能都为零 【解答】解：、电流1 在2 处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，安培力的方向 水平向右，故错误； B、当电流1与2的大小相等时，则在b 处的磁场大小相等，方向相同，即磁场相同。故 B 正确； 、b 点的磁感应强度的方向是竖直向下，不论电流大小如何，而d 点磁感应强度的方 向，只有当电流大小相等时，才一定竖直向下，故错误； D、根据远离导线，磁场较弱，靠近导线，磁场较强，则有当电流2的大小比电流1的大 时，则点的磁感应强度可能为零；当电流2 的大小比电流1 的小时，则点的磁感应强度 可能为零，故D 正确； 故选：BD。 （多选）21．超导是当今高科技的热点．当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的 电流，对磁体有排斥作用．这种排斥力可以使磁体悬浮于空中，磁悬浮列车就采用了这 种技术．关于磁体悬浮，下列说法中正确的是（ ） ．超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反 B．超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相同 ．超导体对磁体的力与磁体的重力平衡 D．超导体使磁体处于失重状态 【解答】解：B、超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反，产生了排斥 力，这种排斥力可以使磁体悬浮于空中，正确B 错误； D、排斥力可以使磁体悬浮于空中，所以超导体对磁体的力与磁体的重力平衡，正确D 错误； 故选：。 （多选）22．如图所示，两根平行放置的长直导线和b 通有大小相同、方向相同的电流， 受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，受到的磁场力大 小为F2，则此时b 受到的磁场力大小可能为（ ） 第1 页/ 共19 页 ．F2 B．2F1 F ﹣ 2 ．2F1+F2 D．F2 2F ﹣ 1 【解答】解：如图所示，两根长直线，电流大小相同，方向相同。受到b 产生磁场的作 用力向右、大小为F1，那么b 受到产生磁场的作用力向左、大小为F1′，这两个力大小 相等，方向相反。 再加入匀强磁场时产生的磁场力大小为F0，则、b 受到加入匀强匀强磁场的作用力均为 F0，且方向相同。 当受到的作用力为F2＝F1+F0 时，则b 受到的作用力为F2′＝F1 F0 ﹣ ＝F1﹣（F2 F1 ﹣ ） ＝2F1 F2 ﹣ ，或F2′＝F0 F1 ﹣ ＝（F2 F1 ﹣ ）﹣F1＝F2 2F1 ﹣ ； 当受到的作用力为F2＝F1 F0 ﹣ 时，则b 受到的作用力为F2′＝F1+F0＝F1+（F1 F2 ﹣ ） ＝2F1 F2 ﹣ ， 当受到的作用力为F2＝F0 F1 ﹣ 时，则b 受到的作用力为F2′＝F1+F0＝F1+（F2+F1）＝ 2F1+F2， 所以BD 正确，错误； 故选：BD。 （多选）23．如图所示，在一个水平放置的闭合线圈上方有一条形磁铁，现要在线圈中产 生顺时针方向的电流（从上向下看），那么下列选项中可以做到的是（ ） ．磁铁下端为极，磁铁向上运动 B．磁铁上端为极，磁铁向上运动 ．磁铁下端为极，磁铁向下运动 D．磁铁上端为极，磁铁向下运动 【解答】解：、由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下；当磁铁向上运动时，穿过 第1 页/ 共19 页 线圈的磁通量变小， 由楞次定律可知，原磁场方向向下，因此磁铁的下端是极，上端是S 极，故正确，B 错 误； 、由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下；当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量 变大， 由楞次定律可知，原磁场方向向上，因此磁铁的下端是S 极，上端是极，故错误，D 正 确； 故选：D。 （多选）24．如图所示，固定的水平长直导线中通有向右的恒定电流，闭合的矩形线框与 导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行，线框由静止释放，在下落过程中（线框不 会发生翻转），下列判断正确的是（ ） ．线框所在处的磁场垂直纸面向外 B．穿过线框的磁通量逐渐减小 ．线框中产生感应电流 D．线框的机械能不变 【解答】解：D、根据安培定则，电流产生的磁场在导线的下方垂直于纸面向里，下落 过程中，因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向 相同，所以感