高中物理选修3-1《第三章.磁场》状元培优单元测试题(人教版附答案)

1 2019-2020学年

高中物理选修3-1《第三章.磁场》状元培优单元测试题（人教版附答案）

一、选择题

1、一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路的

A．磁感应强度大 B．磁通量较大 C．磁通量的变化较快 D．磁通量的变化量大

2、如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的瞬时作用力，使其开始运动，则滑环在杆上的运动情况不可能的是(

)

A. 始终做匀速运动 B. 始终做减速运动，最后静止于杆上

C. 先做加速运动，最后做匀速运动 D. 先做减速运动，最后做匀速运动

3、下列说法中正确的是( )

A.磁感线可以表示磁场的方向和强弱 B.磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极

C.磁铁能产生磁场，电流不能产生磁场

D.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极

4、下列四图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是(

)

A．①③ B．②③ C．①④ D．②④

5、超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用．这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就利用了这项技术，磁体悬浮的原理是下述中的（）

A.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同 B.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反

C.超导体使磁体处于失重状态 D.超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡 2 6、现代质谱仪示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（ ）

A. 11 B.12 C. 121 D.14

4

7、如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B．则（ ）

A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直

C．线圈将逆时针方向转动 D．a、b导线受到的安培力大小总为IlB

8、如图,两根互相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

二、多项选择

9、下列有关磁通量的论述中不正确的是 （ ）

A．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B．磁感强度越大地方，线圈面积越大，穿过线圈磁通量越大

C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大 3 10、如图所示，竖直放置的形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B．质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g．金属杆（ ）

（A）刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 （B）穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间

（C）穿过两磁场产生的总热量为4mgd （D）释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于

11、如图，三根相互平行的固定长直导线、和两两等距，均通有电流，中电流方向与中的相同，与中的相反，下列说法正确的是（ ）

A．所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直 B．所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直

C．、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为

D．、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为

12、如图所示，两块平行金属板，两板间电压可从零开始逐渐升高到最大值，开始静止的带电粒子带电荷量为＋q，质量为m （不计重力），从点P经电场加速后，从小孔Q进入右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界，它与极板的夹角为θ＝30°，小孔Q到板的下端C的距离为L，当两板间电压取最大值时，粒子恰好垂直CD边射出，则： （ ） 4 A．两板间电压的最大值Um＝ B．两板间电压的最大值Um＝

C．能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间tm＝

D．能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间tm＝

三、填空题

13、一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横载面为矩形，体积为b×c×d，如图所示。已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e.将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿Z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I。 此元件的CC/两个侧面中，________面电势高。

14、我国第一艘超导电磁推进船HEMS—1已下水试验，它取消了传统的螺旋桨，是船舶推进的重大革新，其原理如图所示，安装在靠近船底部的超导磁体在海水中产生磁场，海水中含有丰富的NaCl成分，导电正负离子Na+、Cl－较多，电导率较高.当电流在垂直于磁场的方向上流过时，就会在与电流方向、磁场方向都垂直的方向上产生推力。强磁场方向竖直向下，在垂直于船身方向，两边安装正负电极，电极浸在海水里，当电源接通时，海水中产生垂直于船体方向的强电流，推动船体运动。如磁感强度为5T，（可看作匀强）水通道宽为1m，产生推动为100N，则船上的电池中，电流为______A。

15、金属杆ABC处于磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里（如图所示）．已知AB=BC=20cm，当金属杆在图中标明的速度方向运动时，测得A、C两点间的电势差是3.0V，则可知移动速度v= ，其中A、B两点间的电势差UAB= ．

四、计算题

16、如图所示，水平放置的两块带金属极板 a、b 平行正对.极板长度为 l ,板间距为 d ,板间存在着方向坚直向下、场强大小为 E 的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场.假设电场、磁场只顾在于两板间.一质量为 m 、电荷量为 q 5 的粒子，以水平速度 v 0 从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向入极板间，恰好做做匀速直线运动.不计重力及空气阻力.

（1）求匀强磁场感应强度 B 的大小；

（2）若撤去磁场，粒子能从极板间射出，求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离；

（3）若撤去磁场，并使电场强度变为原来的2倍，粒子将打在下极板上，求粒子到达下极板时动能的大小.

17、如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为，间距为d．导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g．求下滑到底端的过程中，金属棒

（1）末速度的大小v；

（2）通过的电流大小I；

（3）通过的电荷量Q．

五、综合题

18、两根平行金属导轨放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨之间的距离为L，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场（同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直斜面向下，导轨上端跨接一阻值为R的定值电阻。质量为m的金属棒的两端套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，金属棒始终与导轨垂直，导轨和金属棒的电阻不计，现将金属棒从O处由静止释放，进入磁场后金属棒正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为0.5v，O处和P处到MN的距离相等，已知重力加速度为g。求：

(1)金属棒在磁场中所受安培力F的大小；

(2)在金属棒从开始运动到P处的过程中， 6 电阻R上共产生多少热量；

19、如图所示,虚线OL与y轴的夹角θ=60°,在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场,入射点为M.粒子在磁场中运动的轨道半径为R.粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于P点(图中未画出)且=R.不计重力.求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间.

参考答案

一、选择题

1、C

2、C

3、A解析 磁感线能够用来表示磁场的强弱和方向，A正确；磁感线是闭合的曲线，不是终止于S极，B错误；磁铁和电流均能产生磁场，C错误；小磁针的N极指向应根据磁感线的切线方向进行判断，小磁针的N极在螺线管内部应指向通电螺线管的N极，D错误。

4、C

5、BD

6、D【解析】设质子的质量数和电荷数分别为、，一价正离子的质量数和电荷数为、，对于任意粒子，在加速电场中，由动能定理得：

得 ①

在磁场中应满足 ② 7 由题意，由于两种粒子从同一入口垂直进入磁场，从同一出口垂直离开磁场，故在磁场中做匀速圆周运动的半径应相同．由①②式联立求解得匀速圆周运动的半径，由于加速电压不变，

故 其中，可得故一价正离子与质子的质量比约为144

【考点】带电粒子在电场、磁场中的运动、质谱仪。

7、解：A、该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误．

B、由图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故B错误．

C、由左手定则可知，a受到的安培力向上，b受到的安培力向下，故线圈顺时针旋转，故C错误．

D、a、b导线始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小总为IlB，故D正确．故选：D．

8、C。由安培定则可知,两导线在O点产生的磁场均竖直向下,合磁感应强度一定不为零,A错误;由安培定则可知,两导线在a、b两处产生磁场方向均竖直向下,由于对称性,电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N在b处产生磁场的磁感应强度,同时电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于电流N在a处产生磁场的磁感应强度,所以a、b两处磁感应强度大小相等方向相同,B错误;根据安培定则,两导线在c、d处产生磁场垂直c、d两点与导线连线方向向下,且产生的磁场的磁感应强度相等,由平行四边形定则可知,c、d两点处的磁感应强度大小相同,方向相同,C正确;a、c两处磁感应强度的方向均竖直向下,D错误。

二、多项选择

9、ABC

10、BC

11、BC

【考点定位】电流磁效应 安培力 安培定则

【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。