2019-2020学年高中物理选修3-1《磁场》测试卷及答案解析
教科高二版物理选修3—1第3章 磁场练习含答案
（高二）教科版物理选修3—1第3章磁场练习含答案教科版选修3--1第三章磁场1、把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是()A．奥斯特B．爱因斯坦C．牛顿D．伽利略2、螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈，线圈的平面与螺线管的轴线在同一竖直面内，如图所示．当开关S合上时(一小段时间内)，从上方俯视，线圈应该()A．顺时针方向转动，同时向左移动B．逆时针方向转动，同时向右移动C．顺时针方向转动，同时悬线的拉力减小D．逆时针方向转动，同时悬线的拉力增大3、在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度．具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量B e＝5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置(如图所示)．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 TC．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 T4、(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场中，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是()A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电5、薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径R1>R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子()A．带正电B．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同C．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同D．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域6、如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向()A．与ab边垂直，指向左边B．与ab边垂直，指向右边C．与ab边平行，竖直向上D．与ab边平行，竖直向下7、三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流．它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示．已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d 处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为()A．2B B．3BC．322 B D．32B8、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)．从图中情况可以确定()A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电9、截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况()A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷C．在a、b表面都聚集正电荷D．无法判断a、b表面聚集何种电荷10、如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小11、长10 cm的通电直导线，通过1 A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度() A．等于4 T B．大于或等于4 TC．小于或等于4 T D．上述说法都错误12、如图所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入．已知两板之间距离为d，板长为d，O点是NP板的正中点，为使粒子能从两板之间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子带电荷量为q，质量为m)．13、如图所示，有一对平行金属板，两板相距为0.05 m，电压为10 V；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0＝0.1 T，方向与金属板平行并垂直于纸面向里．图中右边有一半径R为0.1 m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B＝33T，方向垂直于纸面向里．一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出．已知速度的偏向角θ＝π3，不计离子重力．求：(1)离子速度v的大小；(2)离子的比荷q m；(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t.（高二）教科版物理选修3—1第3章磁场练习含答案教科版选修3--1第三章磁场1、把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是()A．奥斯特B．爱因斯坦C．牛顿D．伽利略A[奥斯特发现了电流的磁效应，即把一根长直导线平行地放在磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，故A正确．]2、螺线管正中间的上方悬挂一个通有顺时针方向电流的小线圈，线圈的平面与螺线管的轴线在同一竖直面内，如图所示．当开关S合上时(一小段时间内)，从上方俯视，线圈应该()A．顺时针方向转动，同时向左移动B．逆时针方向转动，同时向右移动C．顺时针方向转动，同时悬线的拉力减小D．逆时针方向转动，同时悬线的拉力增大D[闭合S后，螺线管左端为S极，右端为N极，由左手定则知圆环右边受垂直于纸面向里的安培力，左边受垂直于纸面向外的安培力，所以从上向下看线圈逆时针方向转动，当转动到线圈与纸面垂直时，线圈等效为左端为N极、右端为S极的磁针，由磁极间的作用力可知悬线拉力增大．]3、在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度．具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘．导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度．现已测出此地的地磁场水平分量B e＝5.0×10－5 T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置(如图所示)．由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()A．5.0×10－5 T B．1.0×10－4 TC．8.66×10－5 T D．7.07×10－5 TC[将罗盘放在通电直导线下方，罗盘静止时罗盘指针所指方向为该处的合磁场方向，如图，所以电流在该处产生的磁场的磁感应强度为B1＝Btan θ，代入数据得：B1＝8.66×10－5 T．C正确．]4、(多选)一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场中，分离为1、2、3三束，则下列判断正确的是()A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电ACD[ 根据左手定则，带正电的粒子左偏，不偏转说明不带电，带负电的粒子向右偏，因此选A、C、D.]5、薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径R1>R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子()A．带正电B．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同C．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同D．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域C[粒子穿过铝板受到铝板的阻力，速度将减小. 由r＝m vBq可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小，故可得粒子由Ⅰ区域运动到Ⅱ区域，结合左手定则可知粒子带负电，选项A、B、D错误；由T＝2πmBq可知粒子运动的周期不变，粒子在Ⅰ区域和Ⅱ区域中运动的时间均为t＝12T＝πmBq，选项C正确．]6、如图所示，在等边三角形的三个顶点a、b、c处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向垂直纸面向里．过c点的导线所受安培力的方向()A．与ab边垂直，指向左边B．与ab边垂直，指向右边C．与ab边平行，竖直向上D．与ab边平行，竖直向下A[等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下．再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边．]7、三根完全相同的长直导线互相平行，通以大小和方向都相同的电流．它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，如图所示．已知每根通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比，通电导线b在d 处产生的磁场其磁感应强度大小为B，则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为()A．2B B．3BC．322 B D．32BB[设正方形边长为l，则导线b在d处形成的磁场磁感应强度大小B＝k2l ；ac两根导线在d处形成的磁场磁感应强度大小均为：B a＝B c＝kl＝2B；则三根通电导线产生的磁场在d处的总磁感应强度大小为B总＝2B a＋B＝3B.]8、一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)．从图中情况可以确定()A ．粒子从a 到b ，带正电B ．粒子从a 到b ，带负电C ．粒子从b 到a ，带正电D ．粒子从b 到a ，带负电D [垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R ＝m v qB .由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，又据E k ＝12m v 2知，v 在减小，故R 减小，可判定粒子从b 向a 运动；另据左手定则，可判定粒子带负电．]9、截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况( )A ．在b 表面聚集正电荷，而a 表面聚集负电荷B ．在a 表面聚集正电荷，而b 表面聚集负电荷C ．在a 、b 表面都聚集正电荷D ．无法判断a 、b 表面聚集何种电荷A [金属导体靠自由电子导电，金属中正离子并没有移动，而电流由金属导体中的自由电子的定向移动(向左移动)形成．根据左手定则，四指应指向电流的方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指的指向即为自由电子的受力方向．也就是说，自由电子受洛伦兹力方向指向a 表面一侧，实际上自由电子在向左移动的同时，受到指向a 表面的作用力，并在a 表面进行聚集，由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等)，所以在b 的表面“裸露”出正电荷层，并使b 表面电势高于a 表面电势，A 正确．]10、如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小A [导体棒受力如图所示．tan θ＝Fmg＝BILmg；棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；磁感应强度变大，θ角变大，故D错误．]11、长10 cm的通电直导线，通过1 A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度() A．等于4 T B．大于或等于4 TC．小于或等于4 T D．上述说法都错误B[题目中没有给出导线如何放置，若导线与磁场垂直，则由磁感应强度定义式得出B＝FIL＝0.41×0.1T＝4 T．若导线放置时没与磁场垂直，此时受磁场力为0.4 N，根据磁感应强度定义式B＝FIL可知此处磁感应强度将大于4 T，故B正确．]12、如图所示，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入．已知两板之间距离为d，板长为d，O点是NP板的正中点，为使粒子能从两板之间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子带电荷量为q，质量为m)．解析：如图所示，由于质子在O 点的速度垂直于板NP ，所以粒子在磁场中做圆周运动的圆心O ′一定位于NP 所在的直线上．如果直径小于ON ，则轨迹将是圆心位于ON 之间的一段半圆弧．(1)如果质子恰好从N 点射出，R 1＝d 4，q v 0B 1＝m v 20R 1. 所以B 1＝4m v 0dq .(2)如果质子恰好从M 点射出R 22－d 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫R 2－d 22，q v 0B 2＝m v 20R 2，得B 2＝4m v 05dq . 所以B 应满足4m v 05dq ≤B ≤4m v 0dq .答案：4m v 05dq ≤B ≤4m v 0dq13、如图所示，有一对平行金属板，两板相距为0.05 m ，电压为10 V ；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B 0＝0.1 T ，方向与金属板平行并垂直于纸面向里．图中右边有一半径R 为0.1 m 、圆心为O 的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ＝33 T ，方向垂直于纸面向里．一正离子沿平行于金属板面，从A 点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD 方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出．已知速度的偏向角θ＝π3，不计离子重力．求：(1)离子速度v 的大小；(2)离子的比荷q m ；(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t.解析：(1)离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力大小相等，即：B 0q v ＝qE 0E 0＝U d解得v ＝2 000 m/s.(2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有：Bq v ＝m v 2r由几何关系有：tan θ2＝R r解得离子的比荷为：q m ＝2×104 C/kg.(3)弧CF 对应圆心角为θ，离子在圆形磁场区域中运动时间t ，t ＝θ2π·TT ＝2πm qB解得t ＝3π6×10－4 s ≈9×10－5 s.答案：(1)2 000 m/s (2)2×104 C/kg (3)9×10－5 s。
人教版高中物理选修3-1第三章《磁场》检测题(含答案)
《磁场》检测题一、单选题1．如图所示，导线框中电流为I ，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B ，AB 与CD 相距为d ，则MN 所受安培力大小为( )A ．F ＝BIdB ．F ＝sin BIdC ．F ＝BId sin θD ．F ＝BId cos θ2．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子（正电子质量和电量与电子大小相等，电性相反）分别以相同速度沿与x 轴成60°角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（ ）A ．1∶2B ．2∶1C ．1D ．1∶13．如图，一质子以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则A ．若电子以相同速度v 射入该区域，将会发生偏转B ．若质子的速度v ′＜v ，它将向下偏转而做类似的平抛运动C ．若质子的速度v ′＞v ，它将向上偏转，其运动轨迹是圆弧线D ．无论何种带电粒子（不计重力），只要都以速度v 射入都不会发生偏转4．如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°．一电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出。
电子质量为m 、电荷量为e ，不计电子重力，下列说法正确的是（ ）A ．磁场方向垂直纸面向里 B．磁感应强度大小为3eRC．电子在磁场中的运动时间为3RvD ．若电子速率变为3v，仍要从C 点射出，磁感应强度大小应变为原来的3倍5．如图所示，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。
两通电电线在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( )A ．B 竖直向上 B ．B 水平向右 C水平向右 D竖直向上 6．如图所示，总长为L 、通有电流I 的导线，垂直磁场方向置于宽度为x 、磁感应强度为B 的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为( )A ．BILB ．BIxC ．BI(L －x)D ．BI(L ＋x)7．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水．如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看( )A ．液体将顺时针旋转B ．液体将逆时针旋转C ．若仅调换N 、S 极位置，液体旋转方向不变D ．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变8．M 点是位于圆形匀强磁场边界的一个粒子源，可以沿纸面向磁场内各个方向射出带电荷量为q 、质量为m 、速度大小相同的粒子，如图所示。
人教版高中物理选修31磁场专项练习和解析
选修3-1磁场专项练习2一．选择题（共7小题）1．（2019•上海）如图，通电导线MN及单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向（）A．向左B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里解：金属线框abcd放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框abcd左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况．若MN中电流突然减小时，穿过线框的磁通量将减小．根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框abcd感应电流方向为顺时针，再由左手定则可知，左边受到的安培力水平向右，而左边的安培力方向也水平向右，故安培力的合力向右．故B正确，ACD错误．故选B 2．（2009•广东）表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（）A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到达地面时的动能及B的大小无关C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D．B很大时，滑块可能静止于斜面上解答：解：小滑块受力如图所示；A、F洛=QVB，滑动摩擦力F=μFN=μ（mgcosθ+QvB），随速度增加而变大，A错误．B、若滑块滑到底端已达到匀速运动状态，摩擦力F=mgsinθ=μ（mgcos θ+QvB），则v=（﹣cosθ），可看v随B的增大而减小，B越大滑块动能越小；若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态，则B越大时，滑动摩擦力F越大，滑块克服阻力做功越多，由动能定理可知，滑块到达斜面底端的速度越小，动能越小，B错误．C、滑块沿斜面向下运动，由左手定则可知，洛伦兹力垂直于斜面向下，故C正确；D、滑块之所以开始能动，是因为重力的沿斜面的分力大于摩擦力，B 很大时，一旦运动，不会停止，最终做匀速直线运动，故D错误．故选C．3．（2019•西城区模拟）如图所示，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（ B ）A．B．C．D．4．（2009•金山区二模）如图所示，矩形线框abcd，及条形磁铁的中轴线位于同一平面内，线框内通有电流I，则线框受磁场力的情况（）A．ab和cd受力，其它二边不受力B．ab和cd受到的力大小相等方向相反C．ad和bc受到的力大小相等，方向相反D．以上说法都不对解：A、各边都处在磁场中，各边电流方向都及磁场方向不平行，都受到安培力的作用，故A错误；B、ab边所处位置磁感应强度大，cd 边所处位置磁感应强度小，而两边电流大小相等，由F=BILsinθ可知两边所受安培力不相等，故B错误；C、ad边及bc边关于条形磁铁对称，它们所处的磁场强度大小相等，两边长度及电流大小相等，由F=BILsinθ可知，两边所受安培力大小相等，由左手定则可知安培力的方向相同，故C错误；D、由上可知，故D正确，5．（2019•宿州一模）如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2．今有一个质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线．则以下说法正确的是（）A．电子的运行轨迹为PDMCNEP B．电子运行一周回到P用时为T=C．B1=4B2 D．B1=2B2解：A、根据左手定则可知：电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以电子的运行轨迹为PDMCNEP，故A正确；B、电子在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场B2中运动半个周期，所以T=+，故B错误；C、由图象可知，电子在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半，根据r=可知，B1=2B2，故C错误，D正确．故选：AD．6．（2019•海南）空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是（）A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大解：A、入射速度不同的粒子，若它们入射速度方向相同，则它们的运动也一定相同，虽然轨迹不一样，但圆心角却相同．故A错误；B、在磁场中半径，运动圆弧对应的半径及速率成正比，故B正确；C、在磁场中运动时间：（θ为转过圆心角），虽圆心角可能相同，但半径可能不同，所以运动轨迹也不同，故C错误；D、由于它们的周期相同的，在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角也一定越大．故D正确；故选：BD二．解答题（共5小题）7．（2019•南充一模）如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，及水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆及B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向上的拉力作用，拉力大小为0.4mg，已知小环的带电荷量为q，问（sin37°≈0.6；cos37°≈0.8）（1）小环带什么电？（2）小环滑到P处时的速度多大？解：（1）环所受洛伦兹力及杆垂直，只有洛伦兹力垂直于杆向上时，才能使环向上拉杆，由左手定则可知环带负电．（2）设杆拉住环的力为T，由题可知：T=0.4mg在垂直杆的方向上对环有：qvB=T+mgcos37°即qvB=0.4mg+0.8mg解得：答：（1）小环带负电；（2）小环滑到P处时的速度为：．8．（2019•西城区模拟）如图，一根绝缘细杆固定在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，及水平方向成θ角．杆上套一个质量为m、电量为+q的小球．小球及杆之间的动摩擦因数为μ．从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动．设磁场区域很大，杆很长．已知重力加速度为g．求：（1）定性分析小球运动的加速度和速度的变化情况；（2）小球在运动过程中最大加速度的大小；（3）小球在运动过程中最大速度的大小．解：（1）由于洛伦兹力作用下，导致压力减小，则滑动摩擦力也减小，所以加速度增加，当洛伦兹力大于重力的垂直于杆的分力时，导致滑动摩擦力增大，从而出现加速度减小，直到处于受力平衡，达到匀速直线运动．因此小球先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动．（2）当杆对小球的弹力为零时，小球加速度最大．小球受力如图1所示根据牛顿第二定律mgsinθ=ma解得：a=gsinθ（3）当小球所受合力为零时，速度最大，设最大速度为vm小球受力如图2所示根据平衡条件qvmB=N+mgcosθmgsinθ=f滑动摩擦力f=μN解得：答：（1）先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动；（2）小球在运动过程中最大加速度的大小gsinθ；（3）小球在运动过程中最大速度的大小为．9．质量m=1.0×10﹣4kg的小物体，带有q=5×10﹣4C的电荷，放在倾角为37°绝缘光滑斜面上，整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止下滑，滑到某一位置时，开始离开斜面，斜面足够长，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8求：（1）物块带何种电荷；（2）物块离开斜面时的速度；（3）物块在斜面上滑行的最大距离．解：（1）由题意可知：小滑块受到的安培力垂直斜面向上．根据左手定则可得：小滑块带负电．（2）当物体离开斜面时，弹力为零，因此有：Bqv=mgcosα，故．故物块离开斜面时的速度为3.2m/s．（3）由于斜面光滑，物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动，故有：v2=2al mgsinθ=ma所以代人数据解得：l≈0.85m．故物块在斜面上滑行的最大距离为：l≈0.85m．10．（2019•天津）在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点及x轴正方向成60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求（1）M、N两点间的电势差U MN；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．解：（1）粒子在第一象限内做类平抛运动，进入第四象限做匀速圆周运动．设粒子过N点的速度为v，有得：v=2v0粒子从M点到N 点的过程，由动能定理有：解得：（2）粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动（如图所示），半径为O′N，有：解得：（3）由几何关系得：ON=rsinθ设粒子在电场中运动的时间为t1，则有：ON=v0t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为：设粒子在磁场中运动的时间为t2，有：得：运动的总时间为：t=t1+t2即：11．（2019•资阳模拟）如图，xOy平面的第Ⅱ象限的某一区域有垂直于纸面的匀强磁场B1，磁场磁感应强度B1=1T，磁场区域的边界为矩形，其边分别平行于x、y轴．有一质量m=10﹣12kg、带正电q=10﹣7C 的a粒子从O点以速度v0=105m/s，沿及y轴正向成θ=30°的方向射入第Ⅱ象限，经磁场偏转后，从y轴上的P点垂直于y轴射入第Ⅰ象限，P点纵坐标为y P=3m，y轴右侧和垂直于x轴的虚线左侧间有平行于y轴的匀强电场，a粒子将从虚线及x轴交点Q进入第Ⅳ象限，Q 点横坐标x Q=6m，虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2，其磁感应强度大小仍为1T．不计粒子的重力，求：（1）磁场B1的方向及a粒子在磁场B1的运动半径r1；（2）矩形磁场B1的最小面积S和电场强度大小E；（3）如在a粒子刚进入磁场B1的同时，有另一带电量为﹣q的b粒子，从y轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，a、b粒子将发生迎面正碰，求M点纵坐标y M以及相碰点N的横坐标x N．12（2009•天津）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向及x轴的方向夹角为θ．不计空气阻力，重力加速度为g，求（1）电场强度E的大小和方向；（2）小球从A点抛出时初速度v0的大小；（3）A点到x轴的高度h．解答：解：（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，有qE=mg，得到E=重力的方向竖直向下，则电场力方向竖直向上，由于小球带正电，故场强度方向竖直向上．（2）小球做匀速圆周运动，设其设半径为r，由几何关系知 r==小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，设小球做圆周运动的速为v，有qvB=m得v==由速度分解知v0=vcosθ代入得到 v0=（3）根据机械守恒定律，有mgh+= h=将v0，v代入得到h=答：（1）电场强度E的大小为，方向竖直向上；（2）小球从A点抛出时初速度v0=；（3）A点到x轴的高度h=．第 11 页。
2019-2020学年高中物理选修3-1《3.2磁感应强度》测试卷及答案解析
2019-2020学年高中物理选修3-1《3.2磁感应强度》测试卷
一．选择题（共23小题）
1．下列说法中正确的是（）
A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：测出一小段通电导线受到的磁场力F，与该导线的长度L、以及通过的电流I，根据B ＝可算出该点的B
B．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零
C．磁感应强度B ＝只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与B、I、L以及通电电线在磁场中的方向无关
D．放置在磁场中的1m长的导线，通以1A的电流，受力为1N，该处的磁感应强度大小为1T
2．磁感应强度的单位是特斯拉（T），与它等价的是（）
A ．
B ．
C ．
D ．
3．关于磁感应强度，正确的说法是（）
A．根据定义式B ＝，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
B．磁感应强度B是矢量，方向与电流所受安培力的方向相同
C．磁感应强度B是矢量，方向与该点的小磁针静止时N级所指的方向一致
D．在某一磁场中，同一点的B是相同的，不同点的B一定不同
4．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20cm，通电电流I＝0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感强度为（）
A．零
B．10T，方向竖直向上
C．0.1T，方向竖直向上
D．10T，方向肯定不沿竖直向上方向
5．在磁感应强度大小为B0，方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（）
第1 页共30 页。
人教版高中物理选修3-1 第三章 磁场 测试含答(详细解析)
绝密★启用前人教版高中物理选修3-1 第三章磁场测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()A．竖直向上B．方向垂直于ad斜向上C．方向垂直于bc斜向上D．为零2.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小3.如图是电磁铁工作原理的示意图，由线圈、电源、开关和滑动变阻器等器材组成，P为滑动变阻器的滑片．闭合S，铁钉被吸附起来．下列分析正确的是()A．增加线圈匝数，被吸附的铁钉减少B．调换电源正负极，铁钉不能被吸附C．P向a端移动，被吸附的铁钉增多D．P向b端移动，被吸附的铁钉增多4.如图所示，A为一水平放置的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外5.关于磁感线的描述，下列哪些是正确的()A．磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止B．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向螺线管的南极C．磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向D．通电直导线的磁感线分布是以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组等间距同心圆6.如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针. 现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则()A．小磁针保持不动B．小磁针的N将向下转动C．小磁针的N极将垂直于纸面向里转动D．小磁针的N极将垂直于纸面向外转动7.运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用．如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图．现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表而垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这束质子在进入地球周围的空间将（）A．竖直向下沿直线射向地面B．向东偏转C．向西偏转D．向北偏转8.一根通有电流强度为I的直铜棒MN，用软导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向、电流方向如图所示，此时悬线中的张力大于零而小于直铜棒的重力．下列哪些情况下，悬线中的张力可能等于零()A．不改变电流方向，适当减小电流的大小B．不改变电流方向，适当增加电流的大小C．不改变电流方向，适当减小磁感应强度BD．使原来的电流反向，适当减小磁感应强度B9.利用质谱仪可以分析同位素，如图所示，电荷量均为q的同位素碘131和碘127质量分别为m1和m2，从容器A下方的小孔S1进入电势差为U的电场，初速度忽略不计，经电场加速后从S2射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上．则照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为()A．B．C．D．10.如图所示，一足够长的直角绝缘粗糙斜面静止放置在水平地面上，一质量为m的物体从斜面顶端由静止开始下滑．现给物体带上一定量的正电荷，且保证物体所带电荷量保持不变，在空间中加入垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间逐渐增大，物体在斜面上下滑的过程中，斜面相对地面一直保持静止，则下列说法中正确的是()A．物体一直沿斜面向下做加速运动B．斜面与地面间的静摩擦力始终保持不变C．斜面相对地面一直有水平向右的运动趋势D．地面对斜面的静摩擦力方向先水平向左后水平向右11.如图所示，无限长导线，均通以恒定电流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则选项图中O处磁感应强度和题图中O处磁感应强度相同的是()A．B．C．D．12.如图所示，平行板电容器内存在匀强电场，电容器下极板下方区域存在一定宽度的匀强磁场．质量相等的一价和三价正离子从电容器上极板进入电场(初速度可忽略不计)．经电场加速后，穿过下极板进入匀强磁场区域，已知一价正离子从磁场边界射出时速度方向偏转了30°，则一价正离子和三价正离子在磁场中运动的半径之比及速度方向偏转的角度之比分别为()A．∶11∶2B． 3∶11∶2C． 1∶1∶3D． 2∶31∶13.一直导线中通以恒定电流置于匀强磁场中，关于直导线中的电流方向、磁场方向和直导线所受安培力方向三者间的关系，下列说法正确的是()A．当安培力和电流方向一定时，磁场方向就一定B．当安培力和磁场方向一定时，电流方向就一定C．当磁场方向和电流方向一定时，安培力方向就一定D．电流方向、磁场方向、安培力方向三者必定两两垂直14.在国际单位制中，“安培”的定义是：截面可忽略的两根相距1 m的无限长平行直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10－7N，则每根导线中的电流为I“安培”，由此可知，在距离通以1 A电流的无限长直导线1 m处的磁感应强度的大小为()A． 1 TB． 2×10－7TC． 1×10－7TD． 4×10－7T15.王爷爷退休后迷上了信鸽比赛，他饲养的信鸽小雪通体雪白，血统优秀，多次在“放飞—返回”比赛中获第一名．不知道让多少人羡慕！王爷爷也很得意，为奖励小雪，王爷爷给它戴上一个非常漂亮的磁性头套．这样做对小雪在比赛中将()A．不会影响它的导航B．不利于它的导航C．有助于它的导航D．不能确定是否会最影响它的导航第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.霍尔元件可以用来检测磁场及其变化．图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图．由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，直导线通有垂直纸面向里的电流，测量原理如图乙所示，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好．(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍尔元件________(填“前表面”或“后表面”)电势高；(2)在图乙中画线连接成实验电路图；(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，还必须测量的物理量有________(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B＝________.三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)17.如图所示, 匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，一倾角为α=的光滑斜面上,静止一根长为L=1 m，重G=3 N，通有电流I=3 A的金属棒.求：（1）匀强磁场的磁感应强度大小；（2）导体棒对斜面的压力大小.18.如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两轨道之间的距离L＝0.50 m．一根质量m＝0.20 kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中．在导轨的上端接有电动势E＝36 V、内阻r＝1.6 Ω的直流电源和电阻箱R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，重力加速度g＝10 m/s2.(1)若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R1＝2.0 Ω时，金属杆ab静止在轨道上．①如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；②如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；(2)如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B＝0.40 T的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R2＝3.4 Ω时，金属杆ab仍保持静止，求此时金属杆ab受到的摩擦力F f大小及方向．19.如图所示，在直角坐标系的原点O处有一放射源，向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带电粒子．在放射源右边有一很薄的挡板，挡板与xOy平面交线的两端M、N与原点O 正好构成等腰直角三角形．已知带电粒子的质量为m，带电量为q，速度为，MN的长度为L．（不计带电粒子的重力）（1）若在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场，要使y轴右侧所有运动的粒子都能打到挡板MN 上，则电场强度E0的最小值为多大？在电场强度为E0时，打到板上的粒子动能为多大？（2）若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，磁场的磁感应强度不能超过多少？（用m、、q、L表示）若满足此条件，放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边？答案解析1.【答案】D【解析】若通以逆时针方向的电流，根据左手定则可知：各边所受的安培力如图所示：由公式F＝BIL得出各边的安培力的大小，从而得出安培力大小与长度成正比，因而两直角边的安培力与斜边的安培力等值反向．所以线圈所受磁场力的合力为零．故D正确，A、B、C错误．2.【答案】A【解析】导体棒受力如图所示，A、棒中电流I变大，θ角变大，故A正确；B、两悬线等长变短，θ角不变，故B错误；C、金属棒质量变大，θ角变小，故C错误；D、磁感应强度变大，θ角变大，故D错误；故选A．3.【答案】C【解析】当增加线圈的匝数时，导致线圈的磁场增加，则被吸附的铁钉增多，故A错误；当调换电源正负极，导致线圈的磁性方向相反，但仍有磁性，因此铁钉仍能被吸附，故B错误；当P向a 端移动，导致电路中电流增大，那么被吸附的铁钉增多，若P向b端移动，电路中电流减小，则被吸附的铁钉减少，故C正确，D错误．4.【答案】C【解析】橡胶盘带负电荷转动后产生环形电流，由左手定则可以确定导线受力方向为水平向里．5.【答案】C【解析】磁感线在磁体的内部从S极指向N极，在磁体的外部从N极指向S极，A错误；在磁体内部的小磁针的N极指向磁体的N极，B错误；磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，C正确；通电直导线的磁感线分布是以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组不等间距同心圆，D错误．6.【答案】C【解析】由安培定则知，通电直导线在下方产生的磁场方向垂直纸面向里，而磁场方向即小磁针静止时N极指向，故小磁针N极会垂直纸面向里转动，选项C正确，其余错误．7.【答案】B【解析】质子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转，故B正确，A、C、D错误．8.【答案】B【解析】铜棒开始受重力、向上的安培力、软导线的拉力处于平衡．不改变电流方向，适当减小电流的大小，根据F＝BIL知，安培力减小，则悬线的张力变大．故A 错误．不改变电流方向，适当增加电流的大小，根据F＝BIL知，安培力增大，则悬线的张力会变为零．故B正确．不改变电流的方向，适当减小磁感应强度，根据F＝BIL知，安培力减小，悬线的张力变大．故C错误．使原来电流反向，安培力反向，则拉力增大．故D错误．9.【答案】C【解析】由洛伦兹力提供向心力，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为R，则有：Bqv＝m即由此可得R＝它们的距离之比为，故C正确，ABD错误．10.【答案】C【解析】物体带正电，因下滑产生速度，根据左手定则可知受到洛伦兹力垂直斜面向下，导致压力增大，小物块受到的摩擦力增大，则当滑动摩擦力等于重力的下滑分力后，随磁感应强度的增大，洛伦兹力增大，则物体做减速运动，故A错误；以物块和斜面组成的整体为研究对象，由于开始时物块沿斜面向下做加速运动，所以可知，整体沿水平方向必定受到地面向左的摩擦力，而由A的分析可知，物块速度增大时受到的洛伦兹力增大，则根据受力分析可知物块受到斜面的支持力增大，受到的摩擦力逐渐增大，所以摩擦力由于支持力的合力一定增大；根据摩擦力与支持力的关系f＝μF N可知，摩擦力与支持力的合力的方向不变．然后根据牛顿第三定律可知，物块对斜面的压力与摩擦力的合力也方向不变，大小随物块速度的增大而增大，以斜面为研究对象，开始时受到竖直向下的重力、地面的竖直向上的支持力、物块对斜面的压力与摩擦力、地面对斜面的摩擦力，物块对斜面的压力与摩擦力的合力方向不变，大小随物块速度的增大而增大，则该力沿水平方向的分量随物块速度的增大而增大，根据沿水平方向受力平衡可知，地面对斜面的摩擦力也一定方向不变，始终向左，大小随物块速度的增大而增大，故B、D错误，C正确．11.【答案】A【解析】由题意可知，题图中O处磁感应强度的大小是其中一段在O点的磁场大小2倍，方向垂直纸面向里；A图中根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线产生的磁场叠加为零，则剩余的两段通电导线产生的磁场大小是其中一段的在O点磁场的2倍，且方向垂直纸面向里，故A正确；同理，B图中四段通电导线在O点的磁场是其中一段在O点的磁场的4倍，方向是垂直纸面向里，故B错误；由上分析可知，C图中右上段与左下段产生磁场叠加为零，则剩余两段产生磁场大小是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故C错误；与C选项分析相同，D图中四段在O点的磁场是其中一段在O点产生磁场的2倍，方向垂直纸面向外，故D错误．12.【答案】A【解析】离子在电场中加速，根据动能定理得，qU＝mv2，在磁场中做匀速圆周运动时：qvB＝m，解得：R＝，又m1∶m2＝1∶1，q1∶q2＝1∶3，则R1∶R2＝∶1.设磁场区域的宽度为d，离子从磁场边界射出时速度方向偏转的角度为θ，则有sinθ＝，因为R1∶R2＝∶1，θ1＝30°，则有＝解得：θ2＝60°，则θ1∶θ2＝1∶2，故A正确，B、C、D错误．13.【答案】C【解析】根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，那么安培力方向始终垂直于通电直导线与磁场所决定的平面，故A、B、D错误，C正确．14.【答案】B【解析】由题知：将其中一根导线看作场源电流，另一根看作是电流元，电流元的电流为1 A，长度为L＝1 m，所受磁场力大小为F＝2×10－7N，则在距离通以1 A电流的无限长直导线1 m处的磁感应强度的大小为B＝＝2×10－7T.15.【答案】B【解析】鸽子体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向，由题意知，给信鸽戴上一个非常漂亮的磁性头套，由此可见，小磁铁产生的磁场干扰了信鸽的飞行方向，从而不能辨别方向．.故B正确，A、C、D错误．16.【答案】(1)前表面(2)如解析图所示(3)电压表读数U，电流表读数I【解析】(1)磁场由通电直导线产生，根据安培定则，霍尔元件处的磁场方向向下；霍尔元件内的电流向右，根据左手定则，安培力向内，载流子是负电荷，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较高．(2)变阻器控制电流，用电压表测量电压，电路图如图所示：(3)设前、后表面的距离为d，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有：q＝qvB根据电流微观表达式，有：I＝neSv＝ne(dh)v联立解得：B＝故还必须测量的物理量有：电压表读数U，电流表读数I.17.【答案】（1）T（2）6 N【解析】（1）由左手定则知金属棒受水平向右的安培力，对金属棒进行受力分析，运用合成法，如图:由平衡条件得：F安=BIL=G tanα则（2）由上图，根据三角函数关系知：18.【答案】(1)①0.30 T②0.24 T垂直于轨道平面斜向下(2)0.24 N沿轨道平面向下【解析】(1)①设通过金属杆ab的电流为I1，根据闭合电路欧姆定律可知：I1＝E/(R1＋r)设磁感应强度为B1，由安培定则可知金属杆ab所受安培力沿水平方向，金属杆ab受力如图所示．对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B1I1L＝mg tanθ解得：B1＝＝0.30 T②根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆ab受力如图所示．设磁感应强度的最小值为B2，对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B2I1L＝mg sinθ解得：B2＝＝0.24 T根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下．(2)设通过金属杆ab的电流为I2，根据闭合电路欧姆定律可知：I2＝E/(R2＋r)假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿轨道平面向下，根据共点力平衡条件有：BI2L＝mg sinθ＋F f解得：F f＝0.24 N结果为正，说明假设成立，摩擦力方向沿轨道平面向下．19.【答案】（1）（2）【解析】（1）由题意知，要使y轴右侧所有运动粒子都能打在MN板上，其临界条件为：沿y轴方向运动的粒子做类平抛运动，且落在M或N点．则MO′=L=①加速度a=②OO′=L=at2③解①②③式得E0=④由动能定理知qE0×L=E k﹣⑤解④⑤式得：E k=（2）由题意知，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，粒子轨迹直径的最小值为MN板的长度L．R0=L=B0=放射源O发射出的粒子中，打在MN板上的粒子的临界径迹如图所示．因为OM=ON，且OM⊥ON所以OO1⊥OO2所以⊥所以放射源O放射出的所有粒子中只有打在MN板的左侧．。
人教版高中物理选修3-1第三章磁场综合测试题答案及详解
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第三章磁场综合测试题答案及详解本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．答案：ABD解析：只有当通电导线和磁场平行时，才不受安培力的作用，而A、D中导线均与磁场垂直，B中导线与磁场方向夹角为60°，因此受安培力的作用，故正确选项为A、B、D.2．答案：D解析：因为带电小球静止，所以不受磁场力的作用．3．答案：A解析：用双线绕成的螺丝管，双线中的电流刚好相反，其在周围空间产生的磁场相互抵消，所以螺线管内部磁感应强度为零．4．答案：C解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩……如此周而复始，形成弹簧上下跳动．正确答案为C.5．答案：A解析：离导线越远磁感应强度越小，电子的轨道半径越大．6．答案：A解析：由于m甲∶m乙＝4∶1，q甲∶q乙＝2∶1，v甲∶v乙＝1∶1，故R甲∶R乙＝2∶1.由于带电粒子只受洛伦兹力的作用，而洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力，由左手定则判断，甲、乙所受洛伦兹力方向相反，则可判断，A选项正确．7．答案：ABD解析：当磁场方向垂直斜面向下时，据平衡条件知在沿斜面方向上mg sin30°＝BIL所以B＝mg2IL，因此选项A正确；当磁场方向竖直向下时，由左手定则知安培力应水平向左，直导体受力如图所示．由平衡条件知在沿斜面方向上mg sin30°＝BIL cos30°所以B ＝mg3IL，故选项B 正确；若磁感应强度垂直斜面向上，由左手定则知安培力应沿斜面向下，这样直导体不可能静止在斜面上，所以选项C 不正确；若B 水平向左，由左手定则知，安培力方向应竖直向上，此时若满足BIL ＝mg ，即B ＝mgIL，则直导体仍可静止在斜面上，所以D 选项正确．8．答案：ACD解析：各粒子做圆周运动的周期T ＝2πmqB，根据粒子的比荷大小可知：T 1＝T 2<T 3，故A正确；由于r 1>r 2>r 3结合r ＝m vqB及粒子比荷关系可知v 1>v 2>v 3，故B 错误；粒子运动的向心加速度a ＝q v Bm，结合各粒子的比荷关系及v 1>v 2>v 3可得：a 1>a 2>a 3，故C 正确；由图可知，粒子运动到MN 时所对应的圆心角的大小关系为θ1<θ2<θ3，而T 1＝T 2，因此t 1<t 2，由T 2<T 3，且θ2<θ3，可知t 2<t 3，故D 正确．9．答案：ABD解析：带负电小球由槽口下滑到P 点的过程中，磁场力不做功，支持力不做功，只有重力做功．小球在P 点受磁场力方向竖直向上．根据机械能守恒mgR ＝12m v 2v ＝2gR在P 点N ＋Bq v －mg ＝m v 2RN ＝3mg －qB 2gRM 对地面压力N ′＝Mg ＋N ＝(M ＋3m )g －qB 2gR 当qB 2gR ＝2mg 时N ′＝(M ＋m )g 当qB 2gR ＝3mg 时N ′＝Mg 选项A 、B 、D 正确． 10．答案：CD解析：在A 图中刚进入复合场时，带电小球受到方向向左的电场力、向右的洛伦兹力、竖直向下的重力，在重力的作用下，小球的速度要变大，洛伦兹力也会变大，所以水平方向受力不可能总是平衡，A 选项错误；B 图中小球要受到向下的重力、向上的电场力、向外的洛伦兹力，小球要向外偏转，不可能沿直线通过复合场，B 选项错误；C 图中小球受到向下的重力、向右的洛伦兹力、沿电场方向的电场力，若三力的合力恰好为零，则小球将沿直线匀速通过复合场，C 正确；D 图中小球只受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力可以沿直线通过复合场，D 正确．第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、填空题(共4小题，每小题5分，共20分．把答案直接填在横线上)11．答案：由安培定则判定答案如下图所示．12．答案：竖直向下 垂直纸面向里 E 2ghgB2πEgB ＋32h g 22gh π13．答案：0.5T解析：金属杆偏离竖直方向后受力如图所示，杆受重力mg ，绳子拉力F 和安培力F 安的作用，由平衡条件可得：F sin30°＝BIL ① F cos30°＝mg ②①②联立，得mg tan30°＝BIL∴B ＝mg tan30°IL＝0.5T14．答案：速度，荷质比解析：由直线运动可得：qE ＝qB v 进而可知：v ＝EB，可得速度相同，再由在后面只有磁场空间内半径相同，可得mq相同．三、论述·计算题(共5小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．答案：11V解析：ab 棒受到的安培力：F ＝BIL ＝0.04N 所以I ＝2A I 总＝3AE ＝I 总(r ＋R ·R abR ＋R ab)＝11V .16．答案：P ＝BIa解析：将原图的立体图改画成从正面看的侧视图，如图所示，根据左手定则判断出电流受力方向向右．F ＝BIh ，P ＝F S ＝F ah ＝BIh ah ＝BIa点评：本题的物理情景是：当电流I 通过金属液体沿图中方向向上时，电流受到磁场的作用力，这个磁场力即为驱动液态金属流动的动力，由于这个驱动力而使金属液体沿流动方向产生压强．17．答案：(1)轨迹图见解析(2)2L (L 2＋d 2)2mU q解析：(1)作粒子经电场和磁场中的轨迹图，如图(2)设粒子在M 、N 两板间经电场加速后获得的速度为v ，由动能定理得：qU ＝12m v 2①粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r ，则：q v B ＝m v 2r②由几何关系得：r 2＝(r －L )2＋d 2③ 联立求解①②③式得：磁感应强度B ＝2L (L 2＋d 2)2mUq .18．答案：(1)6×10－3J (2)0.6m解析：(1)从M →N 过程，只有重力和摩擦力做功．刚离开N 点时有 Eq ＝Bq v即v ＝E /B ＝42m/s ＝2m/s.根据动能定理mgh －W f ＝12m v 2所以W f ＝mgh ＋12m v 2＝1×10－3×10×0.8－12×1×10－3×22＝6×10－3(J)．(2)从已知P 点速度方向及受力情况分析如附图由θ＝45°可知 mg ＝Eq f 洛＝2mg ＝Bq v p所以v P ＝2mg Bq ＝2EB＝22m/s.根据动能定理，取M →P 全过程有mgH －W f －Eqs ＝12m v 2P求得最后结果s ＝mgH －W f －12m v 2PEq＝0.6m.19．答案：(1)3.46m (2)1.53s解析：(1)设垒球在电场中运动的加速度为a ，时间为t 1，有：qE ＝ma h ＝12at 21 d ＝v 0t 1代入数据得：a ＝50m/s 2，t 1＝35s ，d ＝23m ＝3.46m(2)垒球进入磁场时与分界面夹角为θtan θ＝at 1v 0＝3，θ＝60°进入磁场时的速度为v ＝v 0cos θ＝20m/s设垒球在磁场中做匀速圆周运动的半径为R由几何关系得：R ＝dsin θ＝4m又由R ＝m v qB ，得B ＝m vqR＝10T球在磁场中运动时间为：t 2＝360°－2×60°360°TT ＝2πm qB ，故t 2＝4π15s运动总时间为：t ＝2t 1＋t 2＝1.53s。
2019-2020学年高中物理选修3-1《第3章磁场》测试题及答案解析
2019-2020学年高中物理选修3-1《第3章磁场》测试题
一．选择题（共7小题，满分7分，每小题1分）
1．（1分）关于磁化和退磁，以下说法不正确的是（）
A．铁磁性物质是由已经磁化的小区域组成，这些小区域叫做磁畴
B．当各个磁畴的磁化方向杂乱无章时，物体对外不显磁性，当排列方向有序时，对外显示磁性
C．磁化的过程是使各个磁畴的磁化方向取向趋于一致的过程
D．退磁是各个磁畴的磁性消失的过程
2．（1分）如图所示，矩形线圈abcd处在一个很大的匀强磁场中，电流以恒定大小沿abcda 方向通过线圈，磁场的感线方向与线圈的中心轴OO′垂直．线圈只在磁场对电流的安培的作用下绕轴OO′转动，当线圈的角速度最小时（）
A．通过线圈的磁通量最小，线圈所受的安培力矩最大
B．通过线圈的磁通量最大，线圈所受的安培力矩最小
C．通过线圈的磁通量最小，线圈所受的安培力矩最小
D．通过线圈的磁通量最大，线圈所受的安培力矩最大
3．（1分）下列图中，能正确表示直线电流的方向与其产生的磁场方向间关系的是（）
A ．
B ．
C ．
D ．
4．（1分）如图所示，在“研究影响通电导体所受磁场力的因素”的实验中，要使导体棒的
第 1 页共45 页。
高中物理选修3-1《磁场》测试卷及答案解析
2019-2020学年高中物理选修3-1《磁场》测试卷参考答案与试题解析一．选择题（共43小题）1．关于磁场的说法，正确的是（）A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极B．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质C．磁铁与磁铁之间的相互作用是通过磁场发生的。
通电导体与通电导体之间的相互作用是通过电场发生的D．磁铁周围只有在磁极与磁极、磁扱和电流发生作用时才有磁场【分析】小磁针放在该处静止时北极所指的方向为北极，磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质，磁感线是描述磁场分布而假想的；磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向；磁感线是闭合曲线，磁体外部磁感线是从N极到S 极，而内部是从S极到N极；【解答】解：A、小磁针放在该处静止时北极所指的方向为北极，即指北的磁极叫北极，指南的磁极叫南极。
故A错误。
B、磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质，故B正确；C、磁铁之间的相互作用是通过磁场发生的，通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，故C错误；D、磁铁的周围存在磁场，在没有磁极与磁极，磁极和电流发生作用时也有磁场，故D错误；故选：B。
【点评】本题考查了磁感线的引入的原因和特点、磁场的性质。
磁场是看不见，摸不着的，但磁场是客观存在的，可以利用磁感线掌握磁场的基本性质。
2．下列关于磁场的说法中，正确的是（）A．只有磁铁周围才存在磁场B．磁场是假想的，不是客观存在的C．通电螺线管的磁感线从北极出来，终止于南极，是一条不闭合的曲线D．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用【分析】磁体周围存在着磁场，磁场对放入磁场中的磁体有力的作用，为了描述磁场的性质而引入了有方向的曲线，称为磁感线．【解答】解：A、磁场存在于磁体周围和电流周围，故A错误；B、磁场是实际存在的，不是假想的，磁感线是假想的，故B错误；C、磁通电螺线管的磁感线从北极出来，终止于南极，是一条闭合的曲线，C错误；D、磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用，D正确。
2019-2020学年高中物理章末测评3磁场(含解析)粤教版选修3-1
章末综合测评（二）磁场（时间：90分钟分值：100分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1〜7题只有一项符合题目要求，第8〜12题有多项符合题目要求•全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1 •如图所示，螺线管、蹄形铁芯，环形导线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针N 极（黑色的一端）的指向错误的是（）A. 小磁针a N极的指向B. 小磁针b N极的指向C. 小磁针c N极的指向D. 小磁针d N极的指向A [小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向，即磁感线的切线方向. 根据安培定则，蹄形铁芯被磁化后右端为N极，左端为S极，小磁针c指向正确；通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似，内部磁场向左，外部磁场向右，所以小磁针b指向正确，小磁针a指向错误;环形电流形成的磁场左侧应为S极，故小磁针d指向正确，故选 A.]2. 在同一平面上有a、b、c三根等间距平行放置的长直导线，依次通有电流强度大小为1 A、2 A和3 A的电流，各电流的方向如图所示，则导线b所受的合力方向是（）a b cL A 2 A 3 AA. 水平向左B. 水平向右C. 垂直纸面向外D. 垂直纸面向里A [根据通有反向电流的导线相互排斥，可知b受到a的排斥力，同时受到c的排斥力；a的电流大小小于c的电流大小，则c对b的电场力大于a对b的电场力，可知导线b所受的合力方向水平向左.故A正确，B C D错误.]3. 如图所示，竖直面内的导体框ABCD所在平面有水平方向的匀强磁场，APIBC, / B=/ C-60°, AB= CD= 20 cm, BC= 40 cm.若磁场的磁感应强度为0.3 T，导体框中通入图示方向的5A电流，则该导体框受到的安培力（）C [力是矢量，三段导体在磁场中受到的安培力的合力与所以根据左手定则可知，导体框受到的安培力的方向垂直于AD段的长度L= BO 2BP^40 cm— 2X 20 cmx cos 60°= 20 cm= 0.2 m 安培力的大小F= BIL=0.3 X 5X 0.2 = 0.3 N.故C正确，A、B D错误.]4. 某空间存在匀强磁场和匀强电场. 一个带电粒子（不计重力）以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是（）A. 磁场和电场的方向B.磁场和电场的强弱C [由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速直线运动，即Eq= qvB,则v = g,若仅撤除电场，粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意，对磁场与电场的方向以及强弱程度都要有要求，但是对电性和电量无要求，根据F= qvB可知，洛伦兹力的方向与速度方向有关，故对入射时的速度也有要求，故选 C.]5. 实验室常用到磁电式电流表.其结构可简化为如图所示的模型，最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，00线圈的转轴.忽略线圈转动中的摩擦.当静止的线圈中突然通有如图所示方向的电流时，顺着00向看，（）A. 线圈保持静止状态B. 线圈开始沿顺时针方向转动A.大小为0.6 方向沿B.大小为0.6 方向沿C.大小为0.3 N, 方向沿D.大小为0.3 方向沿PA方向AP方向PA方向BC方向AD段受到的安培力是等效的,AD的方向向下，即沿PA方向;C.粒子的电性和电量D.粒子入射时的速度X X X X X XC. 线圈开始沿逆时针方向转动D. 线圈既可能顺时针方向转动，也可能逆时针方向转动B [由左手定则知线圈的左边受力向上，右边受力向下，故线圈开始沿顺时针方向转动，A C、D错误，B正确.]6. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引（；H）和a粒子（2He），比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大速度的大小，有A. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度也较大B. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度较小C. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度也较小D. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度较大B [带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据T= ，知氚核（1b）qB的质量与电量的比值大于a粒子（2He）的，所以氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交、、v2qBr 一 1 2q2BV 、流电源的周期较大，根据qvB= ny得，最大速度v = -^，则最大动能E<m= ?mv= ，氚核3 1 1的质量是a粒子的4倍，氚核的电量是a粒子的2倍，则氚核的最大动能是a粒子的3倍，即氚核的最大动能较小，故B正确，A、C D错误.]7. 如图是质谱仪的原理图，若速度相同的同一束粒子沿极板P、F2的轴线射入电磁场区域，由小孔S o射入右边的偏转磁场B中，运动轨迹如图所示，不计粒子重力.下列相关说法中正确的是（）出.如果用同一回旋加速器分别加速氚核A. 该束带电粒子带负电K ITW M ft 14 EX K 泡甘卢K胺乳胶片B. 速度选择器的P极板带负电C. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小D [带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电，故A错误；在平行金属板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的P极板带2v mv正电，故B错误；进入B2磁场中的粒子速度是一定的，根据qvB=叶得，r =，知r越大，r qB荷质比q越小，而质量m不一定大，故C错误，D正确.]8. 把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在的区域的磁感线呈弧线，导线中的电流方向由a到b,如图所示.虚线框内有产生以上弧形的磁场源.下列符合要求的是（）AC [条形磁铁外部的磁场从N极指向S极，若左侧是N极则能够满足题意，故A正确; 蹄形磁铁左侧为S极，则磁感线与题图中方向相反，故B错误；根据安培定则可知，通电导线电流垂直纸面向里，可以在上方形成由左向右的磁感线，故C正确；通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，但根据安培定则可知，左侧为S极，右侧为N极，故形成的磁感线方向与图示相反，故D错误.]9. 如图所示的区域共有六处开口，各相邻开口之间的距离都相等，匀强磁场垂直于纸面，不同速度的粒子从开口a进入该区域，可能从b、c、d、e、f五个开口离开，粒子就如同进入“迷宫”一样，可以称作“粒子迷宫”.以下说法正确的是（）A. 从d 口离开的粒子不带电B. 从e、f 口离开的粒子带有异种电荷C. 从b 、c 口离开的粒子运动时间相等D. 从c 口离开的粒子速度是从 b 口离开的粒子速度的 2倍 AD [从d 口离开的粒子不偏转，所以不带电，选项A 正确；根据左手定则，从 e 、f 口一 一 1离开的粒子带有同种电荷，选项 B 错误；从b 口离开的粒子运动时间是 从c 口离开的粒 子运动时间是选项C 错误；从c 口离开的粒子轨道半径是从 b 口离开的粒子轨道半径的 2 倍，因此速度也是 2倍关系，选项 D 正确.]10. 如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L i 、L 2, L i 中的电流方向向左，L 2中的电流方向向上；L i 的正上方有a 、b 两点，它们相对于 L 2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 B 0,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 1 1为3B 0和2^,方向也垂直于纸面向外.则 （）由磁场叠加原理有 B — B -3比B + R =如，联立解得 B = ^B, Ba = 品，所以 正确.] 11 •电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感 应式仪表•如图所示为电磁流量计的示意图，匀强磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大 小为B ;当管中的导电液体流过时，测得管壁上 a 、b 两点间的电压为 U,单位时间（1s ）内流过管道横截面的液体体积为流量（m 3），己知管道直径为 D,则（）A . 流经B . 流经 L 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 112B 0 C. 流经 L 2的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 112B 0 D. 流经 L 2的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 AC [由对称性可知,流经L 1的电流在a 、b 两点产生的磁感应强度大小相等且方向相同,设为B ,流经L 2的电流在a 、b 两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为Ba,A 、CL 1的电流在A.管中的导电液体流速为土U U AD [最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有qvB= qD则v=而故2U D n DUA正确，B错误；流量为Q= vS= BD- n 2 ，故D正确，C错误.]12. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场. 在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球. 0点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、0 d三点在同一水平线上.已知小球所受电场力与重力大小相等. 现将小球从环的a点由静止释放，下列判断正确的是（）A. 小球能越过d点并继续沿环向上运动B. 当小球运动到d点时，不受洛伦兹力C. 小球从a点运动到b点的过程中，电势能减少D. 小球经过c点时速度最大BC [电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”，关于圆心对称的位置（即bc 弧的中点）就是“最低点”，速度最大；由于a、d两点关于新的最高点对称，若从a 点静止释放，最高运动到d点，故A错误；由于bc弧的中点相当于“最低点”，即速度最大，而d点速度最小为零，则不受洛伦兹力，故B正确，D错误；小球从a到b,重力和电场力都做正功，重力势能和电势能都减少，故C正确.]二、非选择题（本题共4小题，共52分）13. （8分）金属滑杆ab连着一弹簧，水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd、efB.管中的导电液体流速为BDC.管中的导电液体流量为BD石D.管中的导电液体流量为n DU■4B上，如图所示，有一匀强磁场垂直于cd与ef所在的平面，磁场方向如图所示，合上开关S,弹簧伸长2 cm,测得电路中的电流为 5 A,已知弹簧的劲度系数为20 N/ m ab的长L= 0.1 m求匀强磁场的磁感应强度的大小是多少？3* —1—7 匸bJ［解析］ab受到的安培力为：F= BIL,根据胡克定律：f = k Ax,由平衡条件得：BIL = k Ax,k Ax 20X 0.02代入数据解得：B= 亍 =5X 01 T= 0.8 T.［答案］0.8 T14. (12分)如图所示是导轨式电磁炮实验装置示意图•两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块(即实验用弹丸)•滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触•电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源•滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B= kl，比例常量k = 2.5 X 10 _6T/A己知两导轨内侧间距L= 1.5 cm，滑块的质量m= 30 g,滑块沿导轨滑行5 m后获得的发射速度v = 3.0 km/s(此过程视为匀加速直线运动).(1) 求发射过程中电源提供的电流强度;⑵若电源输出的能量有4%专换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?2v 5a= = 9X 10 m/s 2s由安培力公式和牛顿第二定律，有F= IBL = kI 2L58.5 X 10 A.1 24% 即：P At X 4%= -m\2v 1 _2［解析］(1)由匀加速运动公式即发射过程中电源提供的电流强度为(2)滑块获得的动能是电源输出能量的58.5 X 10 A发射过程中电源供电时间At=a=3X 10 s所需的电源输出功率为亠战卞x 109 W由功率P = IU ，解得输出电压 U = P ~ 1.2 x 103 V 即发射过程中电源的输出功率为1.0 x 109 W,输出电压为1.2 x 103 V.［答案］(1)8.5 x 105 A (2)1.0 x 109 W 1.2 x 103 V15. (14分)如图甲所示，质量为m 带电量为一q 的带电粒子在t = 0时刻由a 点以初速度V o 垂直进入磁场，1区域磁场磁感应强度大小不变、方向周期性变化如图乙所示里为正方向)，□区域为匀强电场，方向向上；川区域为匀强磁场，磁感应强度大小与I 区域 相同均为B ).粒子在I 区域内一定能完成半圆运动且每次经过mn 的时刻均为舟整数倍，则ill(1) 粒子在I 区域运动的轨道半径为多少? (2)若初始位置与第四次经过 mn 时的位置距离为 x ，求粒子进入川区域时速度的可能值(初始位置记为第一次经过 mn .［解析］ ⑴带电粒子在I 区域做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即”mv 亠十 2 nrV 0T 0解得r =乖或T 0=石T ，r =石.x(2)第一种情况：粒子在川区域运动半径 R=2V 2 qv 2B )=mRqBx解得粒子在川区域速度大小 V 2 = 欝第二种情况:(垂直纸面向2V 0 qv °B 0=mr粒子在川区域运动半径x — 4rR= 2粒子在川区域速度大小V 2=字—2V 0.2m16 . (18分)如图所示，静止于 A 处的离子，经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P 点垂直CN 进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左•静电分析器通道 内有均匀辐射分布的电场，已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为 E 方向如图所示；离子质量为m 电荷量为q ; QN= 2d 、PN= 3d ,离子重力不计.(1) 求加速电场的电压 U(2) 若离子恰好能打在 Q 点上，求矩形区域 QNCI 内匀强电场场强 E )的值.(3) 若撤去矩形区域 QNC ［内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子最终 能打在QN 上，求磁场磁感应强度 B 的取值范围.1 2 ［解析］(1)离子在加速电场中加速，根据动能定理，有qU=㊁mV离子在辐射分布的电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，根据牛顿第二定律，有得 U =*ER(2)离子做类平抛运动 2d = vt 1 23d =尹由牛顿第二定律得 qE = ma(3) 离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有［答案］mv 亠⑴晅或则E )=3ER2d .X X Xv qBv=m r离子能打在QNL h,则既没有从DC边出去也没有从PN边出去，则离子运动轨迹的边界如图I和n.由几何关系知，离子能打在QN±,必须满足:3d<r W2d神马，有31华北大学15方法诒课；还肓清华学窈向所有的父母亲注自己求学之路;衙水容校试卷悄悄的上线了i扫qq领取官岡不首发课程，很寥人我没告诉他期【合员qq专享等你来撩…“*会员升级服务第一拨・清北季则。
2019-2020年人教版高中物理选修3-1：测试卷(六)含答案
高中同步测试卷(六)第六单元磁场和安培力(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半2．为了形象地描述磁场的分布引入了磁感线，磁场中某区域的磁感线如图所示，则下列说法正确的是( )A．a、b两处的磁感应强度的大小相等B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处与放在b处受力大小无法确定3．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有( )A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥4.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，A、B、C、D是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．B、D两点的磁感应强度大小相等B．A、B两点的磁感应强度大小相等C．C点的磁感应强度的值最大D．B点的磁感应强度的值最大5.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动．已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置D和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是( )A．一直变大B．一直变小C．先变大后变小D．先变小后变大6．六根互相绝缘的导线，在同一平面内组成四个相等的正方形，导线中通以大小相同的电流，方向如图所示，在这四个正方形区域中，指向纸面内，磁通量最大的区域是( )A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．Ⅳ7．如图所示，菱形金属框架ABCD各边用粗细均匀的电阻丝折成，已知∠ABC＝120°，各边长度AB＝BC＝CD＝AD＝L，ABC部分长度为L的电阻丝电阻值为r，ADC部分长度为L 的电阻丝电阻值为3r，框架的两端A、C与一电源电动势为E，内阻为r的电源相接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到安培力的合力大小为( )A.23BEL5rB．0C.3BEL5rD.7BEL11r二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．以下说法正确的是( )A．只有两个磁铁相互接触时，才能发生相互作用B．把一根条形磁铁从中间折断，则被分开的两部分只有N极或只有S极C．指南针能指南与地球的磁场有关D．人们代步的电动自行车中存在磁体9．如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是( )A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束10．如图所示的装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是( )A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动11．斜面倾角为θ，一条形磁铁静止在斜面上，若在磁铁上方中心位置固定一导体棒，在导体棒中通以方向如图所示的电流后，下列说法正确的是( )A．磁铁与斜面间压力增大B．磁铁与斜面间的摩擦力减小C．磁铁将沿斜面做加速度逐渐减小的加速运动D．磁铁仍然保持静止状态12.把一根不计重力的通电的硬直导线ab放在磁场中，硬直导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示．硬直导线可以在空中自由移动和转动，硬直导线中的电流方向由a向b，关于硬直导线的受力和运动情况下述说法正确的是( )A．硬直导线先转动，后边转动边下移B．硬直导线只能转动，不会向下移动C．硬直导线各段所受安培力的方向都与硬直导线垂直D．在图示位置，a端受力垂直纸面向内，b端受力垂直纸面向外题号123456789101112答案演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．) 13．(10分)匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长为2 cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为4×10－3 N，问：(1)该处的磁感应强度B是多大？(2)若电流不变，导线长度减小到1 cm，则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？(3)若导线长度不变，电流增大为5 A，则它受到的磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少？14．(10分)地球上某地磁感应强度B的水平分量B x＝0.18×10－4T，竖直分量B y＝0.54×10－4 T．求：(1)地磁场磁感应强度B的大小及它与水平方向的夹角；(2)在水平面2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ.15.(10分)如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m．质量为6×10－2kg的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)16．(12分)如图所示为某种电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流大小．(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要使电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k＝2.0 N/m，ab＝0.20 m，bc＝0.05 m，B＝0.20 T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？参考答案与解析1．[导学号66870075] 【解析】选B.安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直，选项A错误，选项B正确；由F＝BIL sin θ可知，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角时，因磁场与导线的夹角未知，则安培力的大小不能确定，选项D错误．2．[导学号66870076] 【解析】选D.根据磁感线的疏密程度，可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B b，A、B错误；同一通电导线放在a处受力的情况大小不一定，因为放入时的位置(即放入时与磁感线的方向)不确定，则其受安培力的大小不确定，C 错误，D正确．3．[导学号66870077] 【解析】选A.两环形电流等效成两个小磁针，由安培定则知，磁极情况如图所示，据异名磁极相互吸引可得A正确．4．[导学号66870078] 【解析】选A.磁感应强度是矢量，每点的磁感应强度都是匀强磁场和直导线磁场的叠加，由题图知在A点，两磁感应强度方向相同，所以A点的磁感应强度最大，在C 点，两磁感应强度方向相反，所以在C 点的磁感应强度最小，C 、D 错误；B 、D 两点，两磁感应强度方向相互垂直，所以B 、D 两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A 正确、B 错误．5．[导学号66870079] 【解析】选C.由题图可知，线圈由A 经过D 到C 的过程中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，通过线圈的磁通量为Φ＝BS ，可见通过线圈的磁通量先变大后变小．6．[导学号66870080] 【解析】选A.先分析Ⅰ区域：导线2、3和5、6分别在此区域产生的磁场方向相反，磁通量互相抵消，故只剩下导线1和4在此区域产生磁通量，由安培定则可判断出方向均垂直纸面向里．同理可分析出Ⅱ、Ⅳ区域的合磁通量为零，Ⅲ区域的合磁通量垂直纸面向外，故选A.7．[导学号66870081] 【解析】选A.对于框架的ABC 部分与ADC 部分，其等效长度均为AC 连线长度，由几何关系可得：L ′＝2L cos 30°＝3L ，由闭合电路的欧姆定律可得，通过框架ABC 与ADC 部分的电流为I ＝E 6r ×2r 6r ＋2r＋r ＝2E 5r ，由左手定则可得等效部分所受的安培力方向均竖直向上，设两条支路的电流分别为I 1、I 2，可得：F ＝BI 1L ′＋BI 2L ′＝B (I 1＋I 2)L ′＝BIL ′＝23BEL 5r，A 选项正确． 8．[导学号66870082] 【解析】选CD.磁体的周围存在一种特殊的物质——磁场，磁铁间不接触时也可以通过磁场发生相互作用，故A 错．无论将磁铁分得多么小，它总有N 极和S 极，迄今为止，还没有发现只有N 极或S 极的磁单极子存在(这一点与电荷不同)，故B 错．指南针能指南与地球磁场有关，故C 正确．电动自行车的电机中一定有磁体存在，故D 正确．9．[导学号66870083] 【解析】选BC.小磁针N 极的指向即是磁针所在处的磁场方向．题中磁针S 极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外．由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动．故选BC.10．[导学号66870084] 【解析】选BD.若a 接正极，b 接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e 接正极，f 接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则L 向左滑动，A 选项错误，同理判定B 、D 选项正确，C 选项错误．故选BD.11．[导学号66870085] 【解析】选AD.通电导体棒处磁场方向与导体棒垂直，沿斜面向下，由左手定则可知通电导体棒所受安培力垂直于斜面向上，由牛顿第三定律可得磁铁所受导体棒的磁场力垂直于斜面向下，故磁铁与斜面间压力增大，A 正确；磁铁重力沿斜面向下的分力仍然与静摩擦力平衡，静摩擦力大小不变，磁铁仍然保持静止状态，B 、C 错误，D 正确．12．[导学号66870086] 【解析】选AC.根据左手定则可知，a 、b 两端受安培力方向正好相反，使硬直导线产生转动，而磁感应强度在竖直方向和水平方向都有分量，当硬直导线转动后就又会受到向下的安培力作用，故硬直导线先转动，边转动边下移，硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直，A 、C 正确．13．[导学号66870087] 【解析】(1)根据磁感应强度的定义B ＝F IL ＝4×10－32×2×10－2T ＝0.1 T. (2)匀强磁场中该处的磁感应强度由磁场本身决定，不因导线长度的改变而改变，因此B ＝0.1 T.根据磁感应强度的定义B ＝F IL可得，导线长度减小到1 cm ，则它受到的磁场力 F ′＝BIL ′＝0.1×2×1×10－2 N ＝2×10－3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此B ＝0.1 T.根据磁感应强度的定义B ＝F IL可得，电流增大为 5 A ，则它受到的磁场力F ″＝BI ′L ＝0.1×5×2×10－2 N ＝0.01 N.【答案】(1)0.1 T (2)2×10－3 N 0.1 T (3)0.01 N 0.1 T14．[导学号66870088] 【解析】(1)根据平行四边形定则，可知B ＝B 2x ＋B 2y ＝0.182＋0.542×10－4 T ＝0.57×10－4 T B 的方向和水平方向的夹角α＝arctan B y B x ＝arctan 0.54×10－40.18×10－4＝arctan 3＝71°56′. (2)题中地磁场竖直分量与水平面垂直，故磁通量Φ＝B y ·S ＝0.54×10－4×2.0 Wb ＝1.08×10－4 Wb.【答案】(1)0.57×10－4 T arctan 3或71°56′(2)1.08×10－4 Wb15．[导学号66870089] 【解析】支持力为0时导线的受力如图所示，由平衡条件得：F 安＝mg tan 37°＝6×10－2×100.75N ＝0.8 N 由F 安＝BIL 得 B ＝F 安IL ＝0.81×0.4T ＝2 T 由B ＝0.4t 得t ＝B 0.4＝20.4s ＝5 s. 【答案】5 s16．[导学号66870090] 【解析】(1)设弹簧的伸长为Δx ，则有mg ＝k Δx ① 由①式得Δx ＝mg k.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN 上的安培力必须向下，因此M 端应接正极．(3)设满量程时通过MN 的电流大小为I m ，则有 BI m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )②联立①②式并代入数据得I m ＝2.5 A.(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B ′，则有2B ′I m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx )③由①③式得B ′＝kbc 2I m ab，代入数据得B ′＝0.10 T. 【答案】(1)mg k(2)M 端应接正极 (3)2.5 A (4)0.10 T。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019-2020学年高中物理选修3-1《磁场》测试卷
一．选择题（共43小题）
1．关于磁场的说法，正确的是（）
A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极
B．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
C．磁铁与磁铁之间的相互作用是通过磁场发生的。
通电导体与通电导体之间的相互作用是通过电场发生的
D．磁铁周围只有在磁极与磁极、磁扱和电流发生作用时才有磁场
2．下列关于磁场的说法中，正确的是（）
A．只有磁铁周围才存在磁场
B．磁场是假想的，不是客观存在的
C．通电螺线管的磁感线从北极出来，终止于南极，是一条不闭合的曲线
D．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用
3．中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家（术士）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。
”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示，结合上述材料，下列说法不正确的是（）
A．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
B．结合地球自转方向，可以判断出地球是带负电的
C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D．因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显
4．在宇宙环境中，地磁场保护着地球，地质记录表明，自地球在46亿年前形成以来，已经有过数百次地磁反转，也就是说，地球的磁场在“反极性”（地磁场方向与现在的方向相同）和“正极性”（地磁场方向与现在的方向相同）之间不断变换。
物理学家的研究认为，
第1 页共54 页。