粤教版高中物理选修21第二章磁场与磁磁场偏转单元测试
2019-2019 学年粤教版高中物理选修 2-1 第二章 磁场与磁磁场偏转 单元测试
一、单选题
1. 如图，当接通电源后，小磁针 A 按如图所示方向运动，则（ ）
A. 小磁针 B 的 N 极向纸外转 B 小. 磁针 B 的 N 极向纸内转
C. 小磁针 B 不转动
D. 因电流未标出，所以无法判断小磁针
B 如何转动 2. 用天平测量磁场对电流作用力的示意图如图所示，虚线区域内有匀强磁场，轻质线框悬挂在天平左盘下 面，线框的一 定量的砝部分置于磁场中，此时天平平衡．现在线框中通以图示方向的电
流
天平再次平衡．则磁场方向（ ） I ，同时在右盘中加入一
A. 水平向左
B 竖. 直向下
C 垂. 直纸面向里
D 垂. 直纸面向外 3. 两根钢条相互靠近时，能自动吸引则（ ） A. 两钢条均为磁铁
B 一. 根是磁铁，另一根一定不是磁铁 C. 两根钢条都不是磁铁
D 一. 根为磁铁，另一根可能是磁铁 4. 与电场强度相对应，我们把描述磁场强弱的物理量叫作磁感应强度，关于磁感应强度的概念及其定
义式 ，下列说法中正确的是 （）
A. 在同一磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大
B. 磁场中某点 B 的方向，与垂直放在该点的试探电流元所受安培力方向相同
C. 磁场中某点 B 的大小，与垂直放在该点的试探电流元所受到的安培力大小成正比
D. 在磁场中的某点，试探电流元不受磁场力作用时，该点
5. 关于磁场中某点的磁感应强度，下列说法正确的是 （
A. 由 可知， B 与 F 成正比，与 IL 的乘积成反比 C. 长通电螺线管周围的磁场是匀强磁场 D. B 的方向与通电导线的受力方向相同
6. 如图：一个小磁针位于圆心，且于与园在同一竖直平面内，现使一个带正电小球在竖直平面内沿圆周高
B 的大小一定为零
） B. B 的大小与 IL 的乘积无关，由磁场本身决定
速旋转，则（）
A. 小磁针的 N 极向内转
B 小. 磁针的 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
7. 在地球赤道上空，地磁场的磁感线平行赤道平面由南向北，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直 线电流，则此导线受到的安培力方向（ ）
A. 竖直向上
B 竖. 直向下
C 由. 南向北
D 由. 西向东 8. 如图所示为两根互相平行的通电导线 a ﹑b
的横截面图， a ﹑b 的电流方向已在图中标出．那么导线
a 中 电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线
b 所受的磁场力的方向应分别是（ ）
10.如图所示， M,N 为两块带等量异种电荷的平行金属板， 两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数 值。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 N 板 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 为磁场边界上的一绝缘板，它与 N 板的夹角为 θ＝30°，孔 Q 到板的下端 C 的距离为 L ，当 M,N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在 CD 板上，则下列说法正确的是 （ ）
A. 磁感线顺时针方向，磁场力向左
C. 磁感线逆时针方向，磁场力向
左
B. 磁感线顺时针方向，磁场力向
右 D. 磁感线逆时针方向，磁场力向9. 如图，两根平行长直导线相距 2l ， 三点，左侧导线与它们的距离分别为
通有大小相等、方向相同的恒定电流， a 、b 、c 是导线所在平面内的 、 l 和 3l ．关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是（ A. a 处的磁感应强度大小比 c 处的大
B. b 、c 两处的磁感应强度大小相等
C. a 、 c 两处的磁感应强度方向相同
D. b 处的磁感应强度为零
A. 两板间电压的最大值
C. 粒子在磁场中运动的最长时间B. CD板上可能被粒子打中区域的长度
D.能打到N 板上的粒子的最大动能
11.如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成
线所受的磁场力，采取了下列四种办法，其中正确的是（
θ=30°角，导线中通过的电流为I 为了增大导）
B . 增加直导线的长度 D. 使导线在纸面内逆时针转 60°
三、填空题
12.
光滑绝缘杆与水平面保持 θ角，磁感应强度为 B 的匀强磁场充满整个空间，一个带正电 q ，质量为 m ， 可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为 ___________ 。
13. _________________________________________________________________________________________ 如图所示，将两根细铁丝靠近条形磁铁的 S 极，细铁丝会被吸引到磁铁的 S 极上这是因为铁丝 _____________ 选填： “磁化”或“退磁” 后，上端相当于 ___ 选填“N 极”“极S” ，与条形磁铁的 S 极相吸引，下端 相当于 _______ 选填“N 极”“极S” 两铁丝的下端极性 ______ 选填“相同”相“反” ，由于 ____ 选 填“同名”“异名” 磁极相互排斥，故两铁丝的上端距离较近，下端距离较远．
14. ____________________________________________________ 如图，两根通电长直导线 a 、 b 平行放置， a 、b 中的电流强度分别为 I 和 2I ，此时 a 受到的磁场力为 F ，若以该磁场力的方向为正，则 b 受到的磁场力为 ______________________________________________________ ；a 、b 的正中间再放置一根与 a 、b 平行 共面的通电长直导线 c 后，a 受到的磁场力大小变为 2F ，则此时 b 受到的磁场力为 ___________ 。
四、解答题
15. 关于月球上的物理现象和规律， 同学们提出了很多问题和猜想， 有关月球有无磁场， 同学们提出了自己 的猜想和检验猜想的实验方案：
①取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场． ②小磁针静止时，它的 N 极指向就是“月磁”的北极，你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，
A. 增大电流 I
C. 使导线在纸面内顺时针转 30
如有，请改进或改正。
五、综合题
16. 如图所示，在倾角为37°的斜面上，固定着宽L=0.25m 的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和变阻器．电源电动势E=12V，内电阻r=1.0 Ω．一质量m=20g 的金属棒ab 与两导轨垂直并接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中．若金属导轨是光滑的，取
g=10m/s 2，且已知sin37 =°0.60，cos37 =°0.80，要保持金属棒静止在导轨上．求：
（1）金属棒ab 所受的安培力；
（2）回路中电流的大小；
（3）滑动变阻器接入电路的阻值．
17. 如图所示，y轴上A点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过 A 点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里．有一电子（质量为
m、电荷量为e）从 A 点以初速度v0 沿着x 轴正方向射入磁场区域，并从x 轴上的 B 点射出磁场区域，此时速度方向与x 轴正方向之间的夹角为60°．求：
1）磁场的磁感应强度大小；
2）电子在磁场中运动的时间．
答案解析部分
一、单选题
1. 【答案】 A
【解析】【分析】同名极磁极间相互排斥，异名极磁极间相互吸引，根据小磁针 A 的运动方向可得，通电
螺线管的左端为S极，根据右手螺旋定则可得电源的左端为正极，在小磁针 B 处产生的磁场方向垂直向外，所以小磁针B的N极向纸外转，A正确。
【点评】此题由磁极间的作用判断电磁铁的磁极，再由安培定则判定电流方向，安培定则内容为：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的方向是通电螺线管的N 极。
2. 【答案】 C
【解析】【解答】线框中未通电流时，天平处于平衡状态，通上电流后，在右盘中加入一定量的砝码，天平再
次平衡，说明线框产生的安培力向下，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故 C 正确
故选：C
【分析】天平是等臂杠杆，根据平衡关系判断出线框产生的安培力方向，利用左手定则判断出磁场的方向
3. 【答案】 D
【解析】【分析】磁体除了异名磁极相互吸引外，若是一个磁体去靠近另一磁性材料，也可以相互吸引；故本题中有两种可能：一是两异名磁极相靠近；二是一个为磁体，另一个为磁性材料； D 正确。
【点评】本题应掌握磁极间的相互作用，排斥的两端磁极是同名的，吸引的两端可能是异名磁极，也可能是磁体吸引磁性材料。
4. 【答案】 A
【解析】【解答】磁感应强度的定义式为比值法定义，即磁感应强度大小与该点的试探电流元无关，磁感线越密，磁感应强度越大， A 符合题意，C不符合题意；磁感应强度的方向，与垂直放在该点的试探电流元所受安培力方向垂直， B 不符合题意；若试探电流元平行于磁场方向，该电流元受到的磁场力为零，所以若试探电流元不受磁场力作用，并不表示该点的磁感应强度大小为零， D 不符合题意．
故答案为：A
【分析】磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，磁感应强度数值上可用计算其大小，但磁场中某
点磁场的强弱是由磁场本身性质决定的，与该点的试探电流元无关；在描述磁场的分布时，可用磁感线的疏密表示磁感应强度的大小。
5. 【答案】 B
【解析】【分析】磁场的磁感应强度取决于磁体本身，A错误，B正确；而长通电螺线管内部的磁场才是
匀强磁场，C错误，磁感应强度的方向与磁场的方向相同，故与通电导线受力的方向垂直。 D 错误；
故选B
【点评】磁感应强度的定义式是属于比值定义法，且通电导线垂直放在磁场中。即 B 与F、I、L均没有关系，它是由磁场的本身决定。
6. 【答案】 B
【解析】【解答】解：带正电小球在竖直平面内沿圆周高速旋转，相当于沿逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则知内部磁感线方向向外，故小磁针的N 极向外转．
故选：B
【分析】根据右手螺旋定则知内部磁感线方向，小磁针静止时N 极的指向即为磁感线的方向．
7. 【答案】 A
【解析】【解答】解：左手定则的内容：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向．磁场的方向从南向北，电流的方向由西向东，所以安培力的方向竖直向上．故A正确，B、C、D错误．
故选：A．【分析】本题考查用左手定则判断安培力的方向。解题时首先要明确地磁场的分布情况，然后根据左手定则判断安培力方向。
8. 【答案】 B
【解析】【解答】根据安培定则，伸开右手，大拇指与电流方向相同，四指弯曲方向为磁场的方向，知导
线 a 中电流产生的磁场为顺时针方向．在导线 b 处，磁场方向竖直向下，根据左手定则，安培力方向水平向右．故B正确，A、C、D错误．
故选B．
【分析】由安培定则判断磁场的方向．再用左手定则判断安培力的方向．
二、多选题
9. 【答案】 A,D
【解析】 【解答】解： A 、B 、C 、根据安培定则判断知：左侧导线在 a 点产生的磁场方向向里，在 c 点产 生的磁场方向向外，右侧导线在 a 点产生的磁场方向向里，在 b 点产生的磁场方向向里，根据磁感线的疏 密表示磁场的强弱，可知离直导线越远，磁场越弱，可知： a 处磁感线比 c 处密，则 a 处的磁感应强度大 小比 c 处的大．由磁场的叠加可知： a 、 c 两处的磁感应强度方向相反．故 A 正确， BC 错误；
D 、由于左右侧导线在 b 处产生的磁感应强度方向相反，大小相等，所以 b 处的磁感应强度为零，故 D 正 确． 故选： AD ． 【分析】根据安培定则判断两根直导线在三个点产生的磁场方向，由磁场的叠加原理分析即可．
10. 【答案】 A,C,D
【解析】 【解答】据题， M 、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在 点， CH=QC=L ，故轨迹半径 R 1=L
粒子在 MN 间加速时，有 所以联立得 ，选项 A 正确； 打在 QC 间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期．粒子运动的周期为
所以最长时间 ，选项 C 正确；设轨迹与 CD 板相切于 K 点，
可得
,即 KC 长等于 HK 的长度， ，选项 B 错误；能达到 N 板上的粒子最大半径为 R 2 ，根据 ，
最大动能为： ，选项 D 正确；故选 ACD ．
【分析】 带电粒子在匀强磁场中的运动； 本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动， 画出粒子的运动轨迹后， 由几何关系求轨迹半径和圆心角是关键，要掌握住半径公式、周期公式；当注意当粒子的运动的轨迹恰好 与 CD 板相切时，这是粒子能达到的最下边的边缘，对应的到达 N 板上的粒子的动能最大。
11. 【答案】 A,B,D
【解析】 【解答】解： A 、由公式 F=BIL ，当增大电流时，可增大通电导线所受的磁场力．故 A 正确； B 、由公式 F=BIL ，当增加直导线的长度时，可增大通电导线所受的磁场力．故 B 正确；
C 、当使导线在纸面内顺时针转 30°时，导线有效切割长度缩短，则所受磁场力变小，故 C 错误；
D 、当使导线在纸面内逆时针转 60°时，导线有效切割长度伸长，则所受磁场力变大，故 D 正确； 故选： ABD 【分析】根据左手定则的内容，判定安培力的方向．左手定则的内容是：伸开左手，让大拇指与四指方向 垂直，并且在同一平面内，磁感线穿过掌心，四指方向与电流的方向相同，大拇指所指的方向为安培力的 方向．而安培力的大小 F=BIL ，且 B 与 I 垂直； 若不垂直时，则将 B 沿导线方向与垂直方向进行分解．
三、填空题
12. 【答案】
【解析】 【解答】以带电小环为研究对象，受力如图。
CD 板上，所以其轨迹圆心在 C 又由牛顿第二定律得
半径为 R 2 ， 在 △AKC 中： , 所以 CD 板上可能被粒子打中的区域即为
f＝mgcosθ，f＝qvB
解得v＝
分析】在垂直于杆方向合力为零，洛伦兹力与重力垂直于杆方向分力等大反向即可。
13. 【答案】磁化；N 极；S 极；相同；同名
【解析】【解答】铁丝被磁体吸引后，本身也具有了磁性，该过程是磁化的过程；根据磁极间的相互作用规律可知：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。则可知上端N 极，下端为S极；两铁丝下端极性相同，所以相互排斥而张开，而由于上端两铁丝均受磁铁的作用，所以形成上端距离较近，下端距离较远的现象．【分析】铁丝靠近磁体后会被磁化，并且两磁极间的相互作用规律是同极相斥、异极相吸。
14. 【答案】-F；-3F 或5F
【解析】【解答】由牛顿第三定律， b 受到 a 对它的磁场力为-F；
a、b 的正中间再放置一根与a、b 平行共面的通电长直导线 c 后，c在a、b 两导线处的磁感应强度大小相
等，方向相反，c导线对 b 导线的作用力是它对a导线的作用力的两倍，方向相反，a受到的磁场力大小变为2F ，那么c导线对a导线的作用力可能是F也可能是-3F ，c导线对b导线的作用力可能是-2F 也可能是6F ，故此时 b 受到的磁场力为-3F或5F。
【分析】本题考查安培力的理解和应用。
四、解答题
15. 【答案】有需改进或改正的地方，具体改进措施：① 应做多次实验，观察小磁针N 极是否总是指向某
一个方向② 小磁针静止时，它的N 极指向就是“月磁”的南极。
【解析】【解答】由于物理实验必须要具有普适性，所以应该应做多次实验，观察小磁针N 极是否总是指向某一个方向；和地磁场向对比可知小磁针静止时，它的N 极指向就是“月磁”的南极。
【分析】物理实验必须要具有普适性，所以应该应做多次实验，至少3~5 次。
五、综合题
16. 【答案】（1）解：金属棒受到重力、安培力和导轨的支持力而处于平衡状态．则有F=mgsin37° F=0.12N
（ 2）解：根据安培力公式 F=BIL 得
得 I= =0.6A
（ 3）解：设变阻器接入电路的阻值为 R ，根据闭合电路欧姆 E=I （ R+r ） 解得 R= =19Ω
【解析】 【分析】（ 1）金属棒受到重力、安培力和导轨的支持力而处于平衡状态．根据平衡条件，列方 程求出安培力．（ 2）金属棒与磁场方向垂直，根据安培力公式 F=BIL ，求出电流．（ 3）根据欧姆定律求 出滑动变阻器 R 接入电路中的阻值．
17. 【答案】 （1）解：过 B 点作电子出射速度方向的垂线交 的圆心，画出电子的运动轨迹．
由几何知识得 ∠ ACB=60° 设电子在磁场中运动的轨迹半径为 R ， 则 R ﹣ L=Rsin30°，得： R=2L 又由洛伦兹力提供向心力，得： ev 0B= 则得：
将 R=2L 代入得：
解析】 【分析】（ 1）根据题意画出粒子运动的轨迹，找出粒子轨迹半径 R 与 L 之间的关系，由洛伦兹 圆心角，由几何知识确定圆心角 θ，即可求解．
y 轴于 C 点，则 C 点为电子在磁场中运动轨迹
则粒子在磁场中飞行时间为 t=
力提供向心力列方程即可求得磁感应强度大小；（ 2）粒子在磁场中飞行时间为 t=
T ，θ是轨迹对应的
B=
2）解：由几何知识 ∠
ACB=60°