高中物理(人教版选修3-1)课时作业：第三章 磁场 习题课 Word版含答案
习题课基础练1．如图1所示，一水平导线通以电流I ，导线下方有一电子，初速度方向与导线平行，关于电子的运动情况，下述说法中正确的是( )图1A ．沿路径a 运动，其轨道半径越来越大B ．沿路径a 运动，其轨道半径越来越小C ．沿路径b 运动，其轨道半径越来越小D ．沿路径b 运动，其轨道半径越来越大 答案 A2．经过回旋加速器加速后，带电粒子获得的动能( ) A ．与D 形盒的半径无关 B ．与高频电源的电压无关C ．与两D 形盒间的缝隙宽度无关 D ．与匀强磁场的磁感应强度无关 答案 BC解析 由R ＝m v qB ，E k ＝12m v 2＝12m q 2B 2R 2m 2＝q 2B 2R 22m，R 为回旋加速器中D 形盒的半径．3. 如图2所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC 为直径，O 为圆心，一带电粒子从A 沿AO 方向垂直射入磁场，初速度为v 1，从D 点射出磁场时的速率为v 2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)( )图2A ．v 2>v 1，v 2的方向必过圆心B ．v 2＝v 1，v 2的方向必过圆心C ．v 2>v 1，v 2的方向可能不过圆心D ．v 2＝v 1，v 2的方向可能不过圆心 答案 B4．如图3所示，在xOy 平面内，匀强电场的方向沿x 轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy 平面向里．一电子在xOy 平面内运动时，速度方向保持不变．则电子的运动方向沿( )图3A ．x 轴正向B ．x 轴负向C ．y 轴正向D ．y 轴负向 答案 C解析 电子受静电力方向一定水平向左，所以需要受向右的磁场力才能做匀速运动，根据左手定则进行判断可得电子应沿y 轴正向运动．5. 三个完全相同的小球a 、b 、c 带有相同电量的正电荷，从同一高度由静止开始下落，当落下h 1高度后a 球进入水平向左的匀强电场，b 球进入垂直纸面向里的匀强磁场，如图4所示，它们到达水平面上的速度大小分别用v a 、v b 、v c 表示，它们的关系是( )图4A ．v a >v b ＝v cB ．v a ＝v b ＝v cC ．v a >v b >v cD ．v a ＝v b >v c 答案 A解析 a 小球下落时，重力和电场力都对a 做正功；b 小球下落时，只有重力做功；c 小球下落时只有重力做功，重力做功的大小都相同．根据动能定理可知外力对a 小球所做的功最多，即a 小球落地时的动能最大，b 、c 小球落地时的动能相等．6. 如图5所示，一束电子以不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )图5A ．电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹越长B ．电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大C ．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹一定重合D ．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同 答案 B 解析由于R ＝m vBq，而电子束以不同速率进入同一磁场，m 、B 、q 相同，v 大者偏转半径大，右图中表示几种不同速率的电子在磁场中的运动轨迹，由3、4、5可知，三者运动时间相同，但轨迹长短不同，所以A 和C 错；又由3、4、5可知，电子的速率不同，但在磁场中运动时间可能相同，故D 错；另由公式t ＝θ2πT ，T ＝2πmBq与速率无关，所以，电子在磁场中的运动时间t 仅与轨迹圆孤所对应的圆心角θ有关，圆心角越大，时间t 越长，B 正确．提升练7. 如图6所示，质量为m ，带电荷量q 的小球从P 点静止释放，下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里，则小球在通过正交的电场和磁场区域时的运动情况是( )图6A ．一定做曲线运动B ．轨迹一定是抛物线C ．可能做匀速直线运动D ．可能做匀加速直线运动 答案 A解析 小球从P 点静止释放，下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场中后一定会受到电场力和洛伦兹力．电场力和重力会对小球做正功，洛伦兹力不做功．小球的动能会增加，即速度变大，且速度的方向也会发生变化．洛伦兹力也会变大，方向也会改变．小球运动的速度和加速度的大小、方向都会改变．所以运动情况是一定做曲线运动．8. 如图7所示，三个速度大小不同的同种带电粒子沿同一方向从图示长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中的运动时间之比为( )图7A ．1∶1∶1B ．1∶2∶3C ．3∶2∶1 D.3∶2∶1 答案 C 解析如右图所示，设带电粒子在磁场做圆周运动的圆心为O ，由几何关系知，圆弧MN 所对应的粒子运动的时间t ＝MNv ＝Rαv ＝m v qB ·αv ＝mαqB，因此，同种粒子以不同速率射入磁场，经历时间与它们的偏角α成正比，即t 1∶t 2∶t 3＝90°∶60°∶30°＝3∶2∶1.9. 如图8所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝S 射入磁感应强度为B 2的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为R 1∶R 2＝1∶2，则下列说法正确的是( )图8A ．离子的速度之比为1∶2B ．离子的电荷量之比为1∶2C ．离子的质量之比为1∶2D ．以上说法都不对 答案 D解析 正离子沿直线经过速度选择器，说明电场力等于洛伦兹力，即qE ＝q v B ，所以v＝EB ，正离子经过速度选择器后，速度相等，所以A 错误．由R ＝m v qB 知，R 1∶R 2＝1∶2时，q 1m 1∶q 2m 2＝2∶1，即离子比荷之比为2∶1. 10. 一个带电微粒在如图9所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，该带电微粒必然带______(填“正”或“负”)电，旋转方向为________(填“顺时针”或“逆时针”)．若已知圆的半径为r ，电场强度的大小为E ，磁感应强度的大小为B ，重力加速度为g ，则线速度为__________．图9答案 负 逆时针Brg E解析 因带电微粒做匀速圆周运动，电场力必与重力平衡，所以带电微粒必带负电． 由左手定则可知微粒应逆时针转动 电场力与重力平衡有：mg ＝qE根据牛顿第二定律有：q v B ＝m v 2r联立解得：v ＝BrgE.11. 质量为m ，带电量为q 的微粒，以速度v 与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图10所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：图10(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷． (2)磁感应强度的大小．答案 (1)mg q 带正电荷 (2)2mgq v解析 (1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg ，电场力qE ，洛伦兹力q v B ，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，由几何关系知，qE ＝mg ，则电场强度E ＝mgq(2)由于合力为零，则q v B ＝ 2mg ，所以B ＝2mgq v. 12. 如图11所示，在y ＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y 轴负方向；在y ＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xoy 平面(纸面)向外．一电荷量为q 、质量为m 的带正电的运动粒子，经过y 轴上y ＝h 处的点P 1时速率为v 0，方向沿x 轴正方向；然后，经过x 轴上x ＝2h 处的P 2点进入磁场，并经过y 轴上y ＝－2h 处的P 3点．不计重力．求：图11(1)电场强度的大小；(2)粒子到达P 2时速度的大小和方向； (3)磁感应强度的大小．答案 (1)m v 202qh(2) 2v 0 方向与x 轴正向成45°角(第四象限内) (3)m v 0qh解析 在电场中y 方向有qE ＝ma ，① h ＝at 2/2② v y ＝at ③x 方向有2h ＝v 0t ④P 2处速度与x 轴夹角tan θ＝v y /v 0⑤联立①②③④⑤解得v y ＝v 0，tan θ＝1，v ＝ 2v 0，E ＝m v 202qh如图由于P 2处速度与弦P 2P 3垂直，故P 2P 3是圆的直径，半径R ＝ 2h ，⑥ 由q v B ＝m v 2/R ⑦联立⑥⑦解得B ＝m v 0qh13. 如图12所示，有一磁感应强度B ＝9.1×10－4T 的匀强磁场，C 、D 为垂直于磁场的同一平面内的两点，它们之间的距离l ＝0.05 m ，今有一电子在此磁场中运动，它经过C 点时的速度v 的方向和磁场方向垂直，且与CD 间的夹角α＝30°，问：图12 (1)电子在C 点时所受的洛伦兹力的方向如何？(2)若此电子在运动中后来又经过了D 点，则它的速度v 应是多大？(3)电子从C 点到D 点所用的时间是多少？(电子的质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子的电量e ＝1.6×10－19 C)答案 (1)垂直于v 的方向斜向下 (2)8.0×106 m/s(3)6.5×10－9 s解析 电子进入匀强磁场时速度方向与磁场方向垂直，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，C 、D 则是圆周上两点，并且C 点和D 点速度大小相同，找出圆轨迹半径R 和弧长CD 对应的圆心角，就可以由半径公式和周期公式求出电子运动速度的大小及电子从C 点到D点所用时间．(1)由左手定则，判断出洛伦兹力的方向为垂直于v 的方向斜向下．(2)v ＝RqB m ，由图可知，∠1＝90°－α＝60°，OC ＝OD ＝R ，所以∠2＝60°，△OCD 为正三角形，即OD ＝R ＝l ，v ＝lqB m＝0.05×1.6×10－19×9.1×10－49.1×10－31m/s ＝8.0×106 m/s.(3)t CD ＝16T ＝16·2πR＝16×2×3.14×0.058×106s ＝6.5×10－9 s或t CD ＝16×2πmqB＝16×2×3.14×9.1×10－311.6×1019×9.1×104s ＝6.5×10－9 s。
2021年高中物理 第3章 6带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业(含解析)新人教版选修3-1
2021年高中物理 第3章 6带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业（含解析）新人教版选修3-11．(多选)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果粒子又垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中，则( )A ．粒子的速率加倍，周期减半B ．粒子的速率不变，轨道半径减半C ．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的四分之一D ．粒子速率不变，周期减半【解析】 由于洛伦兹力不做功，故粒子速率不变，A 、C 错误．由R ＝mv qB 和T ＝2πm qB 判断B 、D 正确．【答案】 BD2．(多选)如图3－6－15所示，带负电的粒子以速度v 从粒子源P 处射出，若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面)，则带电粒子的可能轨迹是( )图3－6－15A ．aB ．bC ．cD ．d【解析】 粒子的出射方向必定与它的运动轨迹相切，故轨迹a 、c 均不可能，正确答案为B 、D.【答案】 BD3.(xx·新四区高二检测)一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图3－6－16所示，D 形盒半径为R ，垂直D 形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B ，两盒分别与交流电源相连．下列说法正确的是( )图3－6－16A ．质子被加速后的最大速度随B 、R 的增大而增大B ．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C ．只要R 足够大，质子的速度可以被加速到任意值D ．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子【解析】 由r ＝mv qB 知，当r ＝R 时，质子有最大速度v m ＝qBR m，即B 、R 越大，v m 越大，v m 与加速电压无关，A 对，B 错．随着质子速度v 的增大、质量m 会发生变化，据T ＝2πm qB知质子做圆周运动的周期也变化，所加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加速下去，C 错．由上面周期公式知α粒子与质子做圆周运动的周期不同，故此装置不能用于加速度α粒子，D 错．【答案】 A4．如图3－6－17所示，ab 是一弯管，其中心线是半径为R 的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外．有一束粒子对准a 端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子，则( )图3－6－17A ．只有速度v 大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B ．只有质量m 大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C ．只有质量m 与速度v 的乘积大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D ．只有动能E k 大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管【解析】 因为粒子能通过弯管要有一定的半径，其半径r ＝R .所以r ＝R ＝mv qB，由粒子的q 、B 都相同，则只有当mv 一定时，粒子才能通过弯管．【答案】 C5．(多选)如图3－6－18所示，正方形容器处于匀强磁场中，一束电子从孔a 垂直于磁场沿ab 方向射入容器中，一部分从c 孔射出，一部分从d 孔射出，容器处于真空中，则下列结论中正确的是( )图3－6－18A ．从两孔射出的电子速率之比v c ∶v d ＝2∶1B ．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比t c ∶t d ＝1∶2C ．从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比a c ∶a d ＝2∶1D ．从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比ωc ∶ωd ＝2∶1 【解析】 因为r ＝mv qB，从a 孔射入，经c ，d 两孔射出的粒子的轨道半径分别为正方形边长和12边长，所以v c v d ＝r c r d ＝21，A 正确；粒子在同一匀强磁场中的运动周期T ＝2πm qB 相同，因为t c ＝T 4，t d ＝T 2，所以t c t d ＝12，B 正确； 因为向心加速度a n ＝qvB m， 所以a c a d ＝v c v d ＝21，C 错误；因为ω＝2πT，所以ω相同，D 错误． 【答案】 AB6．(多选)一个带电粒子以初速度v 0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域．设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示．在下列的几种情况中，可能出现的是( )【答案】 AD7．(多选)如图3－6－19所示，在半径为R 的圆形区域内有匀强磁场．在边长为2R 的正方形区域里也有匀强磁场，两个磁场的磁感应强度大小相同．两个相同的带电粒子以相同的速率分别从M 、N 两点射入匀强磁场．在M 点射入的带电粒子，其速度方向指向圆心；在N 点射入的带电粒子，速度方向与边界垂直，且N 点为正方形边长的中点，则下列说法正确的是( )图3－6－19A ．带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同B ．从M 点射入的带电粒子可能先飞出磁场C ．从N 点射入的带电粒子可能先飞出磁场D ．从N 点射入的带电粒子不可能比M 点射入的带电粒子先飞出磁场【解析】 画轨迹草图如下图所示，由图可知粒子在圆形磁场中的轨迹长度(或轨迹对应的圆心角)不会大于在正方形磁场中的，故A 、B 、D 正确．【答案】 ABD8．(多选)如图3－6－20所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径R 相同，则它们具有相同的( )图3－6－20A ．电荷量B ．质量C ．速度D ．比荷【解析】 正交电磁场区域Ⅰ实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域Ⅰ中均不偏转，说明它们具有相同的速度，故C 正确. 在区域Ⅱ中半径相同，R ＝mv qB，所以它们应具有相同的比荷．正确的选项为C 、D.【答案】 CD[超越自我·提升练]9．(多选)如图3－6－21所示，直角三角形ABC 中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB 方向射入磁场，分别从AC 边上的P 、Q 两点射出，则( )图3－6－21A ．从P 射出的粒子速度大B ．从Q 射出的粒子速度大C ．从P 射出的粒子，在磁场中运动的时间长D ．两粒子在磁场中运动的时间一样长【解析】 作出各自的轨迹如右图所示，根据圆周运动特点知，分别从P 、Q 点射出时，与AC 边夹角相同，故可判定从P 、Q 点射出时，半径R 1<R 2，所以，从Q 点射出的粒子速度大，B 正确；根据图示，可知两个圆心角相等，所以，从P 、Q 点射出时，两粒子在磁场中的运动时间相等．正确的选项应是B 、D.【答案】 BD10．如图3－6－22为质谱仪原理示意图，电荷量为q 、质量为m 的带正电的粒子从静止开始经过电压为U 的加速电场后进入粒子速度选择器．选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E 、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G 点垂直MN 进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN 为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H 点．可测量出G 、H 间的距离为L ，带电粒子的重力可忽略不计．求：图3－6－22(1)粒子从加速电场射出时速度v 的大小．(2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B 1的大小和方向．(3)偏转磁场的磁感应强度B 2的大小．【解析】 (1)在加速电场中，由qU ＝12mv 2可解得v ＝2qU m .(2)粒子在速度选择器中受到向右的电场力qE ，应与洛伦兹力qvB 1平衡，故磁场B 1的方向应该垂直于纸面向外，由qE ＝qvB 1得B 1＝Ev ＝E m 2qU. (3)粒子在磁场B 2中的轨道半径r ＝12L ， 由r ＝mv qB 2，得B 2＝2L2mU q. 【答案】 (1)2qU m (2)E m 2qU 方向垂直纸面向外 (3)2L 2mU q11．一带电粒子，质量为m 、电荷量为q ，以平行于Ox 轴的速度v 从y 轴上的a 点射入图中第Ⅰ象限所示的区域(下图3－6－23所示)．为了使该粒子能从x 轴上的b 点以垂直于Ox 轴的速度v 射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy 平面、磁感应强度为B 的匀强磁场．若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径，重力忽略不计．图3－6－23【解析】 粒子进入xOy 平面的磁场区域内做匀速圆周运动，由qvB ＝m v 2R 得R ＝mv qB . 据题意，要求粒子垂直Ox 轴射出，它在磁场区域内必经过14圆周，且此圆周应与入射和出射的方向线相切，过这两个切点M 、N 作入射和出射方向的垂线，其交点O ′即为圆心(下图所示)．因此该粒子在磁场内的轨道就是以O ′为圆心，R ＝mv qB为半径的一段圆弧MN (图中虚线圆弧)．在通过M 、N 两点的所有圆周中，以MN 为直径的圆周最小(如图中实线所示)．因此所求圆形区域的最小半径为r min ＝12MN ＝12·2R ＝2mv 2qB. 【答案】2mv 2qB 12．如图3－6－24所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A 2A 4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中，A 2A 4与A 1A 3的夹角为60°.一质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A 1处沿与A 1A 3成30°角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A 2A 4的方向经过圆心O 进入Ⅱ区，最后再从A 4处射出磁场．已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t ，求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)．图3－6－24【解析】 设粒子的入射速度为v ，已知粒子带正电，故它在磁场中先顺时针做圆周运动，再逆时针做圆周运动，最后从A 4点射出，用B 1、B 2、R 1、R 2、T 1、T 2分别表示粒子在磁场Ⅰ区和Ⅱ区中的磁感应强度、轨道半径和周期，有qvB 1＝m v 2R 1，qvB 2＝m v 2R 2， T 1＝2πR 1v ＝2πm qB 1，T 2＝2πR 2v ＝2πm qB 2. 设圆形区域的半径为r ，如图所示，已知带电粒子过圆心且垂直A 2A 4进入Ⅱ区磁场．连接A 1A 2，△A 1OA 2为等边三角形，A 2为带电粒子在Ⅰ区磁场中运动轨迹的圆心，其轨迹的半径R 1＝A 1A 2＝OA 2＝r .圆心角∠A 1A 2O ＝60°，带电粒子在Ⅰ区磁场中运动的时间为t 1＝16T 1. 带电粒子在Ⅱ区磁场中运动轨迹的圆心在OA 4的中点，即R 2＝12r . 在Ⅱ区磁场中运动的时间为t 2＝12T 2， 带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间t ＝t 1＋t 2.由以上各式可得B 1＝5πm 6qt， B 2＝5πm 3qt. 【答案】5πm 6qt 5πm 3qt 24811 60EB 惫-34634 874A 蝊eTG 25258 62AA 抪 30000 7530 田gp&•。
高中物理选修3-1课时作业5：3.1 磁现象和磁场
第三章磁场训练1磁现象和磁场一、选择题(1～8题为单选题，9～10题为多选题)1．判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有几组器材，其中最为可用的是() A．被磁化的缝衣针及细棉线B．带电的小纸球及细棉线C．小灯泡及导线D．蹄形磁铁及细棉线2．下列关于磁场的说法中正确的是()A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用C．把磁体放在真空中，磁场就消失了D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失3．关于地磁场，下列说法中正确的是()A．地理位置的南北极即为地磁场的南北极B．地球表面上各处磁场的强弱相同C．在赤道上磁针的N极在静止时指向地理南极附近D．在赤道上磁针的N极在静止时指向地理北极附近4.如图1所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右从条形磁铁上方缓慢移动时，弹簧测力计的示数()图1A．不变B．逐渐减小C．先减小后增大D．先增大后减小5．新民晚报曾报道一则消息，“上海雨点鸽从内蒙古放飞后，历经20余天，返回上海市区鸽巢”，信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领，实在令人稀奇．人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如下猜想：A．信鸽对地形地貌有极强的记忆力B．信鸽能发射并接收某种超声波C．信鸽能发射并接收某种次声波D．信鸽体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向那么信鸽究竟靠什么辨别方向的呢？科学家曾做过这样一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍，而缚磁铁的信鸽全部飞散了．科学家的实验支持了上述哪种猜想()6.如图2所示，假如将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将()图2A．指北B．指南C．竖直向上D．竖直向下7.将A、B两个磁环先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对的磁极极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图3所示，设两磁环受到的重力相等且都为G，则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是()图3A．F＜G B．F＝GC．G＜F＜2G D．F＝2G8．如图4所示，雪龙号南极科考船从南极出发，赴澳大利亚海域附近参与MH370搜寻工作，若沿途不断测量地磁场的强弱和方向，测量结果可能是()图4A．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向B．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向C．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角D．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角9．以下关于地磁场的说法中正确的是()A．地磁场是地球的盾牌，起着保护地球上生命的作用B．地磁场的N极在地理南极附近，但不与南极重合C．地磁场的方向会随时间的流逝而缓慢变化D．在行星中，只有地球有磁场10．如图5所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()图5A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的二、非选择题11．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，如有，请改进或改正．12.两个完全相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极如图6所示，开始时平板和磁铁均处于水平位置，且静止不动．图6a．若将AB突然竖直向上平移(平板与磁铁之间始终接触)，并使之停在A″B″处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起；b．若将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置A′B′处，结果发现两个条形磁铁也吸在了一起．回答下列问题：(1)开始时两磁铁静止不动的原因是___________________________________________；左侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向________．(2)在a过程中，磁铁开始滑动时，平板在向上做______(填“加速”或“减速”)运动．(3)在b过程中，磁铁开始滑动时，平板在向下做______(填“加速”或“减速”)运动．(4)若平板AB突然向右加速，则左侧的磁铁将会做什么运动？[答案]精析1．A 2.B3．D[根据地磁场特点，地理北极在地磁场南极附近，所以小磁针在赤道上静止时，并不严格指向南北方向．在地球上两个磁极附近磁场最强，离磁极越远磁场越弱，故选项A、B、C不正确，正确选项为D.]4．C[磁体上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右移动时，所受磁体的引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大，故选C.]5．D[因为信鸽所缚的小磁铁所产生的磁场扰乱了它体内磁性物质产生的磁场，所以缚磁铁的一组信鸽全部飞散，故D项正确．]6．D7．D[由A、B两磁环相对的磁极极性相同，知它们之间相互作用力是斥力．A悬浮在空中，说明A受力平衡，因此，A受到的重力和B对A的排斥力大小相等．根据牛顿第三定律，B 受到A的斥力大小等于G.对B受力分析可知，B受到重力、向下的斥力和底座对B向上的支持力，B静止，所以F支＝2G，所以B对底座的压力F也为2G.]8．D9．ABC[宇宙中射向地球的高能粒子流如果不受阻碍地射到地球上，会杀死地球上的生命体，正是由于地磁场的保护，使得大量的粒子被偏转，人类和其他生命才得以延续，故A项正确；地磁场的N极在地理南极附近，但不与南极重合，有磁偏角，B项正确；地磁场的N、S极的位置会缓慢移动，故C项正确；在行星中，并不是只有地球有磁场，故D项错误．] 10．BC[甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的．综上所述，选项B、C正确．]11．有需改进或改正的地方．(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．12．(1)两磁铁间相互作用的磁力小于磁铁与平板间的最大静摩擦力左(2)减速(3)加速(4)相对于平板AB静止或相对于平板AB向左滑动[解析](1)两磁铁间相互作用的磁力小于磁铁与平板间的最大静摩擦力，所以两磁铁都静止不动，此时对左侧的磁铁来说，吸引力向右，故静摩擦力的方向向左．(2)平板向上运动时，两磁铁吸在了一起，说明磁铁受到的摩擦力减小，支持力减小，磁铁处于失重状态，加速度方向向下，故平板向上做减速运动．(3)平板向下运动时，两磁铁也吸在了一起，说明磁铁仍处于失重状态，故平板向下做加速运动．(4)若平板AB运动的加速度较小，左侧磁铁相对于平板AB静止不动，但受到的静摩擦力向左减小或向右增大；若平板AB 运动的加速度较大，左侧磁铁将会相对于平板AB向左滑动．。
2020-2021学年物理人教版选修3-1课时作业：3-1 磁现象和磁场 Word版含解析
课时作业20磁现象和磁场时间：45分钟一、单项选择题1．月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的1/6，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，图中的四种情况能够做到的是(D)解析：既然月球表面没有磁场，那么在月球上就不能用指南针定向，所以A错误；月球表面周围没有空气，所以无法使用电风扇吹风，而声音也无法传播，所以B、C均不对，只有选项D正确．2.如图所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右逐渐移动时，弹簧测力计的示数(C)A．不变B．逐渐减小C．先减小后增大D．先增大后减小解析：磁体上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右逐渐移动时，所受磁体的引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大．3．如图①、②、③、④四幅图中，四个相同的磁体都处于平衡状态，且弹簧处于伸长状态，则(D)A．对地面压力最大的是④B．对地面压力最大的是①C．对地面压力最大的是①、③、④D．对地面压力最大的是③、④解析：对①、②图中两磁铁分别为研究对象，由弹簧处于伸长状态，所以地面对磁铁的作用力：①图中小于地面上磁体的重力，②图中地面对磁铁的作用力小于两个磁铁的重力；对③、④图中的两个磁铁为研究对象，进行受力分析可知，地面对磁铁的作用力等于两磁铁的重力．所以选项D正确．4．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是(B)A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理解析：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引．当军舰接近磁性水雷时，磁体间的相互作用引起小磁针的转动，与铁制引芯相吸引，接通电路，引起爆炸．5．某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动．因此可知，通电直导线产生的磁场方向是(D)A．自东向西B．自南向北C．自西向东D．自北向南解析：通电前小磁针指南北方向，通电后小磁针不动，说明通电直导线产生的磁场还在南北方向；稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动，由此可知，通电直导线产生的磁场与地磁场方向相反，故D项正确．6．地球是一个大磁体．它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是(D)A．地磁场的方向沿地球上经线方向B．地磁场的方向是与地面平行的C．地磁场的方向是从北向南方向的D．在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的解析：解决本题需明确两点：一、地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近；二、地磁两极与地理两极并不重合．综上所述，选项D正确．7.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为(D)A．F＝MgB．mg<F<(M＋m)gC．F＝(M＋m)gD．F>(M＋m)g解析：在铁片B上升的过程中，轻绳上的拉力F大小等于A、C 的重力Mg和B对A的引力F引′的和．在铁片B上升的过程中，对B有F引－mg＝ma，所以F引＝mg＋ma.由牛顿第三定律可知，B 对A的引力F引′与A对B的引力F引大小相等、方向相反．所以F ＝Mg＋mg＋ma.解此题的关键之处在于把物理情景弄清楚，然后根据不同物体所处的状态列出相应的方程．二、多项选择题8.如图所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置．当导线中通以如图所示电流I时，发现小磁针的N极向里，S极向外，停留在与纸面垂直的位置上．这一现象说明(AB)A．小磁针感知到了电流的磁场B．小磁针处磁场方向垂直纸面向里C．小磁针处磁场方向垂直纸面向外D．若把小磁针移走，该处就没有磁场了解析：小磁针可以检验磁场的存在，当导线中通入电流时，在导线的周围就产生了磁场．在小磁针位置处的磁场方向为N极的受力方向，即垂直纸面向里，故A、B正确，C错误；电流的磁场是客观存在的特殊物质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，故D不正确．9．在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未爆炸的炸药若残留在爆破孔内，则很容易发生人员伤亡事故．为此科学家制造了一种磁性炸药，即在炸药中掺入了10%的磁性材料——钡铁氧体，然后放入磁化机磁化．磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不爆炸的情况可使用磁性探测器测出未爆炸的炸药，从而降低事故发生的概率．已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400 ℃，炸药的爆炸温度为2 240～3 100 ℃，一般炸药引爆温度最高为140 ℃左右．以上材料表明(AD)A．磁性材料在低温下容易被磁化B．磁性材料在高温下容易被磁化C．磁性材料在低温下容易被消磁D．磁性材料在高温下容易被消磁10．明永乐三年(1405年)的一天，江苏太仓城外刘家港的港湾里，一支庞大的船队正准备起锚远航，“宝舟体势巍然，巨无匹敌，棚帆锚舵，非二三百人莫能举动．”整个船队有官兵、水手、工匠、医生、翻译等两万多人……以上是对郑和统帅船队将要“下西洋”时的描述．以下说法正确的是(ABD)A．我国是最早在航海上使用指南针的国家B．郑和下西洋的宝船上装着罗盘，导航时兼用罗盘和观星，二者互相补充、互相修正C．意大利航海家哥伦布是世界上第一个观测到磁偏角的人D．中国的沈括观测到磁偏角比哥伦布早约四百年解析：指南针是我国古代四大发明之一，对世界航海事业的发展作出了巨大贡献．我国宋代学者沈括最早准确记录了磁针所指的南北方向不是地理上的正南正北的现象，意即发现了地磁偏角．西方直到1492年哥伦布第一次航行美洲时才发现了地磁偏角，比沈括的发现晚了约四百年，所以选项A、B、D正确．三、非选择题11．两个完全相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S 极如图所示，开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不动．a．现将AB突然竖直向上平移(平板与磁铁之间始终接触)，并使之停在A″B″处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起．b．如果将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置A′B′处，结果发现两条形磁铁也吸在了一起，请回答下列问题：(1)开始时两磁铁静止不动，磁铁间的相互作用力是吸引力；右侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向右．(2)在a过程中磁铁开始滑动时，平板正在向上加速还是减速呢？答：减速．(3)在b过程中磁铁开始滑动时，平板正在向下加速还是减速呢？答：加速．解析：本题是一道综合性题目，主要考查磁体间的相互作用规律、受力分析、牛顿第二定律．磁铁静止时，二者间的相互吸引力与静摩擦力大小相等，对右侧的磁铁来说，吸引力向左静摩擦力向右．当平板向上运动而磁铁吸在一起时，说明摩擦力减小，磁铁所受支持力减小，磁铁应处于失重状态，所以平板应向上减速运动，加速度方向向下．当平板向下运动而两磁铁吸在一起时，磁铁应处于失重状态，所以加速度仍向下，故是向下加速运动．12．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的．棋子不会掉落的原因是什么？答案：受到棋盘对它向上的摩擦力解析：棋子受力如图所示，磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力，棋盘对棋子有向外的弹力．重力使得棋子有向下滑动的趋势，因此棋子受到棋盘向上的静摩擦力，此力和重力平衡，使得棋子不会掉下来．由于空气浮力远小于重力，故可以忽略不计．13．磁带、磁盘、存折、信用卡等都是利用磁性材料制成的生活用具，为了保护这些用具上的信息，你认为应该怎样做？答案：磁带、磁卡等是利用对其上面的磁性材料磁化的强弱或方向的不同来记录信息的，如果将它们与磁性物体放在一起，则它上面的磁性材料会被重新磁化，使其原有信息消失，因此磁带、磁卡等应放在远离磁铁等磁性物体的地方．另外各种银行卡、交费卡、电话卡最好也不要长时间地放在一起，以免它们互相磁化而丢失信息．。
人教版高中物理选修3-1练习题及答案全套-第三章磁场
§1、2磁现象和磁场、磁感应强度【典型例题】【例1】某同学在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条细线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住条形磁铁的位置是：（ ）A 、磁体的重心处B 、磁铁的某一磁极处C 、磁铁重心的北侧D 、磁铁重心的南侧【解析】由于地球是一个大磁体，存在地磁场，其磁感线的分布如图所示。
在地球表面除了赤道附近的地磁场呈水平方向（和地面平行）外，其它地方的地磁场方向均不沿水平方向。
a北京附近的地磁场方向如图（a ）所示，若在此处悬挂条形磁铁，且悬挂点在重心，则它在地磁场的作用下，静止时它将沿着地磁场方向，如图（b ）所示，显然不能水平。
若将悬挂点移至重心的北侧，如图（c ）所示，则根据平衡条件确定它能在水平位置平衡。
【答案】C【例2】如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I ，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场B 垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是（A ）A 、a 点B 、b 点C 、c 点D 、d 点【解析】磁感应强度是矢量，若在某一个空间同时存在多个磁场，那么某一点的磁感应强度是各个磁场在该点场强的矢量和。
图中通电直导线产生的磁场的方向顺时针方向，在a 点两个磁场同方向，磁感应强度为两者之和；在c 点两个磁场反向，磁感应强度为两者之差；b 、d 两点的合场强由平行四边形法则来确定。
【答案】A【例3】根据磁感应强度的定义式B=ILF ，下列说法中正确的是（D ） A 、在磁场中某确定位置，B 与F 成正比，与I 、L 的乘积成反比B 、一小段能通电直导线在空间某处受磁场力F=0，那么该处的B 一定为零C 、磁场中某处的B 的方向跟电流在该处受磁场力F 的方向相同D 、一小段通电直导线放在B 为零的位置，那么它受到磁场力F 也一定为零【解析】磁感应强度是表征磁场强弱的物理量，确定的磁场中的确定点的磁感应强度是一个确定的值，它由磁场本身决定的，与磁场中是否有通电导体，及导体的长度，电流强度的大小，以及磁场作用力的大小无关。
人教版高二物理选修3-1课时作业第三章 磁场 3.1磁现象和磁场、磁感应强度 word版含解析答案
第三章磁场磁现象和磁场1.(多选)某同学身边有一个长铁条,为了检验它是否具有磁性,该同学用它的一端靠近能自由转动的小磁针。
下列给出了几种可能产生的现象以及相应结论,其中正确的是()A.若小磁针被吸引过来,则说明长铁条一定有磁性B.若小磁针被吸引过来,则长铁条可能没有磁性C.若小磁针被推开,则说明长铁条一定有磁性D.若小磁针被推开,则长铁条可能没有磁性2.磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,如图所示,其依据是()A.磁体的吸铁性B.磁极间的相互作用规律C.电荷间的相互作用规律D.磁场具有方向性3.月球表面周围没有空气,它对物体的引力仅为地球上的1/6,月球表面没有磁场。
根据这些特征,在月球上,下图中的四种情况能够做到的是()4.物理实验都需要有一定的控制条件,奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响。
下列关于奥斯特实验的说法正确的是()A.该实验必须在地球赤道上进行B.通电直导线必须竖直放置C.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5.(多选)下列说法正确的是()A.小磁针放在一根通电直导线附近,小磁针没有转动,说明电流没有磁效应B.两根通电直导线相互垂直放置,解除固定后都发生转动,说明了电流的磁效应C.奥斯特发现的电流磁效应现象,首次揭示了电与磁之间是有联系的D.以上说法均错误6. (多选)一束离子沿水平方向平行飞过小磁针上方,如图所示,此时小磁针S极向纸内偏转,这一束离子可能是()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7.地球是一个大磁体:①在地面上放置一个小磁针,小磁针的南极指向地磁场的南极;②地磁场的北极在地理南极附近;③赤道附近地磁场的方向和地面平行;④北半球地磁场的方向相对地面是斜向上的;⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。
2018-2019学年高中物理人教版版选修3-1课时作业第三章3几种常见的磁场含解析.docx
人教版版2018-2019 学年高中物理选修3-1 课时作业[课时作业 ][A 组基础巩固]一、单项选择题1．电磁铁用软铁棒做铁芯，这是因为软铁棒()A．能保持磁性B．可能被其他磁体吸引C．去磁迅速D．能导电解析：电磁铁多用于电磁继电器或大型磁力吊车，原理是通过电流控制磁场的产生与消失，所以希望断电后磁场立刻消失，因而选用软磁体， C 正确．答案： C2.如图所示，两个同心放置的平面金属圆环、条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量A．Φa＞ΦbC．Φa＝Φb Φa、Φb间的关系是 () B．Φa＜ΦbD．不能确定解析：通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数，首先明确条形磁铁的磁感线分布情况，另外要注意磁感线是闭合的曲线．条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从 S 极到 N 极，在磁体的外部是从 N 极到 S 极，内部有多少条磁感线，外部的整个空间就有多少条磁感线同内部磁感线构成闭合曲线．对两个圆环，磁体内部的磁感线全部穿过圆环，外部的磁感线穿过多少，磁通量就抵消多少，所以面积越大，磁通量反而越小，故选项 A 正确．答案： A3.有一束电子流沿 y 轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z 轴上 P 点处所产生的磁场方向沿 ()A． x 轴正方向B．x 轴负方向C． z 轴正方向D．z 轴负方向解析：电子流沿 y 轴正方向运动，电流方向沿y 轴负方向，用安培定则可以判定P 点的磁场方向沿 x 轴负方向．答案： B4.(2017 陕·西西安中学期末 )三根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于一个正方形abcd 的三个顶点 a 、 b 、 c 处，导线中通有大小和方向都相同的电流，如图所示．已知每根通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度大小与该导线的距离成反比，通电导线 b 在 d 处所产生的磁场的磁感应强度大小为B ，则三根通电导线产生的磁场在 d 处的合磁感应强度大小为 ()A ． 2BB ．3BC ． 2.1BD ．3.8B解析：设 a 、b 、c 三根通电导线在 d 处产生的磁场的磁感应强度大小分别为B a 、b 和 Bc ，正方形的边长为 l ，则有 B b ＝B ＝kI＝ 2kI ，B a ＝ B c ＝kI，又 B a 与 B cB2ll2l2kI的矢量和为 B ac ＝l＝2B ，且方向与 B b 方向相同，故 d 处的合磁感应强度大小为 B 合 ＝B b ＋ B ac ＝ 3B ，选项 B 正确．答案： B5.铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心O 处的磁场方向为 ()A ．向下B ．向上C ．垂直于纸面向里D ．垂直于纸面向外解析：铁环左侧上端为 N 极，右侧上端也为 N 极，在环中心叠加后，在中心O的磁场方向向下，故 A 正确．答案： A二、多项选择题6.如图所示，一个电子沿逆时针方向做圆周运动，则由于电子的运动将( )A ．不产生磁场B ．在圆周的内侧、外侧均产生磁场C ．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直于纸面向里D ．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直于纸面向外解析：电子沿逆时针方向做圆周运动，形成的电流方向为顺时针方向，根据安培定则可判断电子的运动将在圆周的内侧、外侧均产生磁场，且圆心处的磁场方向垂直于纸面向里，选项 B、C 正确．答案： BC7.如图所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B 两点，则 ()A． A、 B 两点的磁感应强度方向相同B．B 点的磁感应强度一定大C．因为磁感线是直线， A、B 两点的磁感应强度一样大D．条件不足，无法判断A、 B 两点的磁感应强度大小解析：由磁场中一根磁感线无法判断磁场强弱，故 D 正确，由题图可知 A、B 两点的磁感应强度方向相同，故 A 正确．答案： AD8.如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B 是位于北南方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N 极转向纸里， S 极转向纸外，则关于A、B 的带电情况说法中正确的是()A．带同种电荷B．带异种电荷C． B 带正电D．A 带正电解析：云层间放电必须发生在异种电荷之间，故 B 对；在云层间放电时，形成的强电场和高温将空气电离成正离子和负离子，并在强电场的作用下做定向移动，形成电流，相当于通电直导线形成磁场．由题意知，从上往下看，磁场是逆时针的，根据安培定则可以判断电流是从 A 流向 B 的，故可知 A 带正电， B 带负电，故 D 对．答案： BD三、非选择题9.如图所示，有一个 100 匝的线圈，其横截面是边长为L ＝0.20 m 的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50 T 的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变 )，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？解析：线圈横截面是正方形时的面积S1＝ L2＝(0.20)2 m2＝4.0×10－2 m2.穿过线圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50× 4.0× 10－2Wb＝2.0× 10－2Wb.4L2L截面形状为圆形时，其半径r ＝＝，2L2＝162截面积大小 S2＝π(100πm .π)穿过线圈的磁通量16－ 2Φ2＝BS2＝0.50×100πWb＝2.55×10Wb.所以磁通量的变化量－2－3ΔΦ＝Φ2 －Φ1＝(2.55－2.0)×10Wb＝5.5×10Wb.－3答案： 5.5×10 Wb[B 组能力提升]一、选择题1．如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O 点为坐标原点，沿 z 轴正方向磁感应强度 B 大小的变化最有可能为 ()解析：磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，以O 点为坐标原点，沿z 轴正方向，先疏后密，表示磁感应强度先减小后增大， C 正确．答案： C2．(多选 )彼此绝缘、相互交叉的两根通电直导线与闭合线圈共面，图中穿过线圈的磁通量可能为零的是()解析：根据安培定则，电流 I1在第一象限磁场方向是垂直纸面向里， I 2在第一象限磁场方向是垂直纸面向外，所以磁通量可能为零， A 正确．根据安培定则，电流I1在第二、三象限磁场方向是垂直纸面向外，I2在此处磁场方向是上半部垂直纸面向里，下半部向外，所以磁通量不可能为零， B 错误．根据安培定则，电流I 1 在第一象限磁场方向是垂直纸面向外， I 2 在第一象限磁场方向是垂直纸面向外，所以磁通量不可能为零， C 错误．根据安培定则， 电流 I 1 在第一象限磁场方向是垂直纸面向外， I 2 在第一象限磁场方向是垂直纸面向里，所以磁通量可能为零，D 正确．答案： AD二、非选择题3.如图所示，正方形线圈 abcO 边长为 0.8 m ，匀强磁场沿 x 轴正向， B ＝0.2 T ，线圈在图示位置绕 Oz 轴转过 60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？解析：由题意，初磁通量 Φ1＝ 0，末磁通量 Φ2＝ BSsin 60 ＝°0.2×0.82× 23Wb ＝0.064 3 Wb ≈0.11 Wb ，所以 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.11 Wb.答案： 0.11 Wb4．已知北京地面处的地磁场水平分量约为 3×10－5T.某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验． 他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示．小磁针静止时 N 极指向 y 轴正方向，当接通电源后，发现小磁针 N 极指向与 y 轴正方向成 60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小． (保留一位有效数字 )解析：通电螺线管在坐标原点处产生的磁场沿 x 轴正方向，由安培定则即可确定电流的绕向．设螺线管在小磁针处产生的磁场为B x ，B x则有 tan 60 ＝°B y ，即 B x ＝B ytan 60 ＝° ×－5× 3 T ≈ 5× 10－5T.3 10答案：图见解析5× 10－ 5 T5。
2020--2021学年人教版高二物理选修3—1第3章 磁场附答案
2020--2021人教物理选修3—1第3章磁场附答案人教选修3—1第三章磁场1、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理2、如图所示，两条通电直导线平行放置，长度为l1的导线中电流为I1，长度为l2的导线中电流为I2，l2所受l1的磁场力大小为F2，且由l1产生的磁场的磁感应强度方向在l2处垂直于纸面向外，其大小为()A．B＝F2I2l2B．B＝F2I1l1C．B＝F2I2l1D．B＝F2I1l23、如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。
圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A.1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶14、(双选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是()A B C D5、如图为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的方向垂直纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应()A．向左偏转B．向上偏转C．向下偏转D．不偏转6、(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。
设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是()A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子7、如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角。
人教版高中物理选修3-1第三章磁场--答案
6．BD[提示]安培力是导线中做定向运动的电荷所受洛仑兹力的整体表现.
7．C[提示]螺线管中的磁场沿轴线方向，所以电子不受洛伦兹力.
8．a.竖直向上 b.垂直纸面向外 c.负电荷 d. 垂直纸面向内
9．向下偏转；向上偏转；电视机显像是靠电子轰击荧光屏产生的，磁场将影响电子运动的轨迹，影响图像质量。
2．BC[提示]小磁针的N极指向磁场方向，在通电螺线管内部指向N极 3．AB 4．B[提示]电流方向与负电荷运动方向相反
5．C 6．BC 7．ABC
8．a．垂直纸面向里b．向上c．逆时针d．向下e．向左f．向右
9．如图答3-3-1所示。[提示]判断小磁针的偏转方向的主要依据是磁感线的方向，因为在磁场中，小磁针N极受力方向就是磁场方向，即磁感线的切线方向，而S极恰好相反，所以，小磁针最终静止下来时N极的指向就是该点的磁感线的切向方向．根据安培定则，画出螺线管通电后的磁感线，结合小磁针在磁场中静止时所指的方向进行判定．注意螺线管内部小磁针不能简单地利用磁极间的作用规律判定．
6．（1）负电；（2）6.6m/s；（3）4.3m[提示]对下滑过程中小物块进行受力分析，如图答3-5-1所示，物块要离开斜面的条件为：物块所受洛伦兹力沿y轴正方向，用左手定则可得电荷带负电，当物块离开斜面时，支持力N等于零，则 ，又由于物块沿斜面受下滑力匀加速下滑，加速度 ，用匀变速公式可得滑行距离，
B组
1．B
2．B[提示]有效面积大小为Scosα
3．D[提示]计算磁通量要注意面与磁场方向间的关系
4．A
5．C[提示]题图中，b、d两直流电流在a处的磁感应强度大小相等、方向相反、相互抵消，故a处磁场方向决定于直线电流c。由安培定则可知，a处磁场方向为由a指向b。
高中物理人教版版选修3-1课时作业：第三章 4 通电导线在磁场中受到的力
[课时作业] [A 组 基础巩固]一、单项选择题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 ＝BId B ．F ＝BId sin θ C ．F ＝BId sin θD ．F ＝BId cos θ解析：导线与B 垂直，F ＝BIdsin θ. 答案：C2.如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )A ．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极B ．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极C ．无论如何台秤的示数都不可能变化D ．以上说法都不正确解析：如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A 正确，B 、C 、D 错误． 答案：A3.如图所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，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 解析：由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上．由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里．答案：C4.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A．都绕圆柱转动B．以不等的加速度相向运动C．以相等的加速度相向运动D．以相等的加速度相背运动解析：同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力大小相等，所以选C项．答案：C5.如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是(从上往下看)()A．顺时针方向转动，同时下降B．顺时针方向转动，同时上升C．逆时针方向转动，同时下降D．逆时针方向转动，同时上升解析：根据如图甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况．将导线AB从N、S极的中间分成两段，AO、OB段所处的磁场方向如图所示，由左手定则可知AO段受安培力的方向垂直于纸面向外，OB段受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动．再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况．如图乙所示，导线AB此时受安培力的方向竖直向下，导线将向下运动．综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线AB逆时针转动的同时还要向下运动，故选项C正确．答案：C二、多项选择题6．关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是( )A ．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同B ．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等C ．线圈平面始终与磁感线平行D ．线圈所在位置的磁感应强度大小都相等解析：两磁极之间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，极靴与铁质圆柱之间有一不大的缝隙，根据磁感线与磁极表面垂直的特点，磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁场．这样做的目的就是让通电线圈所在位置能有一个等大的磁场，并且磁感线始终与线圈平面平行，故正确答案为C 、D. 答案：CD7.(2018·江苏扬州高二检测)通电矩形线框abcd 与长直通电导线MN 在同一平面内，如图所示，ab 边与MN 平行．关于MN 的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是( ) A ．线框有两条边所受的安培力方向相同 B ．线框有两条边所受的安培力大小相等 C ．线框所受的安培力的合力方向向左 D ．线框所受的安培力的合力方向向右解析：由安培定则可知导线MN 在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc 边和ad 边所受安培力大小相等，方向相反．ab 边受到向右的安培力F ab ，cd 边受到向左的安培力F cd .因ab 边所处的磁场强，cd 边所处的磁场弱，故F ab ＞F cd ，线框所受合力方向向右． 答案：BD8.如图所示，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x 轴正方向的电流I ，导线保持静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能是( ) A ．沿z 轴正方向，mgIL tan θ B ．沿y 轴正方向，mgILC ．沿z 轴负方向，mgIL tan θ D ．沿悬线向上，mgIL sin θ解析：对导线受力分析：作侧视图，如图所示，导线受竖直向下的重力，安培力的方向不确定，在悬线右上侧的一个范围内．隐含条件：悬线可能不受力．重要规律：左手定则与F ＝ILB .由左手定则可知，磁场方向不能沿z 轴正方向，也不能沿悬线向上．当磁场沿z 轴负方向时，有ILB ＝mg tan θ，解得B ＝mgIL tan θ，选项C 正确．当磁场沿y 轴正方向时，有ILB ＝mg ，解得B ＝mgIL ，选项B 正确． 答案：BC 三、非选择题9.如图，一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T ，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b 到a ，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下.开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl 1＝0.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得 2k Δl 1＝mg ①式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加速度的大小． 开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为 F ＝IBL ②式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl 2＝0.3 cm ，由胡克定律和力的平衡条件得2k (Δl 1＋Δl 2)＝mg ＋F ③ 由欧姆定律有 E ＝IR ④式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻． 联立①②③④式，并代入题给数据得 m ＝0.01 kg.⑤答案：安培力的方向竖直向下，金属棒的质量为0.01 kg[B 组 能力提升]一、选择题1.(2018·湖北黄冈模拟)如图所示，边长为L 的等边三角形导体框是由3根电阻为3r 的导体棒构成，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直导体框所在平面，导体框两顶点与电动势为E ，内阻为r 的电源用电阻可忽略的导线相连，则整个线框受到的安培力大小为( ) A ．0 B.BEL 3r C.BEL 2rD ．BEL r解析：根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，本题可将电路等效为3r 和6r 并联，并联后总电阻为3r ·6r3r ＋6r＝2r ，则路端电压U ＝E r ＋2r ·2r ＝2E 3.根据欧姆定律I 12＝U 6r ，I 3＝U 3r .则安培力F 1＝F 2＝BI 12L ，F 1、F 2的夹角为120°，F 3＝BI 3L ，方向如图所示．由以上各式联立解得三角形框架受到的安培力的合力大小F ＝EBL3r ，B 正确． 答案：B2.两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB 是固定的，另一条导线CD 能自由转动．它们通以图示方向的直流电流时，CD 导线将( ) A ．逆时针方向转动，同时靠近导线AB B ．顺时针方向转动，同时靠近导线AB C ．逆时针方向转动，同时离开导线ABD．顺时针方向转动，同时离开导线AB解析：导线AB产生的磁场在右边垂直纸面向里，在左边垂直纸面向外，在CD 左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向下，右边的电流元所受安培力方向向上，知CD导线逆时针方向转动，当CD导线转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引，所以导线CD逆时针方向转动，同时靠近AB，故A正确，B、C、D错误．答案：A二、非选择题3.如图所示，水平导轨间的距离L＝0.5 m，B＝2 T，ab棒的质量m＝1 kg，物块重G＝3 N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，R的取值范围为多少时，棒处于静止状态？(g取10 m/s2)解析：根据物块平衡条件可得：恰不右滑时：G－μmg－I1LB＝0①恰不左滑时：G＋μmg－I2LB＝0②根据闭合电路欧姆定律可得E＝I1(R1＋r)③E＝I2(R2＋r)④联立①③得R1＝BLEG－μmg－r＝9.9 Ω，联立②④得R2＝BLEG＋μmg－r＝1.9 Ω，所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.答案：1.9 Ω≤R≤9.9 Ω4.如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求： (1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，得通过导体棒的电流I ＝ER 0＋r＝1.5 A (2)导体棒受到的安培力F 安＝ILB ＝0.30 N(3)将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面方向的分力为F 1，则F 1＝mg sin 37°＝0.24 N所以F 1＜F 安，导体棒受力如图，根据平衡条件有F 1＋F f ＝F 安 解得F f ＝0.06 N ，方向沿斜面向下答案：(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N ，方向沿斜面向下。
人教版物理选修3-1第三章《磁场》测试题(word含答案)
作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板
MN上的 A 点．测得 O、A 两点
间的距离为 L．不计粒子重力．
（ 1）试判断 P、 Q间的磁场方向；
（ 2）求粒子做匀速直线运动的速度大小 v；
（ 3）求粒子的电荷量与质量之比
q
．
m
24．一个静止在磁场中的 22688R（a 镭核），发生 α 衰变后转变为氡核 （元素符号为 Rn）．已
C．该磁场的磁感应强度大小为
mg q cos
mg sin
D．该电场的场强为
q
三、实验题 21 ．利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系就可以测定磁感应强度的 大小．实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形导线框，导线框接在图示电路中， 线框的短边置于蹄型磁体的 N、 S 极间磁场中的待测位置．
知衰变中释放出的 α 粒子的速度方向跟匀强磁场的磁感线方向垂直．设镭核、氡核和
α 粒子的质量一次是 m1、 m2、 m3，衰变的核能都转化为氡核和 α 粒子的动能．求 :
（ 1）写出衰变方程． （ 2）氡核和 α 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径之比． （ 3）氡核的动能 EK
参考答案 1． A 2 ． A 3 ． B 4． B 5． A 6 ． A 7 ． D 8 ．D 9 ．A 10 ． B 11 ． C 12 ． D 13． A 14 ．A 15 ． B 16． BD 17． AC 18．ACD 19． AD 20．AC
B． Bx
3kE 9LB
C． Bx
3kE
30LR
D． Bx
3kE
27LR
12．如图所示， 是磁流体发电机示意图。 平行金属板 a、b 之间有一个很强的匀强磁场，