人教版高中物理选修3-1第三章磁场单元测试

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第三章磁场单元测试（人教版选修3-1）

(时间：90分钟满分：100分)

第Ⅰ卷(选择题共40分)

一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)

1．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( )

A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向

B．磁感线是磁场中客观存在的线

C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止

D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线

2．发现通电导线周围存在磁场的科学家是( )

A．洛伦兹 B．库仑

C．法拉第 D．奥斯特

3．如图1所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，

放在环顶部的小磁针最后将( )

图1

A．N极竖直向上

B．N极竖直向下

C．N极水平向左

D．小磁针在水平面内转动

4．如图2，条形磁铁放在水平桌面上，

在其正中央的上方固定一根长直导线，

导线与磁铁垂直．给导线通以垂直纸面向里的电流，

用F N表示磁铁对桌面的压力，用F f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比较( )

图2

A．F N减小，F f＝0 B．F N减小，F f≠0

C．F N增大，F f＝0 D．F N增大，F f≠0

5．在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，

水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图3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( )

图3

A．c、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小

D．b点的磁感应强度的值最大

6．一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4所示，

径迹上的每一小段可近似看成圆弧．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)．从图中可以确定( )

图4

A．粒子从a到b，带正电

B．粒子从b到a，带正电

C．粒子从a到b，带负电

D．粒子从b到a，带负电

7．“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘探，在月球重力分布、

磁场分布及元素测定方面取得了新成果．月球上的磁场极其微弱，

通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹，

可分析月球磁场的强弱分布情况，图5是探测器通过月球表面a、b、c、d四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片．设电子速率相同，

且与磁场方向垂直，

则可知四个位置的磁场从强到弱的排列正确的是( )

图5

A．B b→B a→B d→B c B．B d→B c→B b→B a

C．B c→B d→B a→B b D．B a→B b→B c→B d

8．如图6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v1，

从D点射出磁场时的速率为v2，

则下列说法中正确的是(粒子重力不计)( )

图6

A．v2＞v1，v2的方向必过圆心

B．v2＝v1，v2的方向必过圆心

C．v2＞v1，v2的方向可能不过圆心

D．v2＝v1，v2的方向可能不过圆心

9．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图7所示，

地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，

使它们不能到达地面，

这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将( )

图7

A．向东偏转 B．向南偏转

C．向西偏转 D．向北偏转

10．如图8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8

A．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

题号12345678910答案

第Ⅱ卷(非选择题共60分)

二、填空题(本题共3小题，共14分)

11．(4分)将长为1 m的导线ac从中点b折成如图9所示的形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直．若在导线abc中通入25 A的直流电，则整个导线所受安培力大小为________ N.

图9

12．(5分)如图10所示，有一质量为m、

电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并且处在磁感应强度为B、

方向垂直纸面向里的匀强磁场中．为了使小球飘离平面，

匀强磁场在纸面内移动的最小速度为____________，

方向为____________．

图10

13．(5分)如图11所示，

在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，

磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q的正离子，速率都为v.对那些在xOy平面内运动的离子，

在磁场中可能到达的最大值为x＝________，y＝________.

图11

三、计算题(本题共4小题，共46分)

14．(10分)如图12所示，在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长为0.2 m的直导线PQ，两端以很软的导线通入5

A的电流．当加一个竖直向上的B＝0.6 T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，

则导线PQ的重力为多少？(sin 37°＝0.6)

图12

15．(12分)如图13所示，质量为m、带电荷量为＋q的粒子，

从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两极间距为d，磁感应强度为B，

这时粒子恰能沿直线穿过电场和磁场区域．今将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上．已知粒子重力不计，

则粒子落到极板上时的动能为多少？

图13

16．(10分)如图14所示，

直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一电子(质量为m、

电荷量为e)以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中，求：

图14

(1)电子从磁场中射出时距O点多远；

(2)电子在磁场中运动的时间为多少．

17．(14分)质量为m，电荷量为q的带负电粒子自静止开始，经M、

N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，

如图15所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．

图15

(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)；

(2)求匀强磁场的磁感应强度B.

参考答案

1．A[磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线，它可以描述磁场的强弱和方向，A对，B错．磁铁的外部，磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，内外部磁感线为闭合曲线，C错．实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状，不是磁感线，磁感线是看不到的，D错．]

2．D[洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用力，库仑发现库仑定律，法拉第发现法拉第电磁感应规律，奥斯特通过实验发现电流的周围存在磁场，提出电流可以产生磁场的理论，故D正确．]

3．C [带电金属环形成逆时针电流(从右向左看)，据安培定则可以确定，通过金属环轴OO′处的磁场方向水平向右，小磁针处的磁场方向水平向左，故小磁针N 极最后水平指向左方，C 项正确．]

4．C [由于磁铁在导线所在处的磁感应强度方向水平向左，由左手定则知，磁铁对通电导线的作用力竖直向上，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁的作用力竖直向下，使磁铁与桌面间的压力变大；由于通电导线对磁铁的作用力竖直向下，因此磁铁没有水平运动趋势，故C 正确．]

5．C [通电直导线在c 点的磁感应强度方向与B 0的方向相反，b 、d 两点的电流磁场与B 0垂直，a 点电流磁场与B 0同向，由磁场的叠加知c 点的合磁感应强度最小．] 6．B

7．D [电子在磁场中做匀速圆周运动，由题图可知在a 、b 、c 、d 四图中

电子运动轨迹的半径大小关系为R d ＞R c ＞R b ＞R a ，由半径公式R ＝mv

qB

可

知，半径越大，磁感应强度越小，所以B a ＞B b ＞B c ＞B d ，D 正确．] 8．B [由于洛伦兹力对带电粒子不做功，故v 2＝v 1，由几何关系可知v 2的方向必过圆心，故B 正确，A 、C 、D 错误．]

9．A [赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A 正确．]

10．A [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．] 11.3

解析 折线abc 受力等效于a 和c 连线受力，由几何知识可知ac ＝ 3

2 m ，

F ＝ILB sin θ＝25×0.08×3

2

×sin 90° N ＝ 3 N .

12.mg

qB

水平向左 解析 由左手定则可以判断出，当小球相对于磁场向右运动时，带正电的小球所受的洛伦兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球即将飘离平

面．设此时速度为v ，则由力的平衡可知mg ＝qvB ，所以最小速度v ＝mg

qB

.

小球相对于磁场向右运动，而小球静止，则磁场向左运动． 13.2mv qB 2mv qB

解析正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其偏转方向为顺时针方向，射到y轴上最远的离子是沿x轴负方向射出的离子．而射到x轴上最远的离子是沿y轴正方向射出的离子．这两束离子可能到达的最大x、y值恰好是圆周的直径，如图所示．

14．0.8 N

解析对通电导线受力分析如图所示．

由平衡条件得：

F安＝mg tan 37°，

又F

安

＝BIL，

代入数据得：

G＝mg＝

BIL

tan 37°

＝

0.6×5×0.2

3

4

N＝0.8 N.

15.

1

2

mv2－

1

2

qvBd

解析带电粒子做匀速直线运动时，有q

U

d

＝qvB，qU＝qvBd.

磁感应强度增大，则磁场力增大，粒子向磁场力方向偏转．当粒子到达极板时，电场力做负功，

则－q

U

2

＝E k－

1

2

mv2.

得E k＝

1

2

mv2－

1

2

qU＝

1

2

mv2－

1

2

qvBd

16．(1)

mv

Be

(2)

πm

3Be

解析(1)

由左手定则可判断出电子应落在ON之间，根据几何关系可解得圆心角为60°，则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径

mv

eB

.

(2)电子在磁场中的运动时间应为t＝

1

6

T＝

πm

3Be

17．(1)轨迹图见解析(2)

2L

L2＋d2

2mU

q

解析(1)作粒子经电场和磁场的轨迹图，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＝1

2

mv2①

粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：

qvB＝m v2 r

②

由几何关系得：r2＝(r－L)2＋d2③联立①②③式得：

磁感应强度B＝

2L

L2＋d2

2mU

q

.