2019-2020学年高中物理第三章磁场练习+章末综合检测教科版选修3-1【共7套36页】.pdf

本套资源目录 2019_2020 学年高中物理第三章磁场习题课磁场的叠加和安培力作用下的力学问题练习含解析教科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第三章磁场章末综合检测含解析教科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第三章磁场第 1 节磁现象磁场练习含解析教科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第三章磁场第 2 节磁吃通电导线的作用_安培力练习含解析教科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第三章磁场第 3 节磁感应强度磁通量练习含解析教科版选修 3_1_ 2019_2020 学年高中物理第三章磁场第 4 节磁吃运动电荷的作用_洛伦兹力练习含解析教科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第三章磁场第 5 节洛伦兹力的应用练习含解析教科版选修 3_1 习题课 磁场的叠加和安培力作用下的力学问题 一、单项选择题 1.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()Ac、d两点的磁感应强度大小相等 Ba、b两点的磁感应强度大小相等 Cc点磁感应强度的值最小 Db点磁感应强度的值最大 解析：直导线中的电流在圆周上的a、b、c、d各点产生的磁场的方向沿顺时针切线，磁感应强度大小相同，由矢量叠加可知 C 正确 答案：C 2.如图，长为 2l的直导线折成边长相等、夹角为 60的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该 V形通电导线受到的安培力大小为()A0 B0.5BIl CBIl D2BIl 解析：V 形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl，方向分别垂直于导线斜向上，再由平行四边形定则可得其合力FBIl，答案为 C.答案：C 3.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示在导线以其中心点为轴转动 90的过程中，导线受到的安培力()A大小不变，方向不变 B由零增大到最大，方向时刻改变 C由最大减小到零，方向不变 D由零增大到最大，方向不变 解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导线不受安培力；当导线转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导线受到安培力的作用；当导线转过90时，电流与磁场垂直，此时导线所受安培力最大根据左手定则判断知，力的方向始终不变，选项 D 正确 答案：D 4.在纸面上有一个等边三角形ABC，顶点处都通有相同电流的三根长直导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示，每根通电导线在三角形的中点O产生的磁感应强度大小为B0.中心O处磁感应强度的大小为()A0 B2B0 CB0 D.32B0 解析：磁感应强度是矢量，所以三角形的中心O处的磁感应强度就为三个直线电流在O点产生磁场的合成 本题就是根据直线电流的磁场特点，把磁场中的这一点O与直线电流所在处的点(或A、或B、或C)的连线为半径，作此半径的垂线，垂线的方向指向由安培定则所确定的方向图中三个磁场方向就是这样确定的，确定直线电流磁场中任何一点的磁场方向均取此种方法直线电流的磁场是以直线电流为中心的一组同心圆，中心O点处三个直线电流的磁场方向如图所示，由于对称性，它们互成120角，由于它们的大小相等，均为B0，根据矢量合成的特点，可知它们的合矢量为零 答案：A 5.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()A0 B.BEL3r C.BEL2r D.BELr 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阻值为3r的电阻和阻值为6r的电阻并联，并联后总电阻为3r6r3r6r2r，则路端电压UEr2r2r2E3.根据欧姆定律I12U6r，I3U3r.则安培力F1F2BI12L，F1、F2的夹角为 120，F3BI3L，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FBEL3r，B 正确 答案：B 二、多项选择题 6下列所示各图中，小磁针的指向正确的是()解析：小磁针静止时的 N 极指向为该处磁场方向，由安培定则可知 A 中螺线管内的磁场方向向左，A 正确 B 中赤道处的磁场方向由南向北，B 正确 C 中小磁针所在处的磁场方向向下，C 错误D 中 U 形磁体间的磁场向右，D 正确 答案：ABD 7.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Fab，cd边受到向左的安培力Fcd.因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故FabFcd，线框所受合力方向向右 答案：BD 8两根通电长直导线平行放置，电流大小分别为I1和I2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上导线中的电流在这四点产生磁场的磁感应强度可能为零的是()Aa点 Bb点 Cc点 Dd点 解析：根据安培定则可知两电流在a 点磁感应强度的方向相反，若 I1I2，由于a离I1近，故在a点I1的磁感应强度的大小可能等于I2的磁感应强度，则a点磁感应强度可能为 0，选项 A 正确；根据安培定则可知两电流在b点的磁感应强度的方向相反，若I1I2，由于I2离b点近，故在b点I1的磁感应强度的大小可能等于I2的磁感应强度，故b点磁感应强度可为 0，选项 B 正确；根据安培定则可知两电流在c点、d点的磁感应强度的方向不相反，故b、c两点的磁感应强度不可能为 0，选项 C、D 错误 答案：AB 9如图所示，直导体棒放在倾斜的导轨上，当导体棒通以垂直于纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止下列情况中，棒与导轨间的摩擦力可能为零的是()解析：选项 A 中导体棒所受安培力竖直向上，选项 C 中导体棒受安培力水平向右，这两种情况，如果没有摩擦力，导体棒都可以静止在导轨上，选项 B 中安培力垂直斜面向下，选项 D中安培力竖直向下，这两种情况如果没有摩擦力，导体棒均不能静止，故选项 A、C 正确 答案：AC 10.如图所示的天平可用来测定磁感应强度天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面当线圈中通有电流I，方向如图所示时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知()A电流反向之前磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为（m1m2）gNIl B 电流反向之前磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NIl C电流反向之前磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为（m1m2）gNIl D电流反向之前磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg2NIl 解析：当电流反向时，右边需加质量为m的砝码，则电流未反向前安培力方向向下，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里；由平衡条件知 电流未反向前有m1gm2gNBIl 电流反向后有m1gm2gmgNBIl 由式解得B（m1m2）gNIl 由解得Bmg2NIl.故选 A、B.答案：AB 三、非选择题 11.如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、电阻为r的直流电源 电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计将质量为m、长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小 解析：受力分析如图所示，导体棒受重力mg、支持力N和安培力F，由牛顿第二定律得 mgsin Fcos ma FBIL IERr 由式可得 agsin BELcos m（Rr）.答案：gsin BELcos m（Rr）12.如图所示，导轨间的距离L0.5 m，B2 T，ab棒的质量m1 kg，物块重G3 N，ab棒与导轨间的动摩擦因数0.2，电源的电动势E10 V，r0.1，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g取 10 m/s2)解析：当安培力小于G时，摩擦力向左，ab棒受力如图甲所示当静摩擦力达到最大值时，电路中的电流最小，R阻值最大 由平衡条件得 BILmgG 由欧姆定律得 IERr 代入数据解得R9.9 当安培力大于G时，摩擦力向右，ab棒受力如图乙所示当静摩擦力达到最大值时，电路中的电流最大，R阻值最小 由平衡条件得 BILmgG 联立代入数据解得 R1.9 R的取值范围为 19 R9.9.答案：1.9 R9.9 章末综合检测 授课提示：对应学生用书(单独成册)第 131 页 一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题 6 分，共 42 分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1下列说法正确的是()A放在匀强磁场中的通电导线一定受到恒定的磁场力作用 B沿磁感线方向磁场逐渐减弱 C磁场的方向就是通电导线所受磁场力的方向 D安培力的方向一定垂直于磁感应强度和通电直导线所决定的平面 解析：由FBILsin 知，当0时，F0，故 A 错；磁场的强弱是通过磁感线的疏密来判断的，与磁感线的方向无关，故 B 错；磁场的方向是指小磁针静止时 N 极的指向，与通电导线所受磁场力的方向无关，故 C 错；F的方向一定与B和I所决定的平面垂直，所以D 正确 答案：D 2.如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()A粒子速度的大小 B粒子所带的电荷量 C电场强度 D磁感应强度 解析：粒子受到电场力和洛伦兹力作用而平衡，即qEqvB，所以只要当粒子速度vEB时，粒子运动轨迹就是一条直线，与粒子所带的电荷量q无关，选项 B 正确；当粒子速度的大小、电场强度、磁感应强度三个量任何一个改变时，运动轨迹都会改变，选项 A、C、D 不符合题意 答案：B 3 如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的足够宽的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(0)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)则下列说法正确的是()A若v一定，越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 B若v一定，越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远 C若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大 D若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 解析：带电粒子进入磁场后运动轨迹如图由T2mqB知周期大小和速度大小无关，根据几何关系，粒子在磁场中运动的圆心角为 22，运动时间t222T2m（）qB，故越大，运动时间越短，A 对；一定，则运动时间一定，角速度一定，C、D 错粒子离开磁场的位置到O点的距离为 2Rsin 2mvsin qB.若v一定，变大，则粒子离开磁场的位置距O点先变远后变近，B 错 答案：A 4.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()ABR2 BBr2 CnBR2 DnBr2 解析：磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为 r2，而并非 R2，故选项 B 正确 答案：B 5.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()AM带负电，N带正电 BM的速率小于N的速率 C洛伦兹力对M、N做正功 DM的运行时间大于N的运行时间 解析：由左手定则可知M带负电，N带正电，故 A 选项正确由qvBmv2R得RmvBq，由题意可知两个带电粒子的质量和电荷量都相等，又进入到同一个匀强磁场中，由题图可知RNRM，故vNvM，所以 B 选项错误由于洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不会对M、N做功，则 C 选项错误由T2Rv2mBq及题给条件可知，这两个带电粒子在磁场中运动的周期相等，又由题图可知两个带电粒子在磁场中的偏转角相等，均偏转了 180，故在磁场中运动的时间相等，所以 D 选项错误 答案：A 6欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了 30.当他发现小磁针偏转的角度增大到 60时，通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比)()A2I B3I C.3I D无法确定 解析：小磁针所在位置的磁场为地磁场和电流产生的磁场的矢量和，如图所示 当夹角为 30时，B电 1kIB地tan 30；当夹角为 60时，B电 2kI1B地tan 60，联立解得I13I，选项 B 正确 答案：B 7粒子回旋加速器的工作原理如图甲、乙所示，置于真空中的 D 形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频交流电的频率为f，加速电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为e，在加速器中被加速 不考虑相对论效应，则下列说法正确的是()A不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可以加速 粒子 B加速的粒子获得的最大动能随加速电压U增大而增大 C质子被加速后的最大速度不能超过 2Rf D质子第二次和第一次经过 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 21 解析：质子被加速后获得的最大速度受到 D 形盒最大半径制约，vm2RT2Rf，C 正确；粒子旋转频率为fBq2m，与被加速粒子的比荷有关，所以 A 错误；粒子被加速的最大动能Ekm12mv2m2m2R2f2，与电压U无关，B 错误；由运动半径RmvBq，nUqmv22知半径之比为 21，D 错误 答案：C 二、多项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分，每小题有多个选项符合题意，把正确选项前的字母填在题后的括号内)8.如图所示为一“滤速器”装置的示意图a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO运动，由O射出不计重力作用可能达到上述目的的办法是()A使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向里 B使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向里 C使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向外 D使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向外 解析：要使电子沿直线OO射出，则电子必做匀速直线运动，电子受力平衡，在该场区，电子受到电场力和洛伦兹力，要使电子二力平衡，则两个力的方向分别为竖直向上和竖直向下 A 选项电子所受电场力竖直向上，由左手定则判断洛伦兹力竖直向下，满足受力平衡 同理，D 选项也满足受力平衡所以 A、D 选项正确 答案：AD 9.在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子 P和 P3，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示已知离子 P在磁场中转过30后从磁场右边界射出 在电场和磁场中运动时，离子 P和 P3()A在电场中的加速度之比为 11 B在磁场中运动的半径之比为 31 C在磁场中转过的角度之比为 12 D离开电场区域时的动能之比为 13 解析：两离子所带电荷量之比为13，在电场中时由qEma知aq，故加速度之比为 13，故 A 错误；离开电场区域时的动能由EkqU知Ekq，故 D 正确；在磁场中运动的半径由Bqvmv2R、Ek12mv2知R1B 2mUq1q，故 B正确；设磁场区域的宽度为d，则有 sin dR1R，即sin 30sin 13，故602，故 C 正确 答案：BCD 10.如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面压力大小为N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直于纸面向里的电流后，磁铁对水平面压力大小为N2，则以下说法正确的是()A弹簧长度将变短 B弹簧长度将变长 CN1N2 DN1N2 解析：以导体棒为研究对象，根据左手定则判断可知，其所受安培力方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律分析得知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，则磁铁将向左运动，弹簧被压缩，长度将变短，选项 A 正确，B 错误；由于磁铁受到的安培力方向斜向左上方，对地面的压力减小，则N1N2，选项 C 错误，D 正确 答案：AD 11.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，当通以图示方向电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是()A此过程中磁感应强度B逐渐增大 B此过程中磁感应强度B先减小后增大 C此过程中磁感应强度B的最小值为mgsin IL D此过程中磁感应强度B的最大值为mgtan IL 解析：导体棒受重力、支持力、安培力作用而处于平衡状态，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向由垂直斜面向上逆时针转至水平向左的过程中，安培力由沿斜面向上转至竖直向上，导体棒受力的动态变化如图所示，由图知安培力逐渐增大，故此过程中磁感应强度B逐渐增大，选项 A 正确，选项 B 错误；刚开始安培力最小，有 sin F1mg，所以此过程中磁感应强度B的最小值为mgsin IL，选项 C 正确；最后安培力最大，有F2mg，故此过程中磁感应强度B的最大值为mgIL，选项 D 错误 答案：AC 12.如图所示，界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E，在PQ上方有一个带正电的小球A自O由静止开始下落，穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计，下列说法正确的是()A在复合场中，小球做匀变速曲线运动 B在复合场中，小球下落过程中的电势能减小 C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和 D若其他条件不变，仅增大磁感应强度，小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变 解析：在复合场中电场力、重力做功，但洛伦兹力不做功，并随速度的大小和方向而变化 小球进入复合场时，电场力与洛伦兹力方向相同(向右)，因此小球不可能沿竖直方向向下运动，电场力会对小球做正功，小球电势能减小，B 正确；小球下落时有两个力做正功：重力和电场力，由动能定理知小球动能的改变量等于重力和电场力做功之和，而重力和电场力做功之和又等于小球重力势能和电势能的减少量之和，C 正确；由于动能和速度的变化引起洛伦兹力的变化，故加速度变化，A 错误；仅增大磁感应强度，则小球穿过复合场区时在电场方向上的位移会发生改变，因此电场力做的功也会不同，则小球到达地面时的动能也会不同，D错误 答案：BC 三、非选择题(本题共 2 小题，共 28 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(14 分)如图所示，处于匀强磁场中的两根光滑的平行金属导轨相距为d，电阻忽略不计 导轨平面与水平面成角，下端连接阻值为 2r的定值电阻和电源，电源电动势为E，内阻为r，匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为m、阻值为r的均匀金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触接通开关 S 后，金属棒在导轨上保持静止状态(1)判断磁场的方向(2)求磁感应强度的大小(3)求金属棒的热功率 解析：(1)对金属棒受力分析如图所示，由左手定则可判断磁场方向垂直导轨平面向下(2)由平衡条件有F安mgsin 又安培力F安BId 由闭合电路欧姆定律知，通过金属棒的电流为IE4r 由以上各式解得磁感应强度B4mgrsin Ed.(3)金属棒的热功率PI2rE4r2rE216r.答案：(1)垂直导轨平面向下(2)4mgrsin Ed(3)E216r 14(14 分)如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B2103 T；磁场右边是宽度L0.2 m、场强E40 V/m、方向向左的匀强电场一带电粒子的电荷量q3.21019 C，质量m6.41027 kg，以v4104 m/s 的速度沿OO垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出求：(1)大致画出带电粒子的运动轨迹(画在给出的图中)；(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出电场时的动能Ek.解析：(1)轨迹如图所示(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿第二定律，有 qvBmv2R RmvqB 6.4102741043.210192103 m0.4 m.(3)EkEqL12mv2403.210190.2 J126.41027(4104)2 J7.681018 J.答案：(1)图见解析(2)0.4 m(3)7.681018 J 第 1 节 磁现象磁场 一、单项选择题 1奥斯特实验说明了()A磁场的存在 B磁场具有方向性 C通电导线周围存在磁场 D磁体间有相互作用 解析：奥斯特的实验现象中，通电导线下方的小磁针发生偏转，表明小磁针受到了磁场力的作用，故通电导线的周围应存在磁场，故选项 C 正确 答案：C 2实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象解释正确的是()A硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁 B硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝 C磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多 D硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引 解析：磁体能吸引铁、钴、镍等物质，并不是仅吸引铁，故 A 错磁体不能吸引铜、铝等物质，故 B 错磁体能吸引的物质种类与磁性强弱无关，故 C 错一元硬币为钢芯镀镍，钢和镍都是磁性材料，磁化后能被吸引，故 D 对 答案：D 3.如图所示，一个电子沿逆时针方向做匀速圆周运动，则此电子的运动()A不产生磁场 B产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里 C产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外 D只在圆的内侧产生磁场 解析：电子沿逆时针转动，形成顺时针方向电流由安培定则可得，在圆心处的磁场方向垂直于纸面向里 答案：B 4.电视机中显像管的偏转线圈是绕在铁环上的两个通电导线串联而成的，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：由安培定则可判知铁环的上部分顶点处相当于磁体的 N极，下部分的底点处相当于 S 极，而O点在铁环上线圈的外部，即O点在磁体外部，所以O点的磁场方向向下，因此 A 项正确 答案：A 5.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；整个装置用轻绳悬挂于O点当电磁铁通电时，铁片被吸引上升的过程中，轻绳向上拉力F的大小为()AFMg BMgF(Mm)g 解析：本题是磁场与超重和失重相结合的题目，解题的关键是应清楚电磁铁通电后，由于B铁片受到的吸引力大于重力，而处于超重状态由于电磁铁通电后产生磁场，对铁片B有吸引力而上升，所以这时吸引力一定大于B铁片所受的重力，故B向上加速运动，即铁片B处于超重状态而A和C处于平衡状态，选A、B、C组成的系统为研究对象，则整个系统处于超重状态，所以F(Mm)g且在A、B接触前F不断增大 答案：D 二、多项选择题 6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()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 答案：ABD 7如图所示的四幅图为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是()解析：由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，A 正确，B 错误C 和 D 为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出 D 正确，C 错误 答案：AD 8.如图所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，当开关 S 闭合后，则小磁针的N 极(黑色的一端)指示出的磁场方向正确的是()Aa Bb Cc Dd 解析：对通电直导线AB，电流方向为AB，所以右边的磁场方向向外，即小磁针a指向正确对螺线管C，根据电流方向，由安培定则可知螺线管左端为 N 极，所以内部磁场向左，外部向右，即c指向正确，b指向错误对于蹄形磁铁D，左端为 S 极，右端为N 极，所以小磁针d的 N 极应指向左端，即d指向错 答案：AC 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 解析：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带电粒子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 答案：BC 10 磁力玻璃擦是目前很时尚的玻璃清洁器，其原理是利用异性磁极的吸引作用可使外面的一片跟着里面的一片运动，旧式磁力玻璃擦在使用时由于相对移动会导致前后两面的同性磁极间距较小，由于同性磁极相互斥力作用很容易脱落，其内部 N、S 磁极分布如图甲所示 经过改进后，新式磁力玻璃擦其内部的 N、S 磁极分布如图乙所示，使用时两片不易脱落关于两种磁力玻璃擦脱落的主要原因，下列说法中正确的是()A甲图中前后面的同性磁极间距较小，同性磁极相互斥力大，容易脱落 B甲图中前后面的异性磁极间距较小，异性磁极相互引力大，不容易脱落 C乙图中前后面的同性磁极间距较大，同性磁极相互斥力小，不容易脱落 D乙图中前后面的异性磁极间距较大，异性磁极相互引力小，容易脱落 解析：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，甲图中前后面的同性磁极间距较小，同性磁极相互斥力大，容易脱落，乙图中前后面的同性磁极间距较大，同性磁极相互斥力小，不容易脱落，故选项 A、C 正确 答案：AC 三、非选择题 11.如图所示，ABDC是一环形导线，在C、D处用导线与直导线ab接通，图中标出了环形电流的磁感线方向，则可知A、B两端中接电源正极的是_端，放在ab下方的小磁针_极将转向纸外 解析：环形导线内的磁场为AC、BD上电流形成的，由右手螺旋定则知电流方向为BD，CA，则接电源正极的是B端，放在ab下方的小磁针 N 极转向纸外 答案：B N 12.如果小朋友误吞了金属类物品于腹腔内，如何把它取出来呢？某同学在学习了磁场之后，设计出了这样一个仪器，如图所示 当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，再拉出整条塑料管(1)你能说出这种仪器的原理吗？(2)如果小朋友不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？答案：(1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上的活动永磁铁使固铁磁化，磁化后吸引铁磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体，而易拉罐拉环是铝合金材料的，不是铁磁性物质，因此不能取出；回形针是铁磁性物体，可以用此仪器取出(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的金属，可通过调节电流大小使磁性增强，把金属取出来故使用电磁铁应更实用一些 第 2 节 磁场对通电导线的作用安培力 一、单项选择题 1在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A受到竖直向上的安培力 B受到竖直向下的安培力 C受到由南向北的安培力 D受到由西向东的安培力 解析：赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，由左手定则判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项 A 正确 答案：A 2.在如图所示电路中，电池均相同，当开关 S 分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线()A相互吸引，fafb B相互排斥，fafb C相互吸引，fafb D相互排斥，fafb 解析：开关 S 闭合后，MM、NN中产生平行反向电流，据安培定则和左手定则可知，两导线相互排斥，A、C 错开关 S 置于b处时，两段导线中的电流较大，导线产生较强的磁场，对另一导线产生较大的安培斥力，即fa2 B12 C12 D无法判断 解析：第一次是将金属框由平移到，穿过线框的磁感线方向未变，所以其磁通量的变化量等于初、末状态的磁通量数值之差；第二次的情况中，虽是磁场的方向未变，但金属框发生了 180的翻转，假设初状态中穿过线框的磁通量为负值，那么翻转后的磁通量就变为正值，所以此时磁通量的变化量就等于初、末状态磁通量的数值之和显然，选项 C 正确 答案：C 5.如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到abcd位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)()A一直增加 B一直减少 C先增加后减少 D先增加，再减少直到零，然后再增加，最后减少 解析：bc边移到导线位置之前磁通量垂直纸面向外增加，之后磁通量减小到 0，这时导线位于线框中间位置，再向右移时磁通量垂直纸面向里又增加，直到ad边与导线重合，再往右移磁通量逐渐减少 答案：D 二、多项选择题 6下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是()A某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向 B小磁针 N 极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向 D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 解析：磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场方向，磁场方向也就是小磁针 N 极受力的方向，但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场方向故正确选项为 B、D.答案：BD 7关于磁通量，下列说法正确的是()A穿过某一面的磁感线的条数越多，则穿过该面的磁通量越大 B穿过两个面的磁感线条数相等，则穿过两个面的磁通量相等 C磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量 D磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量 解析：穿过某一面的磁通量的大小可以由穿过它的磁感线的条数来表示，穿过它的磁感线条数越多，磁通量越大；磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量，所以A、B、D 对 答案：ABD 8把长度为L、电流为I的一小段电流元分别放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则()AA点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度 BA、B两点磁感应强度可能相等 CA、B两点磁感应强度一定不相等 DA点磁感应强度可能小于B点磁感应强度 解析：由于电流元方向和磁场方向关系不确定，所以无法比较A、B两点的磁感应强度，故B、D 正确 答案：BD 9在磁场中的同一位置，放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样 图中的几幅图像表现的是导线所受的力F与通过导线的电流I的关系a、b各自有一组F、I的数据 在 A、B、C、D 四幅图中，正确的是()解析：同一导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点，并且电流方向都与磁场方向垂直由于磁场方向是不变的，故导线所在处的磁感应强度是确定的由于BFIL，当L确定时，FI，则F I图像应是过原点的一条直线，故 B、C 对 答案：BC 10如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是()A.通过abcd平面的磁通量大小为L2B B通过dcfe平面的磁通量大小为22L2B C通过abfe平面的磁通量大小为零 D通过整个三棱柱的磁通量为零 解析：abcd平面在垂直于B方向的投影S22L2，所以BS22L2B，A 错；dcfe平面与B垂直，S22L2，所以22L2B，B 正确；abfe平面与B平行，S0，0，C 正确；整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等，抵消为零，所以0，D 正确 答案：BCD 三、非选择题 11.如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平，某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小 已知CD段导线长度为 4.0102 m，天平平衡时钩码重力为 4.0105 N，通过导线的电流为 0.5 A.解析：由题意知，I0.5 A，G4.0105 N，L4.0102 m电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即FG.由磁感应强度的定义式BFIL得 BFIL4.01050.54.0102 T2.0103 T.所以通电螺线管中的磁感应强度大小为 2.0103 T.答案：2.0103 T 12匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长 2 cm 的通电导线垂直于磁场方向，当通过导线的电流为 2 A 时，它受到的磁场力大小为 4103N，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各是多大？(3)若导线长不变，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各是多大？解析：(1)根据磁感应强度的定义 BFIL410322102 T0.1 T.(2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定，不因导线长度的改变而改变，因此B0.1 T根据磁场对通电导线作用力的公式FBIL可得，导线长度减小到 1 cm，则它受到的磁场力FBIL0.121102 N2103 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B0.1 T根据磁场对通电导线作用力的公式FBIL可得，电流增大为 5 A 时，它受到的磁场力FBIL0.152102 N102 N.答案：(1)0.1 T(2)2103 N 0.1 T(3)102 N 0.1 T 第 4 节 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力 一、单项选择题 1一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入(若不计重力影响)，粒子将在管中()A做圆周运动 B沿轴线来回运动 C做匀加速直线运动 D做匀速直线运动 解析：通电长螺线管内部的磁场方向始终与中轴线平行，带电粒子沿磁场方向运动时，不受洛伦兹力，所以一直保持原运动状态不变 答案：D 2来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面 B相对于预定地点，稍向东偏转 C相对于预定地点，稍向西偏转 D相对于预定地点，稍向北偏转 解析：本题考查判断洛伦兹力的方向，质子带正电，地球表面地磁场方向由南向北根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落的过程中受洛伦兹力方向向东，故正确选项为 B.答案：B 3.如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子，初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A沿路径a运动 B沿路径b运动 C沿路径c运动 D沿路径d运动 解析：由安培定则，电流在其下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所