高中物理 3.1.磁现象和磁场学案

第三章磁场
第一节磁现象和磁场
课前篇（学会自主学习——不看不清）
【学习目标】
1．知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质；
2．了解磁现象及电流的磁效应，体会奥斯特发现电流磁效应的重要意义；
3．知道地磁场的特点，了解地磁场的变化以及对人类生活的影响．
【自主预习】
1．基本磁学概念：
①磁性：的性质．
②磁极：．
③磁场：：磁体周围空间存在________，它的基本性质是对放在其中的磁体或电流有_____的作用，一切磁相互作用都是一种非直接接触的相互作用，必须通过______来实现．
2．地球磁场
地球本身是一个磁体，N极位于附近，S极位于附近．地磁场很弱，自由转动的小磁针能显示出地磁场的作用，这是指南针的原理．
【我的困惑】
课上篇（学会合作交流——不议不明）
【课上笔记】
【典例剖析】
【例1】以下说法正确的是( )
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的
D．磁场和电场是同一种物质
【例2】关于地磁场，下列叙述正确的是( )
A．地球的地磁两极和地理两极重合
B．我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的北极
C．地磁的北极与地理的南极重合
D．地磁的北极在地理的南极附近
【达标检测】
1．首先发现电流磁效应的科学家是( )
A．安培 B．库仑
C．奥斯特 D．牛顿
2．下列说法正确的是( )
A．磁体上磁性最强的部分叫做磁极，任何磁体都有两个磁极
B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
C．磁体与通电导体之间以及通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的
D．地球的周围存在着磁场，地球是一个大磁体
3．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．以上关于地磁场的描述正确的是( )
A．①②④ B．②③④ C．①⑤ D．②③
4．关于宇宙中的天体的磁场下列说法正确的是( )
A．宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场
B．宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场
C．指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作
D．指南针只有在磁场类似于地球的天体上能正常工作
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里。

下列选项中能表示线框的ab边受到的磁场力F随时间t的变化关系的是（规定水平向左为力的正方向）：
A．B．
C．D．
2．如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0,反向电阻为
)连接，电源负极接地。

开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点。

在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是
A．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电源两端的电压不变
B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动
C．当电容器的下极板向下移动时， P点的电势不变
D．当电容器的下极板向左移动时，油滴的电势能会减小
3．2017年11月5日19时45分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星。

北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，其中5颗是地球同步卫星。

关于同步卫星绕地球运动的相关物理量，下列说法正确的是（）
A．角速度等于地球自转的角速度
B．向心加速度大于地球表面的重力加速度
C．线速度大于第一宇宙速度
D．运行周期一定大于月球绕地球运动的周期
4．已知地球两极处的重力加速度大小约为9.8m/s2,贴近地球表面飞行卫星的运行周期约为1.5小时，试结合生活常识，估算一质量为60kg的人站在地球赤道上随地球自转所需要的向心力约为
A．0.2N B．0.4N C．2N D．4N
5．如图所示，在x轴上方空间存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。

在原点O处有一粒子源，沿纸面各个方向不断地放出同种粒子，粒子以相同的速率v射入磁场。

粒子重力及粒子间的作用均不计。

图中的阴影部分表示粒子在磁场中能经过的区域，其边界与y轴交点为M，与x轴交点为N，已知ON=L。

下列说法正确的是
A．能经过M点的粒子必能经过N点
B．粒子的电荷量与质量之比为
C．从ON的中点离开磁场的粒子在磁场中运动的时间可能为
D．从N点离开磁场的粒子在磁场中运动的时间为
6．使用无人机植树时，为保证树种的成活率，将种子连同营养物质包进一个很小的荚里。

播种时，在离地面10 m高处、以15 m/s的速度水平匀速飞行的无人机中，播种器利用空气压力把荚以5 m/s的速度（相对播种器）竖直向下射出，荚进入地面下10 cm深处完成一次播种。

已知荚的总质量为20 g，不考虑荚所受大气阻力及进入土壤后重力的作用，取g=10 m/s2，则（）
A．射出荚的过程中，播种器对荚做的功为2.5 J
B．离开无人机后，荚在空中运动的时间为 s
C．土壤对荚冲量的大小为3kg·m/s
D．荚在土壤内受到平均阻力的大小为22.5 N 二、多项选择题
7．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数，线圈面积
，线圈的电阻
，线圈外接一个阻值
的电阻把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。

下列说法中正确的是
A．回路的电动势逐渐增大B．电阻R上消耗的电功率为
C．线圈电阻r在前4s产生的热量
D．前4s内通过R的电荷量为
8．在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝2kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的支持力恰好为零，取g＝10m/s2，以下说法正确的是
A．此时轻弹簧的弹力为零
B．此时轻绳的拉力为
C．当剪断轻绳的瞬间，小球所受的摩擦力为零
D．当剪断轻绳的瞬间，小球的加速度大小为8m/s2，方向向左
9．如图甲，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t＝0时刻，质量为m的带电
微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～时间内微粒匀速
运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触，重力加速度的大小为g，关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是( )
A．末速度大小为 v0
B．末速度沿水平方向
C．重力势能减少了 mgd
D．克服电场力做功为mgd
10．一列沿x轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m.。

已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。

下列说法正确的是（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得3分，选3个得4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分）。

E．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷
D．x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰
三、实验题
11．图中A、B气缸的长度和截面积分别为30cm和，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门整
个装置均由导热材料制成起初阀门关闭，A内有压强
帕的氮气
内有压强帕的氧气
阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡
假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略求：
活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热
简要说明理由
．
12．（1）图为验证影响平行板电容器电容的因素的实验原理图.影响平行板电容器电容的因素有：两极板之间的距离d，两极板的正对面积S，及插入两板间的电介质的相对介电常数。

步骤1：电容器充电后与电源断开，保持电量Q将不变，两极板间的距离d也不变，增大两极板间的正对面积S，发现静电计的指针张角____________(填“变大”，“变小”或“不变”)；
步骤2：电容器充电后与电源断开，保持电量Q将不变，两极板的正对面积S也不变，减少两极板间的距
离，发现静电计的指针张角变____________(填“变大”，“变小”或“不变”)；
步骤3：保持Q、S、d都不变，在两极板间插入有机玻璃，发现静电计的张角____________(“变大”，“变小”或“不变”)；
(2)在此物理试验中，保持其他变量不变，只改变其中的一个变量，此实验思想方法为_________法。

四、解答题
13．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，竖直光滑导轨上滑接一段质量为m，电阻为R，长度为L的金属导体PQ，导轨平面内有一个方向垂直纸面向里的匀强磁场，导体PQ恰能静止于导轨上，导轨电阻不计，重力加速度为g。

求磁场的磁感应强度B的大小。

14．如图所示A、B质量分别为mA=1kg，mB=2kg，AB间用弹簧连接着，弹簧弹性系数k=100N/m，轻绳一端系在A上，另一端跨过定滑轮，B为套在轻绳上的光滑圆环，另一圆环C固定在桌边，B被C挡住而静止在C上，若开始时作用在绳子另一端的拉力F为零，此时A处于静止且刚没接触地面。

现用恒定拉力
F=15N拉绳子，恰能使B离开C但不能继续上升，不计摩擦且弹簧没超过弹性限度，g=10m/s2求:
（1）B刚要离开C时A的加速度,
（2）若把拉力F改为F/=30N，则B刚要离开C时，A的速度大小。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．BD
8．BD
9．BC
10．BDE
三、实验题
11．（1）（2）活塞C移动过程中A中气体吸热12．变小变小变小控制变量
四、解答题
13．
14．(1)竖直向下（2）
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示．下面说法正确的是( )
A．地球在金星与太阳之间
B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零
D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的
2．如图所示，一正方体导线框各边电阻均为R，MN、PQ两边均接有电容为C的电容器．开关闭合后，若电流表的示数为I，则每个电容器所带的电荷量为
A．B．C．
D．
3．如图甲，水平地面上有一静止平板车，车上放一物块，物块与平板车的动摩擦因数为0.2，t=0时，车开始沿水平面做直线运动，其v–t图象如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，若平板车足够长，关于物块的运动，以下描述正确的是
A．0~6 s加速，加速度大小为2 m/s2，6~12 s减速，加速度大小为2 m/s2
B．0~8 s加速，加速度大小为2 m/s2，8~12 s减速，加速度大小为4 m/s2
C．0~8 s加速，加速度大小为2 m/s2，8~16 s减速，加速度大小为2 m/s2
D．0~12 s加速，加速度大小为1.5 m/s2，12~16 s减速，加速度大小为4 m/s2
4．理论上已经证明：电荷均匀分布的球壳在壳内产生的电场为零，现有一半径为R、电荷均匀分布的实
心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴，如图所示．关于该带电小球产生的电场E随x的变化关系，下图中正确的是（）
A． B．
C． D．
5．如图，质量为m的人在质量为M的平板车上从左端走到右端，若不计平板车与地面的摩擦，则下列说法正确
．．的是（）
A．人在车上行走时，车将向右运动
B．当人停止走动时，由于车的惯性大，车将继续后退
C．若人越慢地从车的左端走到右端，则车在地面上移动的距离越大
D．不管人在车上行走的速度多大，车在地面上移动的距离都相同
6．如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为l 且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计。

现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度ω转过60°的过程中（金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计）（）
A．通过定值电阻的电流方向由b到a
B．金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大C．通过定值电阻的最大电流为
D．通过定值电阻的电荷量为
二、多项选择题
7．下列说法中正确的是______
A．射线、射线、射线本质上都是电磁波，且
射线的波长最短
B．单色光从光密介质进入光疏介质，光子的能量变小
C．中等核的比结合能最小，因此这些核是最稳定的
D．电子束通过铝箔时可以产生衍射图样
8．质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源A产生电荷量
相同而质量不同的离子束（初速度可视为零），从狭缝S1进入电场，经电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场。

该匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，半径为R，磁场边界与直线MN相切E为切点。

离子离开磁场最终到达感光底片MN上，设离子电荷量为g，到达感光底片上的点与E点的距离为x，不计重力，可以判断（）
A．离子束带负电
B．x越大，则离子的比荷一定越大
C．到达处的离子在匀强磁场运动时间为
D．到达处的离子质量为
9．甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动，其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。

已知两车在时刻并排行驶。

下列说法正确的是（）
A．两车在时刻也并排行驶B．在
时刻甲车在后，乙车在前
C．甲车的加速度大小先增大后减小 D．乙车的加速度大小先减小后增大
10．下列关于热现象的判断正确的是___________
A．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的
B．露珠呈现球状是由于液体表面张力的作用
C．在完全失重的情况下，气体对器壁的压强为零
D．气体被压缩时，内能可能不变
E. 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响
三、实验题
11．氢原子的半径为m，质子的质量为
kg，电子的质量为
kg，万有引力恒量为
，静电力常量为
.通过以上的已知量分析说明为什么在研究电子绕氢原子
核运动时不考虑质子和电子间的万有引力。

12．如图所示，是游乐场的一项娱乐设备，它的基本原理是将巨型娱乐器械由升降机送到离地面75m的高处，然后让座舱自由落下。

落到离地面30m高时，制动系统开始启动，使座舱均匀减速，到达地面时刚好停下。

在一次娱乐中，某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上，(取g=10m/s2，不计一切阻力)。

试求:
(1) 此过程中的最大速度的大小；
(2) 当座舱落到离地面50m的位置时，书包对该同学腿部的压力的大小:
(3) 当座舱落到离地面20m的位置时，书包对该同学腿部的压力的大小。

四、解答题
13．跳伞运动员做低空跳伞表演，当直升机悬停在离地面224m高时，运动员离开飞机作自由落体运动，运动了5s后，打开降落伞，展伞后运动员减速下降至地面，若运动员落地速度为5m/s，取
，求运动员匀减速下降过程的加速度大小和时间。

14．静电喷漆技术具有效率高,浪费少,质量好,有利于工人健康等优点,其装置如图所示.A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/C的匀强电场.在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s,质量m=5.0×10-15kg、带电量为 q=-2.0×10-16C．微粒的重力和所受空气阻力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上.试求:
(1)微粒打在B板上的动能;
(2)微粒到达B板所需的最短时间;
(3)微粒最后落在B板上所形成的图形的面积大小.
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．D;
8．CD
9．BD
10．BDE
三、实验题
11．
12．(1)30m/s(2)0(3) 150N
四、解答题
13．；
14．（1）9.0×10-14J。

（2）0.1s。

（3）0.25m2。