人教版高中物理选修3-1-第3章磁场章末练案新
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。
高中物理第三章磁场3.2磁感应强度课后练习选修3_1
3.2 磁感应强度课后检测1、关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）A 、由B=F/IL 可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I 的减小而增大B 、由B=F/IL 可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线长度L 的增大而减小C 、由B=F/IL 可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场力F 的增大而增大D 、磁场中某处B=F/IL 是定值，由磁场本身决定的。
2.下列说法不正确的是（ ）A.电荷在某处不受电场力作用时，该处的电场强度一定为零B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用时，该处的磁感应强度一定为零C.把一检验电荷放在电场中某点时，电荷所受电场力与其电量的比值叫该点的电场强度D.把一小段通电导线放在磁场中某处时，该导线所受磁场力与其长度与电流强度乘积之比值叫做该处的磁感应强度。
3、有一小段通电直导线，长为1cm ，电流强度为5A ，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N ，则该点的磁感应强度B （ ）A ．一定等于2TB ．一定小于2TC ．大于等于2TD ．以上情况都有可能4.一根导线长0.2m ，通过3A 电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6 10-2N ，则该处的磁感应强度B 的大小是________T ，如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_______T 。
5在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场力方向垂直。
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导线受的力与通过导线的电流I 的关系。
а、ъ各代表一组的数据。
在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？（ ）甲 乙 丙 丁6.下列关于通电导线在磁场中受到的磁场力的说法，正确的是（ ）A ．受力的大小只跟磁场的强弱和电流的大小有关B ．如果导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度必为零C ．如果导线受到的磁场力最大，导线必与磁场方向垂直D ．所受磁场力的方向只与磁场的方向有关，与电流的方向无关 7.关于磁场，以下说法正确的是（ ）A ．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点磁感强度一定为零B ．磁场中某点的磁感应强度，根据公式B=F/I ·1，它跟F ，I ，1都有关C ．磁场中某点的磁感应强度的方向垂直于该点的磁场方向D ．磁场中任一点的磁感强度都由磁场本身决定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。
人教版高中物理选修3-1第三章磁场几种常见的磁场
（精心整理，诚意制作）【知识概要】1．磁感线是描述磁场______和_______，磁感线上每一点_______方向是这点_______________的方向，即磁场方向。
磁感线越密的地方，磁场___________，越疏的地方，磁场________。
磁感线的疏密表示磁场________,磁感线是假想出来，实际不存在。
磁感线是_________曲线。
匀强磁场中的磁感应强度处处大小________，方向_________，磁感线是_________________。
2．安培定则：通电直导线的磁场：________握住导线，让伸直的拇指所指的方向与_______一致，_________________所指的方向就是磁感线环绕的方向。
3．磁通量表示穿过磁场中某一个面___________的多少，定义式：_____________，单位：_____。
磁感应强度等于____________________。
磁通量是_____量。
【课堂例题】【例1】（）关于磁感线，下列说法正确的是：A．磁感线上某点的切线方向与该点的磁感线强度的方向垂直B．磁感线的疏密表示磁感应强度的大小C．匀强磁场的磁感线间隔相等、互相平行D．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷【例2】（）通电螺线管附近放置四个小磁针，如图所示，当小磁针静止时，图中小磁针的指向可能的是(涂黑的一端为N极)A．a B．b C．c D．d【例3】（）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点 B. b点 C. c点 D. d点【例4】（）关于磁通量，下列说法中正确的是：A．穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零B．穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度一定越大C．该处的磁感应强度越大，穿过平面的磁通量越大。
D．穿过垂直于磁感应强度方向的某个平面的磁感线的数目多少表示穿过该面的磁通量大小。
人教版高中物理选修3-1第三章《磁场》检测题(含答案)
《磁场》检测题一、单选题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 ＝BIdB ．F ＝sin BIdC ．F ＝BId sin θD ．F ＝BId cos θ2．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子（正电子质量和电量与电子大小相等，电性相反）分别以相同速度沿与x 轴成60°角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（ ）A ．1∶2B ．2∶1C ．1D ．1∶13．如图，一质子以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则A ．若电子以相同速度v 射入该区域，将会发生偏转B ．若质子的速度v ′＜v ，它将向下偏转而做类似的平抛运动C ．若质子的速度v ′＞v ，它将向上偏转，其运动轨迹是圆弧线D ．无论何种带电粒子（不计重力），只要都以速度v 射入都不会发生偏转4．如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°．一电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出。
电子质量为m 、电荷量为e ，不计电子重力，下列说法正确的是（ ）A ．磁场方向垂直纸面向里 B．磁感应强度大小为3eRC．电子在磁场中的运动时间为3RvD ．若电子速率变为3v，仍要从C 点射出，磁感应强度大小应变为原来的3倍5．如图所示，两根长直通电导线互相平行，电流方向相同。
它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 处，且A 、B 两点处于同一水平面上。
两通电电线在C 处的磁场的磁感应强度的值都是B ，则C 处磁场的总磁感应强度的大小和方向是( )A ．B 竖直向上 B ．B 水平向右 C水平向右 D竖直向上 6．如图所示，总长为L 、通有电流I 的导线，垂直磁场方向置于宽度为x 、磁感应强度为B 的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为( )A ．BILB ．BIxC ．BI(L －x)D ．BI(L ＋x)7．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水．如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看( )A ．液体将顺时针旋转B ．液体将逆时针旋转C ．若仅调换N 、S 极位置，液体旋转方向不变D ．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变8．M 点是位于圆形匀强磁场边界的一个粒子源，可以沿纸面向磁场内各个方向射出带电荷量为q 、质量为m 、速度大小相同的粒子，如图所示。
人教版高中物理选修3-1第三章 磁场
高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作）第三章 磁场第一节 磁现象、磁场、磁感应强度〖知识精讲〗知识点1.磁性、磁极[例1] A. 物体能够吸引轻小物体的性质叫磁性（ ）B. 磁铁的两端部分就是磁铁的磁极（ ）[例2]磁场是一种物质吗？[例3] 下列说法正确的是（ ）A 、磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时，受到的磁场力F 与该导线的长度L 、通过的电流I 的乘积的比值B=ILF即为磁场中某点的磁感应强度B 、通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C 、磁感应强度B=ILF只是定义式，它的大小取决于场源及磁场中的位置，与F 、I 、L 以及通电导线在磁场的方向无关D 、磁场是客观存在的物质〖综合拓展〗磁感应强度的概念及其矢量性理解：考题1：有关磁感应强度的下列说法中，正确的是（ ） A. 磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B. 若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C. 若有一小段长为L ，通以电流为I 的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F ，则该处磁感应强度的大小一定是F/ILD. 由定义式B=F/IL 可知，电流强度I 越大，导线L 越长，某点的磁感应强度就越小〖基础达标〗１.磁场中任一点的磁场方向规定为，小磁针在磁场中A.受磁场力的方向B.北极受磁场力的方向C.南极受磁场力的方向D.受磁场力作用转动的方向3、磁感应强度的单位是T ，1T 相当（ ）A 、1㎏/A ·s 2B 、1㎏·m/A ·s 2C 、1㎏·m /s 2D 、1㎏·m 2/A ·s 24、下列说法正确的是（ ）A ．电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零B ．小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的磁场力一定为零C ．小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零D ．荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零〖能力提升〗ILF 知，磁场中某处磁感应强度的大小（ ）A 、随通电导线中电流I 的减少而增大B 、随IL 的乘积的减少而增大C 、随通电导线所受磁场力F 的增大而增大D 、跟F 、I 、L 的变化无关2、电流的磁场是由 首先发现的，而首先发现电流磁场的方向跟电流的方向的关系的是法国科学家Nab I2、如图所示，质量为m 、长度为l 的金属棒ab 通过两根金属丝悬挂在绝缘支架MN 下方。
高二物理 第三章磁场专题——安培力问题归纳(理)知识精讲 人教新课标版选修3-1
高二物理 第三章磁场专题——安培力问题归纳 人教新课标版选修3-1一、学习目标：1. 理解左手定则，会用左手定则处理相关问题。
2. 掌握安培力作用下的平衡问题的解题方法。
3. 理解磁感应强度的定义，知道其定义式，理解磁感应强度的矢量性。
二、重点、难点：重点：熟练运用左手定则进行相关的判断难点：磁感应强度的矢量性及安培力公式的理解。
三、考点分析：内容和要求 考点细目出题方式 磁感应强度磁感应强度的定义选择、填空题磁感应强度的物理意义及单位 矢量性特点磁通量 磁通量的定义及公式 选择、填空题 合磁通及磁通量变化量的计算 左手定则 左手定则的内容及理解要点 选择题 安培力 安培力的定义及大小选择、计算题安培力作用下的物体运动方向的判断 安培力作用下的物体的平衡或运动分析⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⋅==m A N 1T 1L I F ILFB N B ，单位：特斯拉，简称特是导线长度是电流，的磁场力，是通电导线所受垂直时），其中（通电导线与磁场方向大小：点的磁感应强度的方向极所指的方向规定为该方向：小磁针静止时表示物理量，用定义：描述磁场强弱的强度磁感应⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧Φ==Φ⊥⊥S B BS S B S B 磁感应强度：磁通量的计算：积的磁通量的乘积叫做穿过这个面与，我们把面，面积为与磁场方向垂直的平的匀强磁场中，有一个应强度为磁通量的概念：在磁感磁通量⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=θ=θ=⊥⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧强磁场为有效长度，磁场为匀上述表达式中时，当角时，成与当时，当安培力的大小决定的平面和于推论：安培力总是垂直就是左手定则受安培力的方向，这是通电导线在磁场中所这时拇指所指的方向就四指指向电流的方向，感线从掌心进入，并使在同一个平面内，让磁垂直，并且都与手掌使拇指与其余四个手指判断方法：伸开左手，安培力的方向场中受的力安培力：通电导线在磁力用作的线导电通对场磁L 0F I //B sin BIL F I B BIL F I B I B知识点一：磁感应强度概念的理解：例1：关于磁感应强度，下列说法正确的是（ ）。
《步步高》高中物理(人教选修3-1)配套章末检测卷：第三章磁场(含解析)
章末检测卷(三)(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分) 1．关于磁感应强度B ，下列说法中正确的是( )A ．磁场中某点B 的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B ．磁场中某点B 的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致C ．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B 值大小为零D ．在磁场中磁感线越密集的地方，B 值越大 答案 D解析 磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关．而磁感线可以描述磁感应强度的强弱，疏密程度表示大小．2．关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是( ) A ．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同 B ．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动 C ．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直 D ．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同 答案 C解析 当带电粒子带负电时，在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，当带电粒子带正电时，受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，故A 错误；由U AB ＝Wq 知，若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，则正电荷将从低电势处向高电势处运动，故B 错误；根据左手定则，带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向一定与速度的方向垂直．故C 正确，D 错误．所以选C.3．在雷雨天气时，空中有许多阴雨云都带有大量电荷，在一楼顶有一避雷针，其周围摆放一圈小磁针，当避雷针正上方的一块阴雨云对避雷针放电时，发现避雷针周围的小磁针的S 极呈顺时针排列(俯视)，则该块阴雨云可能带( ) A ．正电荷B ．负电荷C ．正、负电荷共存D ．无法判断答案 B解析 小磁针的S 极顺时针排列，说明磁场方向为逆时针，由安培定则可知，电流方向为竖直向上，即该阴雨云带负电荷，故选项B 正确．4．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图1(a)所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I 的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B ，若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺旋管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()图1A．0 B．0.5BC．B D．2B答案 A解析用双线绕成的螺丝管，双线中的电流刚好相反，其在周围空间产生的磁场相互抵消，所以螺线管内中部磁感应强度为零．5．如图所示，直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是()答案 A6.如图2所示，空间存在水平向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为θ，一带电荷量为－q、质量为m的带负电小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数μ<tan θ.则在下图中小球运动过程中的速度—时间图象可能是()图2答案 C解析带电小球静止时受到竖直向下的重力G、垂直斜面向上的支持力F N和沿斜面向上的摩擦力F f，小球下滑后，再受到一个垂直斜面向上的洛伦兹力F，沿斜面方向有：mg sin θ－μ(mg cos θ－F )＝ma ，在垂直于斜面方向有：F N ＋F ＝mg cos θ，由于球加速运动，据F ＝q v B ，F 增大而支持力F N 减小，据F f ＝μF N ，摩擦力减小，导致加速度a 增加；当速度v 增到某个值时，mg cos θ－F ＝0，有mg sin θ＝ma ，此时加速度最大；此后，F ＞mg cos θ，支持力F N 反向，且速度继续增大，支持力F N 增大，摩擦力F f 也随着增大，最后出现mg sin θ＝F f ，之后小球匀速下滑；所以只有C 选项正确．7.如图3所示，带电粒子以初速度v 0从a 点进入匀强磁场，运动过程中经过b 点，Oa ＝Ob .若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v 0从a 点进入电场，仍能通过b 点，则电场强度E 和磁感应强度B 的比值为( )图3A ．v 0 B.10 C ．2v 0 D.v 02答案 C解析 设Oa ＝Ob ＝d ，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d 即d ＝m v 0qB ，得B ＝m v 0qd.如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d ＝qE 2m (dv 0)2得E ＝2m v 02qd ，所以E B＝2v 0.选项C 正确．二、不定项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)8．我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光．极光是由来自太阳的高能带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动(如图4所示)，这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光．地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能到达地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障．科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关( )图4A ．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B ．空气阻力做负功，使其动能减小C ．靠近南北两极，磁感应强度增强D ．以上说法都不对 答案 BC解析 洛伦兹力不做功，空气阻力做负功．由r ＝m v qB 得B ＝m vqr ，速率减小，B 增大，所以半径减小．9．如图5所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核(21H)和氦核(42He)．下列说法中正确的是( )图5A ．它们的最大速度相同B ．它们的最大动能相同C ．它们在D 形盒中运动的周期相同D ．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 答案 AC10．如图6所示，带电平行板间匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a 点自由滑下，经过轨道端点P 进入板间恰好沿水平方向做直线运动．现使球从轨道上较低的b 点开始滑下，经P 点进入板间，在之后运动的一小段时间内( )图6A ．小球的重力势能可能会减小B ．小球的机械能可能不变C ．小球的电势能一定会减少D ．小球动能可能减小 答案 AC11.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图7所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a 、b 、c ，左右两端开口，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B 的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U .若用Q 表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )图7A ．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B ．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C ．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D ．污水流量Q 与U 成正比，与a 、b 无关 答案 BD解析 由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子向前表面偏，前表面的电势一定低于后表面的电势，流量Q ＝V t ＝v bctt ＝v bc ，其中v 为离子定向移动的速度，当前后表面电压一定时，离子不再偏转，所受洛伦兹力和电场力达到平衡，即q v B ＝U b q ，得v ＝UbB ，则流量Q ＝U Bb bc ＝UBc ，故Q 与U 成正比，与a 、b 无关．12.如图8所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场．带电粒子(不计重力)第一次以速度v 1沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v 2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角．则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的( )图8A ．半径之比为3∶1B ．速度之比为1∶ 3C ．时间之比为2∶3D ．时间之比为3∶2答案 AC解析 设磁场半径为R ，当第一次以速度v 1沿截面直径入射时，根据几何知识可得：r 12R ＝cos 30°，即r 1＝3R .当第二次以速度v 2沿截面直径入射时，根据几何知识可得：r 2＝R ，所以r 1r 2＝31，A 正确．两次情况下都是同一个带电粒子在相等的磁感应强度下运动的，所以根据公式r ＝m v Bq ，可得v 12＝r 1r 2＝31，B 错误．因为周期T ＝2πmBq ，与速度无关，所以运动时间比为t 1t 2＝60°360° T 90°360°T ＝23，C 正确，D 错误．故选A 、C.三、计算题(本题共4小题，共52分)13．(10分)如图9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．当有一个竖直向上的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9答案 0.8 N解析 对PQ 画出截面图且受力分析如图所示 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°＝0.6×5×0.23/4N ＝0.8 N14．(12分)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术来实现的．电子束经过电场加速后，以速度v 进入一圆形匀强磁场区，如图10所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点打到屏幕的中心M 点．为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？(已知电子质量为m ，电荷量为e )图10答案m v er tan θ2解析 如图所示，作入射速度方向的垂线和出射速度方向的垂线，这两条垂线的交点就是电子束在圆形磁场内做匀速圆周运动的圆心，设其半径为R ，用m 、e 分别表示电子的质量和电荷量， 根据牛顿第二定律得e v B ＝m v 2R根据几何关系得tan θ2＝rR联立解得B ＝m v er tan θ215．(15分)在空间存在一个变化的匀强电场和另一个变化的匀强磁场，电场的方向水平向右(如图11甲中由点B 到点C )，场强变化规律如图乙所示，磁感应强度变化规律如图丙所示，方向垂直于纸面．从t ＝1 s 开始，在A 点每隔2 s 有一个相同的带电粒子(重力不计)沿AB 方向(垂直于BC )以速度v 0射出，恰好能击中C 点，若AB ＝BC ＝l ，且粒子在点A 、C 间的运动时间小于1 s ，求：图11(1)磁场方向(简述判断理由)． (2)E 0和B 0的比值．(3)t ＝1 s 射出的粒子和t ＝3 s 射出的粒子由A 点运动到C 点所经历的时间t 1和t 2之比． 答案 (1)垂直纸面向外(理由见解析) (2)2v 0 (3)2∶π解析 (1)由题图可知，电场与磁场是交替存在的，即同一时刻不可能同时既有电场，又有磁场．据题意对于同一粒子，从点A 到点C ，它只受电场力或磁场力中的一种，粒子能在电场力作用下从点A 运动到点C ，说明受向右的电场力，又因场强方向也向右，故粒子带正电．因为粒子能在磁场力作用下由A 点运动到点C ，说明它受到向右的磁场力，又因其带正电，根据左手定则可判断出磁场方向垂直于纸面向外．(2)粒子只在磁场中运动时，它在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动．因为AB ＝BC ＝l ，则运动半径R ＝l .由牛顿第二定律知：q v 0B 0＝m v 20R ，则B 0＝m v 0ql粒子只在电场中运动时，它做类平抛运动，在点A 到点B 方向上，有l ＝v 0t 在点B 到点C 方向上， 有a ＝qE 0m ，l ＝12at 2.解得E 0＝2m v 20ql ，则E 0B 0＝2v 0(3)t ＝1 s 射出的粒子仅受到电场力作用，则粒子由A 点运动到C 点所经历的时间t 1＝lv 0.t ＝3s 射出的粒子仅受到磁场力作用，则粒子由A 点运动到C 点所经历的时间t 2＝14T ，因为T ＝2πm qB 0，所以t 2＝πm2qB 0；故t 1∶t 2＝2∶π. 16. (15分)如图12所示，直角坐标系xOy 位于竖直平面内，在水平的x 轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B ，方向垂直xOy 平面向里，电场线平行于y 轴．一质量为m 、电荷量为q 的带正电荷的小球，从y 轴上的A 点水平向右抛出．经x 轴上的M 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x 轴上的N 点第一次离开电场和磁场，MN 之间的距离为L ，小球过M 点时的速度方向与x 轴正方向夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g ，求：图12(1)电场强度E 的大小和方向；(2)小球从A 点抛出时初速度v 0的大小； (3)A 点到x 轴的高度h .答案 (1)mg q 竖直向上 (2)qBL 2m cot θ (3)q 2B 2L 28m 2g解析 (1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动， 其所受电场力必须与重力平衡， 有qE ＝mg ① E ＝mgq②重力的方向是竖直向下，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上．(2)小球做匀速圆周运动，O ′为圆心，MN 为弦长，∠MO ′P ＝θ，如图所示．设半径为r ，由几何关系知L2r＝sin θ ③小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v ，有q v B ＝m v 2r④ 由速度的合成与分解知v 0v ＝cos θ ⑤ 由③④⑤式得v 0＝qBL2mcot θ⑥ (3)设小球到M 点时的竖直分速度为v y ，它与水平分速度的关系为v y ＝v 0tan θ ⑦ 由匀变速直线运动规律v 2y ＝2gh⑧由⑥⑦⑧式得h ＝q 2B 2L 28m 2g。
【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书：-第3章-3-几种常见的磁场
3 几种常见的磁场学习目标知识脉络1.知道磁现象的电本质，了解安培分子电流假说．2．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．(重点)3．会用安培定则判断电流的磁场方向．(难点)4．知道匀强磁场、磁通量的概念．(重点)磁感线安培定则[先填空]1．磁感线(1)定义：用来形象描述磁场的强弱及方向的曲线．(2)特点：①磁感线的疏密表示磁场的强弱．②磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．2．安培定则(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图3-3-1甲所示．图3-3-1(2)环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，如图3-3-1乙所示．(3)通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图3-3-1丙所示．3．安培分子电流假说(1)内容：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流．分子电流使每个物质微粒都成为小磁体，它的两侧相当于两个磁极．(2)意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质．(3)磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．[再判断]1．通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环．(√)2．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．(×)3．磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(√)4．除永久性磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的．(×)5．一般的物体不显磁性是因为物体内的分子电流取向杂乱无章．(√)[后思考]1．有同学认为磁感线总是从磁体北极指向南极，你认为对吗？【提示】不对，在磁体外部磁感线从磁体北极指向南极，而在磁体内部，磁感线是从南极指向北极．2．怎样可以使磁铁的磁性减弱或失去磁性？【提示】高温或猛烈的撞击可以使分子电流取向变得杂乱无章，从而失去磁性．[合作探讨]如图3-3-2所示，螺线管内部小磁针静止时N极指向右方．图3-3-2探讨1：螺线管内部磁场沿什么方向？螺线管c、d端，哪端为N极？【提示】由c指向d.d端为N极．探讨2：小磁针放在螺线管上方e处，静止时N极指向什么方向？【提示】向左．探讨3：电源的a、b端，哪端为正极？【提示】a端．[核心点击]1．磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．2．磁感线与电场线的比较两种线磁感线电场线相似点引入目的形象描述场而引人的遐想线,实际不存疏密场的强弱切线方向场的方向相交不能相交(电场中无电荷空间不相交)不同点闭合曲线不闭合，起始于正电荷，终止于负电荷3.常见永磁体的磁场图3-3-34．三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极(1)磁化现象：一根软铁棒，在未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；当软铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流取向变得大致相同时，两端显示较强的磁性作用，形成磁极，软铁棒就被磁化了，即磁化的实质是分子电流由无序变为有序．(2)磁体的消磁：磁体受到高温或猛烈撞击状况时，即在激烈的热运动或机械运动影响下，分子电流的取向又会变得杂乱无章，使得磁体磁性消失．1．如图3-3-4所示，表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是()图3-3-4A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a>B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B bC．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零【解析】由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以B a<B b，故A错，B对；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错．【答案】 B2．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()【解析】地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北、可知，B正确．A图地表上空磁场方向向南，A错误．C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C，D错误．故选B.【答案】 B安培定则记忆口诀“直对直，弯对弯”．即在应用安培定则时，四指始终弯曲，拇指始终伸直，当是直线电流时，拇指指向电流方向，四指指向磁场方向；当是环形电流时，四指弯曲指向电流方向，拇指指向磁场方向．匀强磁场和磁通量[先填空]1．匀强磁场(1)定义：强弱、方向处处相同的磁场．(2)磁感线特点：疏密均匀的平行直线．2．磁通量(1)定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.(2)拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量．(3)单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1_T·m2.(4)引申：B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度．[再判断]1．在匀强磁场中面积越大，磁通量一定越大．(×)2．磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量．(√)3．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)4．将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等．(×) [后思考]若通过某面积的磁通量等于零，则该处一定无磁场，你认为对吗？【提示】不对．磁通量除与磁感应强度、面积有关外，还与环面和磁场夹角有关，当环面与磁场平行时，磁通量为零，但仍能存在磁场．[合作探讨]如图3-3-5所示，匀强磁场B0竖直向下，且与平面BCFE垂直，已知平面BCFE的面积为S.图3-3-5探讨1：平面BCFE的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨2：平面ABCD的磁通量是多大？【提示】B0S.探讨3：平面AEFD的磁通量是多大？【提示】0.[核心点击]1．磁通量的物理意义：表示磁场中穿过某一平面的磁感线条数，且为穿过的磁感线的净条数．2．磁通量的计算(1)匀强磁场，磁感线与平面垂直时：Φ＝BS.(2)匀强磁场，磁感线与平面不垂直时：Φ＝BS sin θ，公式中的θ是平面与磁感线的夹角，S sin θ是平面在垂直于磁感线方向的投影面积．3．磁通量的正、负值含义(1)磁通量是标量，但有正、负．若规定磁感线从某平面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从该平面穿出时即为负值．(2)若某一平面有正反两个方向的磁感线穿过，穿过正向的磁通量为Φ1，反向的磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.4．磁通量与磁感应强度的关系(1)磁感应强度的另一种定义：由Φ＝BS得B＝ΦS，此为磁感应强度的另一定义式，表示穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数，所以B又叫作磁通密度．(2)磁感应强度的另一个单位：由B＝ΦS得磁感应强度的另一个单位是Wbm2，且1 T＝1 Wbm2＝1NA·m.3．如图3-3-6所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，设通过线圈A、B的磁通量为ΦA、ΦB，则()【导学号：34522039】图3-3-6A．ΦA＝ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA>ΦBD．无法判断【解析】在条形磁铁的周围，磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S 极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S极指向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A、B环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则从下向上穿过A环的净磁感线条数小于B环，所以通过B环的磁通量大于通过A环的磁通量．【答案】 B4．如图3-3-7所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为多少？若使框架绕OO′轴转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为多少？图3-3-7若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量变化为多少？【解析】在图示位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS.当框架绕OO′轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图，如图所示．Φ＝BS⊥＝BS·cos 60°＝12BS.转过90°时，线框由磁感线垂直穿过变为平行，Φ＝0.线框转过180°时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.即磁通量变化了2BS.【答案】BS 12BS02BS求ΔΦ的三种方法导致磁通量变化的原因不同，求解磁通量变化量的方法也有差异，常见以下三种情景：(1)磁感应强度B不变，由于有效面积S发生变化导致磁通量变化，这种情况的ΔΦ利用BΔS求解．(2)面积S不变，由于磁感应强度B发生变化导致磁通量变化，这种情况的ΔΦ利用ΔBS求解．(3)磁感应强度B和有效面积S均发生变化，这种情况的ΔΦ＝B2S2－B1S1，不能用ΔB·ΔS求解磁通量变化量．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
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，
人教课标版高中物理选修3-1：《磁现象和磁场》教案-新版
《磁现象和磁场》教学设计
设计思路：通过动画演示这种形象生动的教学形式，让学生认识地磁场、地磁场两级、以及磁偏角等概念；通过播放地球磁场的教学片，让学生了解科技最前言的最新科技成果，激发学生热爱物理的兴趣。
5、学生分组讨论，说一说本堂课我们学习的知识，并且让学生代表本组说一说，分享本节课所学到的知识。
设计思路：培养学生归纳总结知识的能力以及交流分享能力
6、结束：播放关于地球磁场与极光的科教片段。
设计思路：让学生了解地球磁场对于生命的意义，了解地球极光的形成，培养学生热爱生命、热爱生活、热爱大自然的高尚情操。
7、课堂训练
板书设计：
3、1磁现象与磁场
一、磁现象
小磁针静止时，指北的磁极是北极（N）
指南的磁极是南极（S）
二、电流的磁效应（奥斯特实验）
三、磁场
磁场是一种特殊的物质。
四、地球的磁场。
2020--2021学年高二物理上学期人教版选修3--1第三章 磁场
2020--2021人教物理选修3—1第三章磁场含解析人教选修3—1第三章磁场1、如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极附近的磁极上方，那么小磁针的N极将()A．指北B．指南C．竖直向上D．竖直向下2、磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都会有磁性，地球就是一个巨大的磁体。
在一些生物体内也会含有微量磁性物质，鸽子就是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的。
若在鸽子身上绑一块永久磁铁，且其产生的磁场比附近的地磁场强的多，则在长距离飞行中()A．鸽子仍能如平时一样辨别方向B．鸽子会比平时更容易的辨别方向C．鸽子会迷失方向D．不能确定鸽子是否会迷失方向3、磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是()A．NA·mB．N·AmC．N·Am2D．NA·m24、如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。
a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN 的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。
关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同5、(双选)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．使线圈平面始终与磁感线平行D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度大小都相等6、有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是()A．做匀速直线运动B．做匀加速直线运动C．做匀减速直线运动D．做往复的周期运动7、在直角坐标系xOy的第一象限内，存在一垂直于xOy平面、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场，如图所示，一带电粒子(重力不计)在x轴上的A点沿着y轴正方向以大小为2 m/s的速度射入第一象限，并从y轴上的B点穿出。
人教版 高二物理 选修3-1 第三章 磁场 知识点学案(含答案)
磁场复习学案姓名班级主题内容要求考点磁场及描述1．电流的磁场Ⅰ2．磁感应强度，磁感线，地磁场Ⅱ3．磁性材料，分子电流假说Ⅰ磁场对电流的作用力4．磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则Ⅱ5．磁电式电表原理Ⅰ磁场对运动电荷的作用力6．磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ7．质谱仪，回旋加速器Ⅰ重点本章的重点是：描述磁场特性的基本物理量——磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则——安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则．难点本章的难点是：磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，是教学中的难点，在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法．热点纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题．一、磁现象天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体，它们能吸引铁质物体的性质-叫磁性．如磁铁能吸引铁屑、铁钉等物质．磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极．能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)．自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．二、电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应．著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南的磁针上方，通电时磁针转动．三、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的．磁体的周围、电流的周围存在磁场．四、地球的磁场地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．一、磁感应强度的意义描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量．二、磁感应强度的方向1．磁感应强度的定义：描述磁场强弱的物理量．2．磁感应强度的方向：小磁针静止时N 所指的方向规定为该点的磁感应强度方向，简称为磁场方向．3．磁感应强度是矢量．三、磁感应强度的大小1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元．2．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B来表示．3．定义式：B＝F IL．单位：特斯拉，简称特，符号是T ．1 T＝1N A·m．一、磁感线1．在磁场中画出的一些曲线，曲线上每一点的切线都跟这点的磁感应强度的方向一致．2．在磁体的两极附近，磁场较强，磁感线较密．二、几种常见的磁场1．直线电流的磁场(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的外疏内密的同心圆．(2)判断方法：磁感线的方向可以用安培定制（右手螺旋定则）确定．(3)安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．2．环形电流和通电螺线管的磁场环形电流安培定则的用法：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向．三、安培分子电流假说1．内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的 磁体，它的两侧相当于两个 磁极 ．如图甲所示．2．对有关磁现象的解释(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向 杂乱无章 ，磁场相互抵消，对外界不显磁性，在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流 取向一致 ，形成磁极．如图乙所示．(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得 杂乱无章 的结果． 四、匀强磁场1．定义：磁感应强度的 大小 、 方向 处处相同的磁场． 2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是一些 间隔相同的平行 直线． 五、磁通量1．定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S ，则B 与S 的乘积叫做穿过这个面积的 磁通量 ，简称磁通．用字母Φ表示磁通量． 2．定义式： Φ＝BS3．单位： 韦伯 ，简称韦 ，符号Wb ,1 Wb ＝1 T·m 2 ．比较项目磁感线电场线相 似 点意义形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线 形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针N 极受力方向 线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密 表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不中断 在空间不相交不中断不同点 是闭合曲线静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，是不闭合的曲线一、安培力的方向1．安培力：磁场对 通电导线 的作用力． 2．方向——遵守左手定则二、几种常见的磁场的分布特点及安培定则 1．常见永磁体的磁场(如图)3．安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于__B和I 决定的平面．安培力大小的计算1．当B与I垂直时，F＝BIL．2．当B与I在同一直线上时，F＝0．电场力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断一、洛伦兹力1．概念：运动电荷在磁场中受到的力．2．洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．(2)负电荷受力方向与正电荷受力方向相反．3．洛伦兹力的大小一般公式：F＝qvB sinθ，其中θ是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角．①当θ＝90°时，即v的方向与B的方向垂直时，F＝qvB，洛伦兹力最大．②当θ＝0°，即v的方向与B的方向平行时，F＝0，洛伦兹力最小．．洛伦兹力的作用效果特点由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛伦兹力总是不做功．它只能改变运动电荷的速度(即动量)的方向，不能改变运动电荷的速度(或动能)的大小电场力洛伦兹力作用对象静止或运动的电荷运动的电荷力的大小F电＝qE，与v无关F洛＝qvB sinα，与v有关，当B与v平行时，F洛＝0力的方向平行于电场方向同时垂直于速度方向和磁场方向对运动电荷的作用效果改变速度大小、方向，对运动电荷做功(除非初、末状态位于同一等势面)只改变运动电荷的速度方向，对运动电荷不做功一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．实验探究(1)不加磁场时，电子束的径迹是一条直线(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功．(2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做圆周运动．洛伦兹力方向总与速度方向垂直，正好起到了提供向心力的作用．一、速度选择器如图所示，粒子所受的电场力FE＝qE，所受的洛伦兹力FB＝qvB，则由匀速运动的条件FE＝FB可得，v＝E/B，即满足比值的粒子都沿直线通过，与粒子的正负无关．除此之外，还应注意以下两点：1．若v＞EB或v＜EB，粒子都将偏离直线运动．粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择．2．要想使F E与F B始终相反，应将v、B、E三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能．2．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU ＝12m v2．①二、质谱仪1．原理图：如图所示：3．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：Bqv ＝mv2r．②4．半径与质量关系：由①②两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷qm等．其中由r＝1B2mU质量变化．1．构造图：如图所示．回旋加速器的核心部件是两个 D 型盒 ．2．周期：高频交流电的周期与带电粒子在D 形盒中的运动周期 相同．粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期 不变 ． 3．最大动能：由qvB ＝mv 2r 和E K ＝12mv 2得E K ＝q 2B 2r 22m ，当r ＝R 时，有最大动能E km ＝q 2B 2R 22m (R 为D 形盒的半径)，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q 、m 、B 、R 有关，与加速电压无关．(1)磁场的作用带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，周期T ＝2πmqB ，由此看出其周期与速率、半径均无关，带电粒子每次进入金属盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场，(2)电场的作用回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速． (3)交变电压的周期为保证带电粒子每次经过缝隙时都被加速，使之能量不断提高，需在缝隙两侧加上跟带电粒子在半圆形金属盒中运动周期相同的交变电压． 三、磁流体发电机如图是磁流体发电机，其原理是：等离子体喷入磁场B ，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A 、B 板上，产生电势差．设板间距离为l ，当等离子体以速度v 匀速通过A 、B 板间时，A 、B 板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势．此时离子受力平衡：E 场q ＝Bqv ，即E 场＝Bv ，故电源电动势E ＝E 场l ＝Blv ．三、电磁流量计如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，由Bqv ＝U d q ，可得v ＝U Bd ，流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU4B．、霍尔效应如图所示，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中．当电流按如图方向通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和B 的关系为U ＝k IBd，式中的比例系数k 称为霍尔系数．一、带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的分析1．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期 (1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征： F 洛＝F 向，即qvB ＝m v 2r ，所以轨迹半径r ＝mvqB ．(2)运动的周期：T ＝2πr v ＝2πmqB2．带电粒子在匀强磁场中做圆周(或部分圆周)运动的圆心、半径及时间的确定 (1)圆心的确定．带电粒子进入有界磁场后，其轨迹是一段圆弧，确定圆弧的圆心是解决问题的关键．在解决实际问题中，确定圆心的位置通常有如下两种方法：①已知带电粒子的入射方向和出射方向时，通过入射点和出射点作入射方向和出射方向的垂线，两条垂线的交点即粒子轨迹的圆心，如左下图所示．②已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作入射方向的垂线，再做入射点和出射点连线的中垂线，两条垂线的交点就是粒子运动轨迹的圆心．如右上图所示． (2)运动半径的确定．做入射点、出射点对应的半径(或圆周上的其他点)，并作适当的辅助线建立直角三角形，利用直角三角形的边角关系结合r ＝mvqB 求解．(3)运动时间的确定．粒子在磁场中运动一周的时间为周期T ＝2πm /qB ，当粒子在有界磁场中运动的圆弧对的圆心角为α时，粒子在有界磁场中运动时间为t＝α360°T或t＝α2π公式t＝α360°T中的α以“度”为单位，公式t＝α2πT中的α以“弧度”为单位，两式中的T为粒子在无界磁场中运动的周期．由以上两式可知，带电粒子在有界磁场中运动的时间随转过的圆心角的增大而增大，与轨迹的长度无关．如图所示，带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫做粒子的偏向角．偏向角φ等于入射点与出射点间的圆弧所对应的圆心角α，即φ＝α，如图所示．同时，入射点与出射点间的圆弧对应的圆心角α等于入射点与出射点间的弦与入射速度方向间夹角θ的2倍，即2θ＝α．3．有界磁场的径迹问题．(1)磁场边界的类型如图所示．(2)与磁场边界的关系．①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．③当速率v变化时，圆周角越大的，运动的时间越长．(3)有界磁场中运动的对称性．①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出．垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)受力情况恒力F＝Eq；大小、方向不变洛伦兹力F＝Bqv；大小不变，方向随v的改变而改变运动类型类平抛运动匀速圆周运动或其一部分运动轨迹抛物线圆或圆的一部分垂直电场线进入匀强电场(不计重力)垂直磁感线进入匀强磁场(不计重力)轨迹图象求解方法处理横向偏移y 和偏转角φ要通过类平抛运动的规律求解 横向偏移y 和偏转角φ要结合圆的几何关系通过圆周运动的讨论求解 决电磁场问题把握三点：(1)明确电磁场偏转知识及磁场中做圆周运动的对称性知识； (2)画轨迹示意图，明确运动性质； (3)注意两个场中运动的联系．例一、在平面直角坐标xOy 中，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B ．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以速度v 0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求(1)M 、N 两点间的电势差UMN ；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r ； (3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t ．如图1所示，套在很长的绝缘直棒上带电的小球，其质量为m 、带电荷量为Q ，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E ，磁感应强度是B ，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度．【答案】(1)3m v 22q(2)2m v 0qB(3)(33＋2π)m3qB答案：a max ＝g v max ＝mg ＋μQEμQB。
高中物理 第三章 第1节 磁现象和磁场学案(含解析)新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
磁现象和磁场1.磁体是具有磁性的物体，磁体有N、S两个极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
2．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。
3．磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有力的作用。
4．地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。
5．火星上没有一个全球性的磁场，所以指南针在火星上不能工作。
一、磁现象及电流的磁效应1．磁现象(1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。
(2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。
(3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。
能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)。
(4)磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
2．电流的磁效应(1)奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转动。
(2)意义：奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁的联系。
二、磁场1．磁体、电流间的相互作用(1)磁体与磁体间存在相互作用。
(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。
(3)两条通电导线之间也有作用力。
2．磁场(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质。
(2)基本性质：对放入其中的磁体或通电导线有力的作用。
三、地球的磁场1．地磁场地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。
自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原理。
2．磁偏角小磁针的指向与正南方向之间的夹角。
3．太阳、月亮、其他行星等许多天体都有磁场。
1．自主思考——判一判(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。
(×)(2)天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体。
新人教高一物理选修3-1第三章 磁场单元测试
选修3-1第三章磁场单元测试一、选择题1．安培的分子环流假设，可用来解释 [ ]A．两通电导体间有相互作用的原因B．通电线圈产生磁场的原因C．永久磁铁产生磁场的原因D．铁质类物体被磁化而具有磁性的原因2．如图12-62所示，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外的电流，则[ ]A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用3．有电子、质子、氘核、氚核，以同样速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都作匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是[ ]A．氘核 B．氚核C．电子D．质子4．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中．设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则[ ]A．r1=r2，T1≠T2 B．r1≠r2，T1≠T2 C．r1=r2，T1=T2 D．r1≠r2，T1=T25．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核．该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图12-63中a、b所示．由图可以判定[ ]A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．磁场方向一定是垂直纸面向里D．磁场方向向里还是向外不能判定6．如图12-64有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的[ ]A．速度B．质量C．电荷D．荷质比7．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图12-65所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法中正确的是[ ]A．这离子必带正电荷B．A点和B点位于同一高度C．离子在C点时速度最大D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点8．如图12-66所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内)，有一离子恰能沿直线飞过此区域(不计离子重力) [ ]A．若离子带正电，E方向应向下B．若离子带负电，E方向应向上C．若离子带正电，E方向应向上D．不管离子带何种电，E方向都向下9．三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图12-67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°．则它们在磁场中运动时间之比为 [ ]A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶2∶110．如图12-68所示，电场E的方向竖直向下，磁场B和B′的方向分别垂直纸面向内和向外，在两板左端有甲、乙、丙、丁四个正离子垂直于B、E所决定的平面入射，已知离子所带的在量相等，且有m甲=m乙＜m丙=m丁，运动速度关系是v甲＜v乙=v丙＜v丁．由图可知[ ]A．P1处是甲离子B．P2处是乙离子C．P3处是乙离子D．P4处是丙离子二、填空题11．一质子及一α粒子，同时垂直射入同一匀强磁场中．(1)若两者由静止经同一电势差加速的，则旋转半径之比为______；(2)若两者以相同的动量进入磁场中，则旋转半径之比为______；(3)若两者以相同的动能进入磁场中，则旋转半径之比为______；(4)若两者以相同速度进入磁场，则旋转半径之比为_______．12．两块长5d，相距d的水平平行金属板，板间有垂直于纸面的匀强磁场．一大群电子从平行于板面的方向、以等大小的速度v从左端各处飞入(图12-69)．为了不使任何电子飞出，板间磁感强度的最小值为______．13．如图12-70所示，M、N为水平位置的两块平行金属板．板间距离为d，两板间电势差为U．当带电量为q、质量为m的正离子流以速度v0沿水平方向从两板左端的中央O点处射入，因受电场力作用，离子作曲线运动．偏向M板(重力忽略不计)．今在两板间加一匀强磁场，使从中央O处射入的正离流在两板间作直线运动．则磁场的方向是______，磁感强度B=______．14．如图12-71所示，质量为m，带电量为+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．已知两板间距为d，磁感强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域(重力不计)．今将磁感强度增大到某值，则粒子将落到极板上．当粒子落到极板上时的动能为______．15．如图12-72所示，绝缘光滑的斜面倾角为θ，匀强磁场B方向与斜面垂直，如果一个质量为m，带电量为-q 的小球A在斜面上作匀速圆周运动，则必须加一最小的场强为______的匀强电场．16．三个带等量正电荷的粒子a、b、c(所受重力不计)以相同的初动能水平射入正交的电场磁场中，轨迹如图12-73，则可知它们的质量ma、mb、mc大小次序为______，入射时的初动量大小次序为______．三、问答题17．一个负离于，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图12-74所示，磁感强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于纸面向里．(1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离．(2)如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，试证明直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是18．如图12-75所示，AB为一段光滑绝缘水平轨道，BCD为一段光滑的圆弧轨道，半径为R，今有一质量为m、带电为+q的绝缘小球，以速度v0从A点向B点运动，后又沿弧BC做圆周运动，到C点后由于v0较小，故难运动到最高点．如果当其运动至C点时，忽然在轨道区域加一匀强电场和匀强磁场，使其能运动到最高点，且贴着轨道做匀速圆周运动，求：(1)匀强电场的方向和强度；(2)磁场的方向和磁感强度．19．如图12-76所示，质量m、电量q的小金属块，以某一初速沿水平放置的绝缘板进入正交的电场、磁场中，已知B垂直纸面向外，E水平．金属块与板之间的摩擦因数为μ，当金属块由A端匀速滑到B端时，与挡板相碰，并打开开关，使电场消失。
第三章 磁场 章末检测题(人教版选修3-1)
第三章磁场单元综合评估(A卷)(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！) 1．下列关于电场线和磁感线的说法正确的是()A．二者均为假想的线，实际上并不存在B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的C．任意两条磁感线不相交，电场线也是D．磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的解析：两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N极指向S极，内部由S极指向N极，故磁感线是闭合的曲线．而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对．故正确答案为ACD.答案：ACD2．关于磁通量，正确的说法有()A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b 线圈的大C．磁通量大，磁感应强度不一定大D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大解析：磁通量是标量，大小与B、S及放置角度均有关，只有C项说法完全正确．答案： C3.长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线通以如右图所示的恒定电流时，下列说法正确的是()A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用解析：电场对其中的静止电荷、运动电荷都产生力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以只有D选项正确．答案： D4．下列说法中正确的是()A．运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷速度方向垂直D．粒子在只受洛伦兹力作用时运动的动能不变解析：带电粒子所受洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与速度和磁场方向间的夹角有关，A错误；由F＝q v B sin θ知，q、v、B中有两项相反而其他不变时，F不变，B正确；不管速度是否与磁场方向垂直，洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，与磁场方向垂直，即垂直于v和B所决定的平面，但v与B不一定互相垂直，C错误；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，若粒子只受洛伦兹力作用，运动的动能不变，D 正确．答案：BD5．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的．对磁场认识正确的是()A．磁感线有可能出现相交的情况B．磁感线总是由N极出发指向S极C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致D．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用，则该区域的磁感应强度一定为零解析：根据磁感线的特点：①磁感线在空间不能相交；②磁感线是闭合曲线；③磁感线的切线方向表示磁场的方向(小磁针静止时N极指向)，可判断选项A、B错误，C正确．通电导线在磁场中是否受力与导线在磁场中的放置有关，故D错．答案： C6.如右图所示，直导线处于足够大的磁场中，与磁感线成θ＝30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，可采取的办法是()A．增大电流IB．增加直导线的长度C．使导线在纸面内顺时针转30°角D．使导线在纸面内逆时针转60°角解析：由公式F＝ILB sin θ，A、B、D三项正确．答案：ABD7.如右图所示，是电视机中偏转线圈的示意图，圆心O处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将()A．向左偏转B．向右偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端都是N极，左端都是S 极，O处磁场水平向左，由左手定则可判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D 正确．答案： D8．如下图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E .平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2.平板S 下方有强度为B 0的匀强磁场．下列表述正确的是( )A ．质谱仪是分析同位素的重要工具B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E /BD ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小解析： 粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动．在速度选择器中受力平衡：Eq ＝q v B 得v ＝E /B ，方向由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，B 、C 正确．进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，q v B 0＝m v 2R 得，R ＝m v qB 0，所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，A 对，D 错．答案： ABC9.如右图所示，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．磁场的磁感应强度大小为( )A.m v qR tan θ2B.m v qR cot θ2C.m v qR sin θ2D.m v qR cos θ2解析： 本题考查带电粒子在磁场中的运动．根据画轨迹、找圆心、定半径思路分析．注意两点，一是找圆心的两种方法(1)根据初末速度方向垂线的交点．(2)根据已知速度方向的垂线和弦的垂直平分线交点．二是根据洛伦兹力提供向心力和三角形边角关系，确定半径．分析可得B 选项正确．答案： B10．据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d ＝0.10 m ，导轨长L ＝5.0 m ，炮弹质量m ＝0.30 kg.导轨上的电流I 的方向如图中的箭头所示．可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B ＝2.0 T ，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v ＝2.0×103 m/s ，求通过导轨的电流I .忽略摩擦力与重力的影响．解析： 在导轨通有电流I 时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F ＝IdB ① 设炮弹d 加速度的大小为a ，则有F ＝ma ②炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v 2＝2aL ③联立①②③式得：I ＝12m v 2BdL，④ 代入题给数据得I ＝6.0×105 A.答案： 6.0×105A11．如下图所示，宽度为d 的有界匀强磁场，磁感应强度为B ，MM ′和NN ′是它的两条边界．现在质量为m ，电荷量为q 的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入．要使粒子不能从边界NN ′射出，则粒子入射速率v 的最大值可能是________．解析： 题目中只给出粒子“电荷量为q ”，未说明是带哪种电荷．若带正电荷，轨迹是如右图所示上方与NN ′相切的1/4圆弧，轨道半径：R ＝m v Bq， 又d ＝R －R /2，解得v ＝(2＋2)Bqd m若带负电荷，轨迹如图所示下方与NN ′相切的3/4圆弧，则有：d ＝R ＋R /2，解得v ＝(2－2)Bqd /m.所以本题正确答案为(2＋2)Bqd m 或(2－2)Bqd m. 若考虑不到粒子带电性的两种可能情况，就会漏掉一个答案．答案： (2＋2)Bqd m ⎣⎡⎦⎤或(2－2Bqd m ) 12．(2010·福建理综)如图所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场．一束同位素离子流从狭缝S 1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S 2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E 的偏转电场，最后打在照相底片D 上．已知同位素离子的电荷量为q (q >0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E 0的匀强电场和磁感应强度大小为B 0的匀强磁场，照相底片D 与狭缝S 1、S 2的连线平行且距离为L ，忽略重力的影响．(1)求从狭缝S 2射出的离子速度v 0的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v 0方向飞行的距离为x ，求出x 与离子质量m 之间的关系式(用E 0、B 0、E 、q 、m 、L 表示)．解析： (1) 能从速度选择器射出的离子满足qE 0＝q v 0B O ①v 0＝E 0B 0.② (2)离子进入匀强偏转电场E 后做类平抛运动，则x ＝v 0t ③L ＝12at 2④ 由牛顿第二定律得 qE ＝ma ⑤由②③④⑤解得 x ＝E 0B 02mL qE . 答案： (1)E 0B 0 (2)E 0B 02mL qE3单元综合评估(B 卷)(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)1.如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在磁铁上到达中部Ⅲ，再到磁铁下端位置Ⅳ，再到下方Ⅴ.磁铁从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ过程中，穿过圆环的磁通量变化情况是()A．变大，变小，变大，变小B．变大，变大，变小，变小C．变大，不变，不变，变小D．变小，变小，变大，变大解析：从条形磁铁磁感线的分布情况看，穿过圆环的磁通量在位置Ⅲ处最大，所以正确答案为B.熟悉几种常见磁场的磁感线分布图，知道条形磁铁内部的磁感线方向是从S极到N极．答案： B2.如上图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则()A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右解析：由安培定则，通电螺线管的磁场如右图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，则A项错，D项对；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，则B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，则C项错．答案：BD3．如上图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向解析：首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力．处于平衡时：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大．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 ．以相等的加速度背向运动答案： C5. 如上图所示，竖直放置的平行板电容器，A 板接电源正极，B 板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场．一批带正电的微粒从A 板中点小孔C 射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A 、B 间运动过程中( )A ．所有微粒的动能都将增加B ．所有微粒的机械能都将不变C ．有的微粒可以做匀速圆周运动D ．有的微粒可能做匀速直线运动答案： D6. 电子以垂直于匀强磁场的速度v ，从a 点进入长为d ，宽为L 的磁场区域，偏转后从b 点离开磁场，如上图所示，若磁场的磁感应强度为B ，那么( )A ．电子在磁场中的运动时间t ＝d /vB ．电子在磁场中的运动时间t ＝ab /vC ．洛伦兹力对电子做的功是W ＝Be v 2tD ．电子在b 点的速度值也为v解析： 由于电子做的是匀速圆周运动，故运动时间t ＝ab /v ，B 项正确；由洛伦兹力不做功可得C 错误，D 正确．答案： BD7．如下图所示，质量为m ，带电荷量为－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，磁场方向垂直纸面向里．如果微粒做匀速直线运动，则下列说法正确的是( )A ．微粒受电场力、洛伦兹力、重力三个力作用B ．微粒受电场力、洛伦兹力两个力作用C ．匀强电场的电场强度E ＝2mg qD ．匀强磁场的磁感应强度B ＝mg q v解析：因为微粒做匀速直线运动，所以微粒所受合力为零，受力分析如图所示，微粒在重力、电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，可知，qE ＝mg ，q v B ＝2mg ，得电场强度E ＝mg q，磁感应强度B ＝2mg q v，因此A 正确． 答案： A8．某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中作匀速圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电子所受正电荷的电场力恰好是磁场对它的作用力的3倍，若电子电荷量为e ，质量为m ，磁感应强度为B ，那么电子运动的可能角速度是( )A.4Be mB.3Be mC.2Be mD.Be m 解析： 电子受电场力和洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，当两力方向相同时有：Ee＋e v B ＝mω2r ，Ee ＝3Be v ，v ＝ωr ，联立解得ω＝4Be m，故A 正确；当两力方向相反时有Ee －e v B ＝mω2r ，与上面后两式联立得ω＝2Be m，C 正确． 答案： AC9. 如图所示，在边长为2a 的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m 、电荷量为－q 的带电粒子(重力不计)从AB 边的中点O 以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB 边的夹角为60°，若要使粒子能从AC 边穿出磁场，则匀强磁场的大小B 需满足( )A ．B ＞3m v 3aq B ．B ＜3m v 3aq C ．B ＞3m v aq D ．B ＜3m v aq解析： 粒子刚好达到C 点时，其运动轨迹与AC 相切，则粒子运动的半径为r 0＝a cot30°.由r ＝m v qB 得，粒子要能从AC 边射出，粒子运动的半径r ＞r 0，解得B ＜3m v 3qa，选项B 正确．答案： B10. 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如右图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点．为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？解析： 电子在磁场中沿圆弧ab 运动，圆心为C ，半径为R .以v表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电荷量，则eU ＝12m v 2，e v B ＝m v 2R ，又有tan θ2＝r R， 由以上各式解得B ＝1r2mU e tan θ2. 答案： 1r 2mU e tan θ2 11. 如图所示，AB 为一段光滑绝缘水平轨道，BCD 为一段光滑的圆弧轨道，半径为R ，今有一质量为m 、带电荷量为＋q 的绝缘小球，以速度v 0从A 点向B 点运动，后又沿弧BC 做圆周运动，到C 点后由于v 0较小，故难运动到最高点．如果当其运动至C 点时，忽然在轨道区域加一匀强电场和匀强磁场，使其能运动到最高点，此时轨道弹力为零，且贴着轨道做匀速圆周运动，求：(1)匀强电场的方向和强度；(2)磁场的方向和磁感应强度．(3)小球到达轨道的末端点D 后，将做什么运动？解析： (1)小球到达C 点的速度为v C ，由动能定理得：－mgR ＝12m v C 2－12m v 02，所以v C ＝v 02－2gR .在C 点同时加上匀强电场E 和匀强磁场B 后，要求小球做匀速圆周运动，对轨道的压力为零，必然是洛伦兹力提供向心力，且有qE ＝mg ，故匀强电场的方向应为竖直向上，大小E ＝mg q. (2)由牛顿第二定律得：q v C B ＝m v C 2R ，所以B ＝m v C qR ＝m v 02－2gR qR，B 的方向应垂直于纸面向外．小球离开D 点后，由于电场力仍与重力平衡，故小球仍然会在竖直平面内做匀速圆周运动，再次回到BCD 轨道时，仍与轨道没有压力，连续做匀速圆周运动．答案： (1)匀强电场的方向竖直向上.mg q. (2)垂直于纸面向外．m v 02－2gR qR(3)仍做匀速圆周运动12. (2010·海南卷)图中左边有一对平行金属板，两板相距为d ，电压为U ，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B 0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R 、圆心为O 的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面朝里．一电荷量为q 的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF 方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G 点射出．已知弧FG 所对应的圆心角为θ，不计重力．求(1)离子速度的大小；(2)离子的质量．解析： (1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，它所受到的向上的磁场力和向下的电场力平衡q v B 0＝qE 0①式中，v 是离子运动速度的大小，E 0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有 E 0＝U d② 由①②式得v ＝U B 0d.③ (2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动．由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q v B ＝m v 2r④式中，m 和r 分别是离子的质量和它做圆周运动的半径．由题设，离子从磁场边界上的点G 穿出，离子运动的圆周的圆心O ′必在过E 点垂直于EF 的直线上，且在EG 的垂直平分线上．由几何关系有r ＝R tan α⑤式中，α是OO ′与直径EF 的夹角．由几何关系有 2α＋θ＝π⑥联立③④⑤⑥式得，离子的质量为 m ＝qBB 0Rd U cot θ2.⑦答案： (1)U B 0d (2)qBB 0Rd U cot θ23单元综合评估(B卷)(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)1.如上图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置Ⅰ向下运动，到达磁铁上端位置Ⅱ，套在磁铁上到达中部Ⅲ，再到磁铁下端位置Ⅳ，再到下方Ⅴ.磁铁从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ过程中，穿过圆环的磁通量变化情况是()A．变大，变小，变大，变小B．变大，变大，变小，变小C．变大，不变，不变，变小D．变小，变小，变大，变大解析：从条形磁铁磁感线的分布情况看，穿过圆环的磁通量在位置Ⅲ处最大，所以正确答案为B.熟悉几种常见磁场的磁感线分布图，知道条形磁铁内部的磁感线方向是从S极到N极．答案： B2.如上图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则()A．放在a处的小磁针的N极向左B．放在b处的小磁针的N极向右C．放在c处的小磁针的S极向右D．放在a处的小磁针的N极向右解析：由安培定则，通电螺线管的磁场如右图所示，右端为N极，左端为S极，在a 点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，则A项错，D项对；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，则B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，则C项错．答案：BD3．如上图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向解析：首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力．处于平衡时：2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIL，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大．答案： C4. 如上图所示，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．以相等的加速度背向运动答案： C5. 如上图所示，竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场．一批带正电的微粒从A板中点小孔C 射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中()A．所有微粒的动能都将增加B ．所有微粒的机械能都将不变C ．有的微粒可以做匀速圆周运动D ．有的微粒可能做匀速直线运动 答案： D6. 电子以垂直于匀强磁场的速度v ，从a 点进入长为d ，宽为L 的磁场区域，偏转后从b 点离开磁场，如上图所示，若磁场的磁感应强度为B ，那么( )A ．电子在磁场中的运动时间t ＝d /vB ．电子在磁场中的运动时间t ＝ab /vC ．洛伦兹力对电子做的功是W ＝Be v 2tD ．电子在b 点的速度值也为v解析： 由于电子做的是匀速圆周运动，故运动时间t ＝ab /v ，B 项正确；由洛伦兹力不做功可得C 错误，D 正确．答案： BD7．如下图所示，质量为m ，带电荷量为－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，磁场方向垂直纸面向里．如果微粒做匀速直线运动，则下列说法正确的是( )A ．微粒受电场力、洛伦兹力、重力三个力作用B ．微粒受电场力、洛伦兹力两个力作用C ．匀强电场的电场强度E ＝2mgqD ．匀强磁场的磁感应强度B ＝mgq v解析：因为微粒做匀速直线运动，所以微粒所受合力为零，受力分析如图所示，微粒在重力、电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，可知，qE ＝mg ，q v B ＝2mg ，得电场强度E ＝mgq ，磁感应强度B ＝2mgq v，因此A 正确． 答案： A8．某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中作匀速圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电子所受正电荷的电场力恰好是磁场对它的作用力的3倍，若电子电荷量为e ，质量为m ，磁感应强度为B ，那么电子运动的可能角速度是( )A.4Be mB.3Be mC.2Be mD.Be m解析： 电子受电场力和洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，当两力方向相同时有：Ee ＋e v B ＝mω2r ，Ee ＝3Be v ，v ＝ωr ，联立解得ω＝4Bem ，故A 正确；当两力方向相反时有Ee－e v B ＝mω2r ，与上面后两式联立得ω＝2Bem，C 正确．答案： AC9. 如上图所示，在边长为2a 的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m 、电荷量为－q 的带电粒子(重力不计)从AB 边的中点O 以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB 边的夹角为60°，若要使粒子能从AC 边穿出磁场，则匀强磁场的大小B 需满足( )A ．B ＞3m v3aq B ．B ＜3m v3aq C ．B ＞3m vaqD ．B ＜3m vaq解析： 粒子刚好达到C 点时，其运动轨迹与AC 相切，则粒子运动的半径为r 0＝a cot30°.由r ＝m v qB 得，粒子要能从AC 边射出，粒子运动的半径r ＞r 0，解得B ＜3m v3qa ，选项B正确．答案： B10. 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如右图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点．为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？解析： 电子在磁场中沿圆弧ab 运动，圆心为C ，半径为R .以v 表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电荷量，则eU ＝12m v 2，e v B ＝m v 2R ，又有tan θ2＝rR，由以上各式解得B ＝1r 2mU e tan θ2. 答案：1r2mU e tan θ211. 如上图所示，AB 为一段光滑绝缘水平轨道，BCD 为一段光滑的圆弧轨道，半径为R ，今有一质量为m 、带电荷量为＋q 的绝缘小球，以速度v 0从A 点向B 点运动，后又沿弧BC 做圆周运动，到C 点后由于v 0较小，故难运动到最高点．如果当其运动至C 点时，忽然在轨道区域加一匀强电场和匀强磁场，使其能运动到最高点，此时轨道弹力为零，且贴着轨道做匀速圆周运动，求：(1)匀强电场的方向和强度； (2)磁场的方向和磁感应强度．(3)小球到达轨道的末端点D 后，将做什么运动？解析： (1)小球到达C 点的速度为v C ，由动能定理得：－mgR ＝12m v C 2－12m v 02，所以v C ＝v 02－2gR .在C 点同时加上匀强电场E 和匀强磁场B 后，要求小球做匀速圆周运动，对轨道的压力为零，必然是洛伦兹力提供向心力，且有qE ＝mg ，故匀强电场的方向应为竖直向上，大小E ＝mgq.(2)由牛顿第二定律得：q v C B ＝m v C 2R ，所以B ＝m v C qR ＝m v 02－2gRqR ，B 的方向应垂直于纸面向外．小球离开D 点后，由于电场力仍与重力平衡，故小球仍然会在竖直平面内做匀速圆周运动，再次回到BCD 轨道时，仍与轨道没有压力，连续做匀速圆周运动．答案： (1)匀强电场的方向竖直向上.mgq .(2)垂直于纸面向外． m v 02－2gRqR(3)仍做匀速圆周运动12. (2010·海南卷)图中左边有一对平行金属板，两板相距为d ，电压为U ，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B 0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R 、圆心为O 的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面朝里．一电荷量为q 的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF 方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G 点射出．已知弧FG 所对应的圆心角为θ，不计重力．求(1)离子速度的大小； (2)离子的质量．解析： (1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，它所受到的向上的磁场力和向下的电场力平衡q v B 0＝qE 0①式中，v 是离子运动速度的大小，E 0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有 E 0＝U d ②由①②式得。
人教版高中物理选修3-1第三章《磁场》检测题(包含答案)
《磁场》检测题一、单选题1．如图所示，平行金属板M、N之间有竖直向下的匀强电场，虚线下方有垂直纸面的匀强磁场，质子和α粒子分别从上板中心S点由静止开始运动，经电场加速后从O点垂直磁场边界进入匀强磁场，最后从a、b两点射出磁场（不计重力），下列说法正确的是A．磁场方向垂直纸面向内B．从a点离开的是α粒子C．从b点离开的粒子在磁场中运动的速率较大D．粒子从S出发到离开磁场，由b点离开的粒子所用时间较长2．下列说法正确的是A．麦克斯韦认为恒定磁场周围存在电场 B．奥斯特认为电流周围存在磁场C．库仑提出用电场线来形象的描述电场 D．楞次首先发现了电磁感应现象3．如图所示，长方形abcd的长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以e为圆心eb为半径的圆弧和以O为圆心Od为半径的圆弧组成的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(eb边界上无磁场)磁感应强度B=0.25T。
一群不计重力、质量m=3×10-7kg、电荷量q=2×10-3C 的带正电粒子以速度v=5×l02m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则下列判断正确的是（）A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C ．从Od 边射入的粒子，出射点分布在ab 边D ．从ad 边射人的粒子，出射点全部通过b 点4．如图所示，在xOy 坐标系的第Ⅰ象限中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一带电粒子在x 轴上的A 点垂直于x 轴射入磁场，第一次入射速度为v ，且经时间t 1恰好在O 点反向射出磁场，第二次以2v 的速度射入，在磁场中的运动时间为t 2，则t 1：t 2的值为( )A ．1：2B ．1；4C ．2；1D ：15．如图所示，始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方的水平放置的导线通以图示方向的电流时，斜面体对磁铁的弹力N 和摩擦力f 的变化是A ．N 减小，f 不变B ．N 减小，f 增大C ．N 、f 都增大D ．N 增大，f 减小6．如图所示，半径为R 的圆形区域里有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，M 、N 是磁场边界上两点且M 、N 连线过圆心，在M 点有一粒子源，可以在纸面内沿各个方向向磁场里发射质量为m 、电荷量为q 、速度大小均为2v qBR m =的带正电粒子，不计粒子的重力，若某一个粒子在磁场中运动的时间为π2R t v=，则该粒子从M 点射入磁场时，入射速度方向与MN 间夹角的正弦值为（ ）A ．12B ．35CD ．457．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是： [ ]A．磁感线从永久磁铁的N极发出指向S极，并在S极终止B．任何磁场的磁感线都不会相交C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．匀强磁场的磁感线平行等距，但这只是空间磁场内局部范围内的情况，整体的匀强磁场是不存在的8．如图所示，带电粒子以速度v刚刚进入磁感应强度为B的磁场，下列各图所标的带电粒子＋q所受洛伦兹力F的方向中，正确的是A．B．C．D．9．如图所示是一个常用的耳机，它内部有一个小线圈紧贴着一片塑料薄膜，在薄膜下面有一块很小的磁铁，磁铁的磁场对通电线圈产生作用力，使线圈运动，导致覆盖其上的薄膜发生振动，从而产生声波。
高中物理 磁现象和磁场教学设计 新人教版选修3-1
某某省郯城第三中学高中物理（人教版选修3-1）教学设计：31 磁现象和磁场一、教材分析磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。
整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。
电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。
二、教学目标2、过程与方法（1）、让学生参与课前的准备工作，收集课外的各种磁有关的现象和应用。
（2）、在电流磁效应现象的教育中，本节课采用类似科学研究的方式，还原物理规律的发现过程，强调学生自主参与。
（3）、学生对物理现象进行分析、比较、归纳，采用老师与学生双向交流感知现象下的物理规律的普遍联系。
3、情感态度价值观（1）、对奥斯特的电流磁效应现象的教育中，要让学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系，打开了科学中一个黑暗领域的大门。
也让学生懂得看似简单的物理现象在它发现的最初过程中是如何的艰难。
（2）、通过趣味实验的演示与参与激发学生的求知欲与创新欲。
（3）、让学生在实际生活的应用中体会科学知识的价值。
三、教学重点难点教学重点：1、让学生搜索日常生活中有关此现象的用品，及简单的应用原理2、通过实验让学生进一步体会电流的磁效应及磁场概念教学难点：磁场的概念（磁场概念比较抽象）四、学情分析磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。
但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。
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第三章《磁场》章末练案
当堂检测 A 组（反馈练）
1．如图所示，两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M 和N ，通有同向等值电流；沿纸面与直导线M 、N 等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab ，则通电导线ab 在安培力作用下运动的情况是 （ ）
A.沿纸面逆时针转动
B.沿纸面顺时针转动
C.a 端转向纸外，b 端转向纸里
D.a 端转向纸里，b 端转向纸外 2．一电子在匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心，在圆形轨道上运
动，磁场方向垂直于它的运动平面，电场力恰是磁场力的三倍.设电子电量为e ，质量为m ，磁感强度为B ，那么电子运动的可能角速度应当是 （ ）
3．空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力共同作用下，从静止开始自A 点沿曲线ACB 运动，到达B 点时速度为零，C 为运动的最低点.不计重力，则 （ ）
A ．该离子带负电
B ．A 、B 两点位于同一高度
C ．C 点时离子速度最大
D ．离子到达B 点后，将沿原曲线返回A 点
4．一带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，则不受磁场影响的物理量
是：（ ）
A ．速度
B ．加速度
C ．动量
D ．动能
5．MN 板两侧都是磁感强度为B 的匀强磁场，方向如图，带电粒子（不计重力）从a 位置以垂直B 方向的速度V 开始运动，依次通过小孔b 、c 、d ，已知ab = bc = cd ，粒子从a 运动到d 的时间为t ，则粒子的荷质比为： （ ）
A ．t
B π B ．tB 34π
C ．π2tB
D ．tB π
3
B 组（拓展练）
1．竖直放置的直导线AB 与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线
固定，圆环可以自由运动，当通以如图3－3所示方向的电流时(同时通电)，
从左向右看，线圈将( )
A ．顺时针转动，同时靠近直导线AB
B ．顺时针转动，同时离开直导线AB
C ．逆时针转动，同时靠近直导线AB
D ．不动
C
2．如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A 点进入这个区域沿直线运动，从C 点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从B 点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D 点离开场区；设粒子在上述三种情况下，从A 到B 点、A 到C 点和A 到D 点所用的时间分别是t 1、t 2和t 3，比较t 1、t 2和t 3的大小，则有(粒子重力忽略不计)
A ．t 1=t 2=t 3
B ．t 2<t 1<t 3
C ．t 1=t 2<t 3
D ．t 1=t 3>t 2
3．一带电量为+q ，质量为m 的粒子由静止经加速电场（加速电压为U ）加速后，垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场E 方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，测出该粒子离开场区时的速度大小为V （不计重力），运动轨迹如图。
求粒子离开场区时偏离原方向的距离d 。
4．如图所示，一带电的小球从P 点自由下落，P 点距场区边界MN 高为h ，边界MN 下方有方向竖直向下、电场场强为E 的匀强电场，同时还有匀强磁场，小球从边界上的a 点进入电场与磁场的复合场后，恰能作匀速圆周运动，并从边界上的b 点穿出，已知ab=L ，求：（1）该匀强磁场的磁感强度B 的大小和方向；（2）小球从P 经a 至b 时，共需时间为多少？
B P
N b a M E h L
5.如图所示，直线PO 与x 轴成45°角，x 轴上方有水平向右的匀强电场E 1,下方有竖直向下
的匀强电场E 2，已知电场强度E 1=E 2=10 N/C,x 轴下方还存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁
场的磁感应强度B=10 T.现有一质量m=1.0×10-5 kg 的带电粒子，带电荷量q=-1.0×10-5 C.粒
子由P 点无初速释放，PO=d=102
m(重力加速度g=10 m/s 2).求：
（1）粒子刚进入磁场区域时的速度v ；
(2)粒子第一次在磁场中运动的时间t 和位移L.
第三章《磁场》章末练案
【练案答案】
当堂检测 A 组（反馈练）
1．D 2．BD 3．BC 4．D 5．D
B 组（拓展练）
1．C 2．C
3．Eq /)mv 21Uq (2-
4．gL gh
E 22 方向水平向外 gh L g h 222π+
5.(1)2 m/s(2)0.47 s0.283 m。