高中物理选修3-1 磁场安培力练习题

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高中物理选修3-1(磁场和安培力)含解析

高中物理选修3-1(磁场和安培力)含解析

第六单元磁场和安培力(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.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确.)1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半2.为了形象地描述磁场的分布引入了磁感线,磁场中某区域的磁感线如图所示,则下列说法正确的是()A.a、b两处的磁感应强度的大小相等B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a<B bC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处与放在b处受力大小无法确定3.用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来,让二者等高平行放置,如图所示.当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时,则有()A.两导线环相互吸引B.两导线环相互排斥C.两导线环无相互作用力D.两导线环先吸引后排斥4.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()A.B、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大D.B点的磁感应强度的值最大5.一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置D和位置C的过程中,下列对磁通量变化判断正确的是()A .一直变大B .一直变小C .先变大后变小D .先变小后变大6.六根互相绝缘的导线,在同一平面内组成四个相等的正方形,导线中通以大小相同的电流,方向如图所示,在这四个正方形区域中,指向纸面内,磁通量最大的区域是( )A .ⅠB .ⅡC .ⅢD .Ⅳ7.如图所示,菱形金属框架ABCD 各边用粗细均匀的电阻丝折成,已知∠ABC =120°,各边长度AB =BC =CD =AD =L ,ABC 部分长度为L 的电阻丝电阻值为r ,ADC 部分长度为L 的电阻丝电阻值为3r ,框架的两端A 、C 与一电源电动势为E ,内阻为r 的电源相接,垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场,则框架受到安培力的合力大小为( )A.23BEL 5rB .0 C.3BEL 5r D.7BEL 11r二、多项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分,在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题意.)8.以下说法正确的是( )A .只有两个磁铁相互接触时,才能发生相互作用B .把一根条形磁铁从中间折断,则被分开的两部分只有N 极或只有S 极C .指南针能指南与地球的磁场有关D .人们代步的电动自行车中存在磁体 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10.如图所示的装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动.下列说法正确的是()A.若a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,则L向右滑动B.若a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,则L向右滑动C.若a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,则L向左滑动D.若a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,则L向左滑动11.斜面倾角为θ,一条形磁铁静止在斜面上,若在磁铁上方中心位置固定一导体棒,在导体棒中通以方向如图所示的电流后,下列说法正确的是()A.磁铁与斜面间压力增大B.磁铁与斜面间的摩擦力减小C.磁铁将沿斜面做加速度逐渐减小的加速运动D.磁铁仍然保持静止状态12.把一根不计重力的通电的硬直导线ab放在磁场中,硬直导线所在区域的磁感线呈弧形,如图所示.硬直导线可以在空中自由移动和转动,硬直导线中的电流方向由a向b,关于硬直导线的受力和运动情况下述说法正确的是()A.硬直导线先转动,后边转动边下移B.硬直导线只能转动,不会向下移动C.硬直导线各段所受安培力的方向都与硬直导线垂直D.在图示位置,a端受力垂直纸面向内,b端受力垂直纸面向外演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.) 13.(10分)匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长为2 cm的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的电流为2 A时,它受到的磁场力大小为4×10-3 N,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各是多少?(3)若导线长度不变,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各是多少?14.(10分)地球上某地磁感应强度B的水平分量B x=0.18×10-4T,竖直分量B y=0.54×10-4 T.求:(1)地磁场磁感应强度B的大小及它与水平方向的夹角;(2)在水平面2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ.15.(10分)如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m.质量为6×10-2kg的通电直导线,电流I=1 A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)16.(12分)如图所示为某种电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小.(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)(2)若要使电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0 N/m,ab=0.20 m,bc=0.05 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的影响)(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?参考答案与解析1.[75]【解析】选B.安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直,选项A错误,选项B正确;由F=BIL sin θ可知,安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,选项C错误;将直导线从中点折成直角时,因磁场与导线的夹角未知,则安培力的大小不能确定,选项D错误.2.[76]【解析】选D.根据磁感线的疏密程度,可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a>B b,A、B错误;同一通电导线放在a处受力的情况大小不一定,因为放入时的位置(即放入时与磁感线的方向)不确定,则其受安培力的大小不确定,C错误,D正确.3.[77]【解析】选A.两环形电流等效成两个小磁针,由安培定则知,磁极情况如图所示,据异名磁极相互吸引可得A正确.4.[78]【解析】选A.磁感应强度是矢量,每点的磁感应强度都是匀强磁场和直导线磁场的叠加,由题图知在A点,两磁感应强度方向相同,所以A点的磁感应强度最大,在C点,两磁感应强度方向相反,所以在C点的磁感应强度最小,C、D错误;B、D两点,两磁感应强度方向相互垂直,所以B、D两点的磁感应强度大小相等,但方向不同,A正确、B错误.5.[79]【解析】选C.由题图可知,线圈由A经过D到C的过程中,线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小,通过线圈的磁通量为Φ=BS,可见通过线圈的磁通量先变大后变小.6.[80] 【解析】选A.先分析Ⅰ区域:导线2、3和5、6分别在此区域产生的磁场方向相反,磁通量互相抵消,故只剩下导线1和4在此区域产生磁通量,由安培定则可判断出方向均垂直纸面向里.同理可分析出Ⅱ、Ⅳ区域的合磁通量为零,Ⅲ区域的合磁通量垂直纸面向外,故选A.7.[81] 【解析】选A.对于框架的ABC 部分与ADC 部分,其等效长度均为AC 连线长度,由几何关系可得:L ′=2L cos 30°=3L ,由闭合电路的欧姆定律可得,通过框架ABC与ADC 部分的电流为I =E 6r ×2r 6r +2r+r =2E 5r ,由左手定则可得等效部分所受的安培力方向均竖直向上,设两条支路的电流分别为I 1、I 2,可得:F =BI 1L ′+BI 2L ′=B (I 1+I 2)L ′=BIL ′=23BEL 5r,A 选项正确.8.[82] 【解析】选CD.磁体的周围存在一种特殊的物质——磁场,磁铁间不接触时也可以通过磁场发生相互作用,故A 错.无论将磁铁分得多么小,它总有N 极和S 极,迄今为止,还没有发现只有N 极或S 极的磁单极子存在(这一点与电荷不同),故B 错.指南针能指南与地球磁场有关,故C 正确.电动自行车的电机中一定有磁体存在,故D 正确.9.[83] 【解析】选BC.小磁针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离子束的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.故选BC.10.[84] 【解析】选BD.若a 接正极,b 接负极,电磁铁磁极间磁场方向向上,e 接正极,f 接负极,由左手定则判定金属杆受安培力向左,则L 向左滑动,A 选项错误,同理判定B 、D 选项正确,C 选项错误.故选BD.11.[85] 【解析】选AD.通电导体棒处磁场方向与导体棒垂直,沿斜面向下,由左手定则可知通电导体棒所受安培力垂直于斜面向上,由牛顿第三定律可得磁铁所受导体棒的磁场力垂直于斜面向下,故磁铁与斜面间压力增大,A 正确;磁铁重力沿斜面向下的分力仍然与静摩擦力平衡,静摩擦力大小不变,磁铁仍然保持静止状态,B 、C 错误,D 正确.12.[86] 【解析】选AC.根据左手定则可知,a 、b 两端受安培力方向正好相反,使硬直导线产生转动,而磁感应强度在竖直方向和水平方向都有分量,当硬直导线转动后就又会受到向下的安培力作用,故硬直导线先转动,边转动边下移,硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直,A 、C 正确.13.[87] 【解析】(1)根据磁感应强度的定义B =F IL =4×10-32×2×10-2 T =0.1 T.(2)匀强磁场中该处的磁感应强度由磁场本身决定,不因导线长度的改变而改变,因此B =0.1 T.根据磁感应强度的定义B =F IL可得,导线长度减小到1 cm ,则它受到的磁场力 F ′=BIL ′=0.1×2×1×10-2 N =2×10-3 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B =0.1 T.根据磁感应强度的定义B =F IL可得,电流增大为 5 A ,则它受到的磁场力F ″=BI ′L =0.1×5×2×10-2 N =0.01 N. 【答案】(1)0.1 T (2)2×10-3 N 0.1 T (3)0.01 N 0.1 T 14.[88] 【解析】(1)根据平行四边形定则,可知B =B 2x +B 2y =0.182+0.542×10-4 T =0.57×10-4 T B 的方向和水平方向的夹角α=arctan B y B x =arctan 0.54×10-40.18×10-4=arctan 3=71°56′. (2)题中地磁场竖直分量与水平面垂直,故磁通量Φ=B y ·S =0.54×10-4×2.0 Wb =1.08×10-4 Wb. 【答案】(1)0.57×10-4 T arctan 3或71°56′ (2)1.08×10-4 Wb 15.[89] 【解析】支持力为0时导线的受力如图所示,由平衡条件得:F 安=mg tan 37°=6×10-2×100.75N =0.8 N 由F 安=BIL 得B =F 安IL =0.81×0.4T =2 T 由B =0.4t 得t =B 0.4=20.4s =5 s. 【答案】5 s16.[90] 【解析】(1)设弹簧的伸长为Δx ,则有mg =k Δx ①由①式得Δx =mg k. (2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN 上的安培力必须向下,因此M 端应接正极.(3)设满量程时通过MN 的电流大小为I m ,则有BI m ab +mg =k (bc +Δx )②联立①②式并代入数据得I m =2.5 A.(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B ′,则有2B ′I m ab +mg =k (bc +Δx )③由①③式得B ′=kbc 2I m ab,代入数据得B ′=0.10 T. 【答案】(1)mg k(2)M 端应接正极 (3)2.5 A (4)0.10 T。

高中物理选修3-1磁场 安培力 洛伦兹力

高中物理选修3-1磁场 安培力 洛伦兹力

选修3-1 磁场练习姓名:___________分数:___________一、选择题(题型注释)1.空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直横截面.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为()A. B. C. D.2.如图,长为2l的直导线拆成边长相等,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()A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl3.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断正确的是:4.对确定磁场某一点的磁感应强度,根据关系式B=F/IL得出的下列结论中,说法正确的是()A.B随I的减小而增大; B.B随L的减小而增大;C.B随F的增大而增大; D.B与I、L、F的变化无关5.如图所示,两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2.与两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点,a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等,b是两导线连线中点,b、d连线与两导线连线垂直.则(A )I 2受到的磁场力水平向左(B )I 1与I 2产生的磁场有可能相同(C )b 、d 两点磁感应强度的方向必定竖直向下(D )a 点和 c 点位置的磁感应强度不可能都为零6.带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是A .只要速度大小相同,所受洛仑兹力就相同B .如果把+q 改为-q ,且速度反向大小不变,则洛仑兹力的大小、方向均不变C .洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D .粒子只受到洛仑兹力作用,其运动的动能可能增大7.边长为a 的正方形,处于有界磁场如图所示,一束电子以水平速度射入磁场后,分别从A 处和C 处射出,则v A :v C =__________;所经历的时间之比t A :t C =___________8.一电子以垂直于匀强磁场的速度v A ,从A 处进入长为d 宽为h 的匀强磁场区域,如图所示,发生偏移而从B 处离开磁场,若电量为e ,磁感应强度为B ,弧AB 的长为L ,则A .电子在磁场中运动的平均速度是v AB .电子在磁场中运动的时间为ALt v =C .洛仑兹力对电子做功是A Bev h⋅D .电子在A 、B 两处的速率相同9.如图所示,水平直导线中通有向右的恒定电流I ,一电子从导线的正下方以水平向右的初速度进入该通电导线产生的磁场中,此后电子将A .沿直线运动B .向上偏转C .向下偏转D .向纸外偏转10.通电直导线A 与圆形通电导线环B 固定放在同一水平面上,通有如图所示的电流,则( )A.直导线A受到的安培力大小为零B.直导线A受到的安培力大小不为零,方向水平向右C.导线环B受到的安培力的合力大小不为零D.导线环B受到的安培力的合力大小不为零,其方向水平向右11.如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中,以导线为中心,半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点,已知c点的实际磁感应强度为0,则下列说法中正确的是()A.直导线中电流方向垂直纸面向里B.d点的磁感应强度为0C.a点的磁感应强度为2T,方向向右D.b点的磁感应强度为T,方向斜向下,与B成45°角12.如图,正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带正电粒子(不计重力)以一定速度沿AB边的中点M 垂直于AB边射入磁场,恰好从A点射出.则()A.仅把该粒子改为带负电,粒子将从B点射出B.仅增大磁感应强度,粒子在磁场中运动时间将增大C.仅将磁场方向改为垂直于纸面向外,粒子在磁场中运动时间不变D.仅减少带正电粒子速度,粒子将从AD之间的某点射出13.如图所示,第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,电荷量相等的a、b两粒子,分别从A、O两点沿x轴正方向同时射入磁场,两粒子同时到达C点,此时a粒子速度恰好沿y轴负方向,粒子间作用力、重力忽略不计,则a、b粒子A.分别带正、负电B.运动周期之比为2:3C2D.质量之比为214.如图所示,在x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B .原点O 处存在一粒子源,能同时发射大量质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计),速度方向均在xOy 平面内,与x 轴正方向的夹角在0~180°范围内.则下列说法正θ确的是A .发射速度大小相同的粒子,越大的粒子在磁场中运动的时间越短θB .发射速度大小相同的粒子,越大的粒子离开磁场时的位置距O 点越远θC .发射角度相同的粒子,速度越大的粒子在磁场中运动的时间越短θD .发射角度相同的粒子,速度越大的粒子在磁场中运动的角速度越大θ15.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 电量为的正电荷(重力忽略不计)以速度沿正对着圆心O 的方向射入磁场,从磁q v 场中射出时速度方向改变了角,磁场的磁感应强度大小为( )θA . B . C . D .tan 2mvqR θcot2mv qR θsin 2mv qR θcos 2mv qR θ16.关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量,下列说法正确的是( )A .与加速器的半径有关,半径越大,能量越大B .与加速器的磁场有关,磁场越强,能量越大C .与加速器的电场有关,电场越强,能量越大D .与带电粒子的质量有关,质量越大,能量越大17.如图所示的圆形区域里匀强磁场方向垂直于纸面向里,有一束速率各不相同的质子自A 点沿半径方向射入磁场,则质子射入磁场的运动速率越大,A .其轨迹对应的圆心角越大B .其在磁场区域运动的路程越大C .其射出磁场区域时速度的偏向角越大D .其在磁场中的运动时间越长二、多选题(题型注释)三、填空题(题型注释)18.放在通电螺线管内部中间处的小磁针,静止时N 板指向右端,则电源的C 端为 极。

高中物理选修3-1安培力经典习题有答案

高中物理选修3-1安培力经典习题有答案

安培力复习1.把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近,两者在同一平面内,直导线AB 固定,线圈可以活动,当长方形线圈通以如图所示的电流时,线圈将( ) (A )不动 (B )靠近导线AB(C )离开导线AB (D )发生转动,同时靠近导线AB答案:B2.长直电流I 2与圆形电流I 1共面,并与其一直径相重合(但两者绝缘),如图所示。

设长直导线不动,则圆形电流将( )(A )绕I 2旋转(B )向右运动(C )向左运动(D )不动 答:B3.在均匀磁场中,放置一个正方形的载流线圈使其每边受到的磁力的大小都相同的方法有( )(A )无论怎么放都可以;(B )使线圈的法线与磁场平行;(C )使线圈的法线与磁场垂直;(D )(B )和(C )两种方法都可以 答:B4.一平面载流线圈置于均匀磁场中,下列说法正确的是( ) (A )只有正方形的平面载流线圈,外磁场的合力才为零。

(B )只有圆形的平面载流线圈,外磁场的合力才为零。

(C )任意形状的平面载流线圈,外磁场的合力和力矩一定为零(D )任意形状的平面载流线圈,外磁场的合力一定为零,但力矩不一定为零。

答:D1. 截面积为S 、密度为ρ的铜导线被弯成正方形的三边,可以绕水平轴O O '转动,如图所示。

导线放在方向竖直向上的匀强磁场中,当导线中的电流为I 时,导线离开原来的竖直位置偏转一个角度θ而平衡。

求磁感应强度。

若S =2mm 2,ρ=8.9g/cm 3,θ=15°,I =10A ,磁感应强度大小为多少?解:磁场力的力矩为θθθcos cos cos 2212BIl l BIl Fl M F ===(3分)重力的力矩为θρθρθρsin 2sin 212sin 22221gSl l gSl l gSl M mg =⋅+⋅= (3分) OO 'θIO O 'θImg1l 2l由平衡条件 mg F M M =,得θρθsin 2cos 22gSl BIl = (2分))(1035.915101028.9109.822363T tg tg I gS B --⨯=︒⨯⨯⨯⨯⨯⨯==θρ (2分) 2. 半径为R =0.1m 的半圆形闭合线圈,载有电流I =10A ,放在均匀磁场中,磁场方向与线圈平面平行,如图所示。

高二物理 第三章磁场专题安培力问题归纳同步练习 新人教版选修31

高二物理 第三章磁场专题安培力问题归纳同步练习 新人教版选修31

高二物理 第三章磁场专题安培力问题归纳同步练习 新人教版选修31(答题时间:45分钟)1. 有关磁感应强度B 的说法正确的是( )。

A. 对于IL F B =,比值ILF 越大,说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大 B. 对于ILF B =,F 越大,说明通电导线所在处的磁感应强度一定越大 C. 可用IL F 来量度磁感应强度的大小,但B 是由磁场本身因素决定的,与I 、L 、F 无关D. 在I 、L 相同的情况下,垂直磁场方向放置通电导线,受力F 越大的地方,B 越大2. 把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,下图中能正确反映各量间关系的是( )。

3. 取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图(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 )所示的螺线管,并通以电流强度也为I 的电流时,则在螺线管内部的磁感应强度大小为( )。

A. 0B. 0.5BC. BD. 2B4. 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,以下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零5. 如图所示,通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面,第一次将金属框由I 平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd 边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为21∆Φ∆Φ和,则( )。

A. 21∆Φ>∆ΦB. 21∆Φ=∆ΦC. 21∆Φ<∆ΦD. 不能判断6. 如图所示,两个同心放置且共面的金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直,通过两环的磁通量分别为a Φ、b Φ,则( )。

A. b a Φ>ΦB. b a Φ<ΦC. b a Φ=ΦD. 不能确定7. 如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L ,质量为m 的直导体棒。

人教版高中物理选修3-1第三章磁场单元练习(含答案)

人教版高中物理选修3-1第三章磁场单元练习(含答案)

人教版选修3-1 第三章磁场一、单选题1.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b()A.穿出位置一定在O′点下方B.穿出位置一定在O′点上方C.运动时,在电场中的电势能一定减小D.在电场中运动时,动能一定减小2.如图所示,一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止在导轨上,已知垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角.下列说法中正确的是()A.导体棒受到磁场力大小为BLI s inθB.导体棒对轨道压力大小为mg+BLI s inθC.导体棒受到导轨摩擦力为D.导体棒受到导轨摩擦力BLI cosθ3.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4.如图所示,带负电的金属圆盘绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在盘左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A. N极竖直向上B. N极竖直向下C. N极沿轴线向右D. N极沿轴线向左5.如图所示,一根通电直导线置于水平向右的匀强磁场中,电流方向垂直于纸面向里,该导线所受安培力大小为F.将导线长度减少为原来的一半时,导线受到的安培力为()A.B.C.FD. 2F6.质谱仪主要由加速电场和偏转磁场组成,其原理图如图.设想有一个静止的带电粒子P(不计重力),经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到底片上的D 点,设OD=x,则图中能正确反映x2与U之间函数关系的是()A.B.C.D.7.如图所示,通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止,N极指向正确的是()A.小磁针aB.小磁针bC.小磁针cD.小磁针d8.如图,一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v,若加上一个垂直纸面向外的磁场,则滑到底端时()A.v变小B.v变大C.v不变D.不能确定v的变化9.关于磁场对通电直导线作用力的大小,下列说法中正确的是()A.通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小,但不为零B.通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C.作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关D.通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力10.如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线a和b,通有等值电流.在纸面上距a、b等远处有一点P,若P点合磁感应强度B的方向水平向左,则导线a、b中的电流方向是()A.a中向纸里,b中向纸外B.a中向纸外,b中向纸里C.a、b中均向纸外D.a、b中均向纸里二、多选题11.(多选)如图所示的xOy平面内,存在正交的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直xOy平面向里,匀强电场大小为E,方向沿y轴正方向.将一质量为m、带电量为q的粒子从O点由静止释放,粒子的运动曲线如图所示,运动周期为T,P点距x轴的距离为粒子运动过程中距x轴最大距离的一半,粒子的重力忽略不计.以下说法正确的是()A.粒子带正电B.粒子运动到最低点时,粒子所受电场力与洛伦兹力大小相等C.粒子由P点运动到与之等高的Q点所用时间为D.粒子在运动过程中,距x轴的最大距离为12.(多选)如图所示,一束正离子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.电荷B.质量C.速度D.比荷13.(多选)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三、填空题14.在磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场中,一根与磁场方向垂直放置、长度L=0.2 m的通电导线中通有I=0.4 A的电流,则导线所受磁场力大小为________;若将导线转过90°与磁场方向平行时,导线所受磁场力为________,此时磁场的磁感应强度为________.15.一矩形线圈面积S=10-2m2,它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30°,穿过线圈的磁通量Ф=1×10-3Wb,则磁场的磁感应强度B=______________;若线圈以一条边为轴转180°,则穿过线圈的磁通量的变化量为____________;若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°,则Ф0=________________.16.边长为a的正方形线圈,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示.求出下列四种情况下,穿过线圈的磁通量.17.在两平行金属板间,有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的答案有:A.不偏转 B.向上偏转C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,质子将________.(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,电子将________.(3)若质子以大于v0的速度,沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入,质子将________.(4)若增大匀强磁场的磁感应强度,其他条件不变,电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向,从两极正中央射入时,电子将________.18.如图所示,一个质量为m带正电的带电体电荷量为q,紧贴着水平绝缘板的下表面滑动,滑动方向与垂直纸面向里的匀强磁场B垂直,则能沿绝缘面水平滑动的速度方向________,大小应不小于________,若从速度v0开始运动,则它沿绝缘面运动的过程中,克服摩擦力做功为________.四、实验题19.霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N 间出现电压U H,这种现象称为霍尔效应,U H称为霍尔电压,且满足U H=k,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量U H时,应将电压表的“+”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线相连.(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的U H值,记录数据如下表所示.根据表中数据在图乙中画出U H-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字).(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丙所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向________(填“a”或“b”),S2掷向________(填“c”或“d”).为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____和____(填器件代号)之间.20.1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差,这种现象后来被称为霍尔效应,这个横向的电势差称为霍尔电势差.(1)如图甲所示,某长方体导体abcd-a′b′c′d′的高度为h、宽度为l,其中的载流子为自由电子,自由电子电荷量为e,导体处在与abb′a′面垂直的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B0.在导体中通有垂直于bcc′b′面的恒定电流,若测得通过导体的恒定电流为I,横向霍尔电势差为U H,此导体中单位体积内自由电子的个数为________.(2)对于某种确定的导体材料,其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值,人们将H=定义为该导体材料的霍尔系数.利用霍尔系数H已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头,有些探头的体积很小,其正对横截面(相当于图甲中的abb′a′面)的面积可以在0.1 cm2以下,因此可以用来较精确地测量空间某一位置的磁感应强度.如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器,其中探头装在探杆的前端,且使探头的正对横截面与探杆垂直.这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I,又可以监测探头所产生的霍尔电势差U H,并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小,且显示在仪器的显示窗内.①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中,对控杆的放置方位要求为:______________.②要计算出所测位置磁场的磁感应强度,除了要知道H、I、U H外,还需要知道物理量__________________.推导出用上述物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式:_____________.五、计算题21.如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知,区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区城内的电场强度大小相等,现有一质量、电荷量的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界相距的点以的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回点.已知滑块与水平面间的动摩擦因数,重力加速度.(1)求匀强电场的电场强度大小和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小;(2)求滑块从点出发到再次落回点所经历的时间(可用分数表示,圆周率用字母π表示);(3)若滑块在点以的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小.(可用分数表示).22.如图所示,ab、cd为两根相距 2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,一根质量为 3.6 kg金属棒,当通以 5 A的电流时,金属棒沿导轨做匀速运动;当金属棒中电流增加到8 A时,金属棒能获得 2 m/s2的加速度,求匀强磁场的磁感应强度的大小.23.如图所示,通电导线L垂直放于匀强磁场(各点的磁感应强度大小和方向均相同)中,导线长8m,磁感应强度B的值为 2 T,导线所受的力为32 N,求导线中电流的大小.答案解析1.【答案】C【解析】a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动,则该粒子一定做匀速直线运动,故对粒子a有:Bqv=Eq即只要满足E=Bv,无论粒子带正电还是负电,都可以沿直线穿出复合场区,当撤去磁场只保留电场时,粒子b由于电性不确定,故无法判断是从O′点的上方还是下方穿出,故A、B错误;粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动,电场力做正功,其电势能减小,动能增大,故C项正确,D项错误.2.【答案】D【解析】根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.因为B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为,故A错误;根据共点力平衡规律得:,得导体棒对轨道的压力大小为,故B错误;由题意知导体棒受到的是静摩擦力,由平衡条件可得:,故C错误,D正确.3.【答案】B【解析】4.【答案】C【解析】等效电流的方向与转动方向相反,由安培定则知轴线上的磁场方向向右,所以小磁针N 极受力向右,故C正确.5.【答案】B【解析】电流与磁场垂直,安培力:F=BIL当导线长度减少为原来的一半时,导线受到的安培力为:F′=BI·联立解得:F′=.6.【答案】A【解析】根据动能定理qU=mv2得,v=粒子在磁场中偏转洛伦兹力提供向心力qvB=m,则R=.x=2R=.知x2∝U.故A正确,B、C、D错误.7.【答案】C【解析】根据安培定则,判断出通电螺线管左边为N,右边为S,则静止时小磁针N极指向磁场方向,所以图中正确的只有小磁针c.8.【答案】A【解析】根据左手定则,带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力,所以物体与斜面间的摩擦力增大,从而使物体滑到斜面底端时速度变小,故A正确.9.【答案】B【解析】由于安培力F=BIL sinθ,θ为导线和磁场的夹角,当导线的方向与磁场的方向平行时,所受安培力为0;当导线的方向与磁场方向垂直时,安培力最大.10.【答案】A【解析】若a中向纸里,b中向纸外,根据安培定则判断可知:a在P处产生的磁场Ba方向垂直于aP连线向下,如图所示.b在P处产生的磁场Bb方向垂直于bP连线向上,如图所示,根据平行四边形定则进行合成,则得P点的磁感应强度方向水平向左.符合题意.故A正确.若a中向纸外,b中向纸里,同理可知,P点的磁感应强度方向水平向右.故B错误.若a、b中均向纸外,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向上.故C错误.若a、b中均向纸里,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向下.故D错误.11.【答案】AC【解析】粒子由静止开始运动,故开始时电场力向下,故粒子带正电,故A正确;粒子运动到最低点时,合力向上,电场力向下,合力提供向心力,故洛伦兹力大于电场力,故B错误;粒子的初速度为零,将初速度沿着水平方向分解为水平向左和水平向右的两个相等分速度v1和v2,大小均为v,向右的分速度v2,对应的洛伦兹力与电场力平衡,故:qv2B=qE①向左的分速度v1,做逆时针的匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:qv1B=m②其中:v1=v2=v③联立①②③解得:R=T==粒子由P点运动到与之等高的Q点所用时间为:t=·T=粒子在运动过程中,距x轴的最大距离为:ym=2R=故C正确,D错误.12.【答案】CD【解析】离子在区域Ⅰ内不偏转,则有qvB=qE,v=,说明离子有相同速度,C对;在区域Ⅱ内半径相同,由r=知,离子有相同的比荷,D对;至于离子的电荷与质量是否相等,由题意无法确定,故A、B错.13.【答案】CD【解析】两通电导体有相互作用,是通过磁体之间的磁场的作用产生的,故A错误;通电线圈产生磁场的原因是电流的周围存在磁场,与分子电流无关,故B错误;安培提出的分子环形电流假说,解释了为什么磁体具有磁性,说明了磁现象产生的本质,故C正确;安培认为,在原子、分子或分子团等物质微粒内部,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形成一个微小的磁体,未被磁化的物体,分子电流的方向非常紊乱,对外不显磁性;磁化时,分子电流的方向大致相同,于是对外界显出显示出磁性,故D正确.14.【答案】6.4×10-2N00.8 T【解析】当磁感应强度B与电流I垂直放置时,由公式B=可知F=BIL=0.8×0.4×0.2 N=6.4×10-2N当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时,受到的磁场力的大小为零,磁场中某点的磁感应强度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关,B=0.8 T.15.【答案】0.2 T2×10-3Wb0【解析】线圈的磁通量Ф=B·S⊥=BS sin 30°,所以B===0.2 T若线圈以一条边为轴转180°,则穿过线圈的磁通量的变化量ΔФ=Ф-Ф′=1×10-3Wb-(-1×10-3)Wb=2×10-3Wb线圈平面和磁场方向之间的夹角变为0°,则Ф0=0.16.【答案】0Ba20.5Ba2【解析】由图1可知,线圈与磁场的方向平行,根据可知,穿过线圈的磁通量等于0;由图2可知,线圈与磁场垂直,根据可知,穿过线圈的磁通量为;由图3可知,线圈与磁场之间的夹角是30°,根据可知,穿过线圈的磁通量为;由图4可知,线圈与磁场之间的夹角额60°,根据可知,穿过线圈的磁通量为.17.【答案】(1)A(2)A(3)B(4)C【解析】设带电粒子的质量为m,带电荷量为q,匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时,若粒子带正电荷,则所受电场力方向向下,大小为qE;所受磁场力方向向上,大小为Bqv0.沿直线匀速通过时,显然有Bqv0=qE,v0=,即沿直线匀速通过时,带电粒子的速度与其质量、电荷量无关.如果粒子带负电荷,电场力方向向上,磁场力方向向下,上述结论仍然成立.所以,(1)(2)两小题应选 A.若质子以大于v0的速度射入两板之间,由于磁场力F=Bqv,磁场力将大于电场力,质子带正电荷,将向上偏转,第(3)小题应选 B.磁场的磁感应强度B增大时,电子射入的其他条件不变,所受磁场力F =Bqv0也增大,电子带负电荷,所受磁场力方向向下,将向下偏转,所以第(4)小题应选择 C.18.【答案】水平向右,,m[v-()2]【解析】19.【答案】(1)M(2)如图所示 1.5(1.4或 1.6)(3)b c S1E(或S2E)【解析】(1)根据左手定则得,正电荷向M端偏转,所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连.(2)U H—I图线如图所示.根据U H=k知,图线的斜率为k=k=0.375,解得霍尔系数k=1.5×10-3V·m·A-1·T-1.(3)为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向b,S2掷向c,为了保护电路,定值电阻应串联在S1和E(或S2和E)之间.20.【答案】(1)(2)①应调整探杆的放置位置(或调整探头的方位),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;使探头的正对横截面与磁场方向垂直;abb′a′面与磁场方向垂直)②探头沿磁场方向的宽度lB=【解析】(1)设单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的速率为v,则有I=nehlv当形成恒定电流时,自由电子所受电场力与洛伦兹力相等,因此有evB0=e解得n=.(2)①应调整探杆的放置方位(或调整探头的方位),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;探头的正对横截面与磁场方向垂直;abb′a′面与磁场方向垂直).②设探头中的载流子所带电荷量为q,根据上述分析可知,探头处于磁感应强度为B的磁场中,当通有恒定电流I,产生最大稳定霍尔电压U H 时,有qvB=q又因I=nqhlv和H=联立可解得B=所以,还需要知道探头沿磁场方向的宽度l.21.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)滑块在区域Ⅰ内做匀速圆周运动时,重力与电场力平衡,则有:.解得:滑块在A、N间运动时,由牛顿第二定律可得:由运动公式可得:代入数据得:平抛运动过程满足:做圆周运动满足联立方程求解得:.(2)滑块在A、N间的时间:在磁场中做匀速圆周运动的时间:平抛运动的时间:总时间为:。

人教版高中物理选修31磁场专项练习和解析

人教版高中物理选修31磁场专项练习和解析

选修3-1磁场专项练习2一.选择题(共7小题)1.(2019•上海)如图,通电导线MN及单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向()A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里解:金属线框abcd放在导线MN上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框abcd左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量,磁通量存在抵消的情况.若MN中电流突然减小时,穿过线框的磁通量将减小.根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,则线框abcd感应电流方向为顺时针,再由左手定则可知,左边受到的安培力水平向右,而左边的安培力方向也水平向右,故安培力的合力向右.故B正确,ACD错误.故选B 2.(2009•广东)表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中.质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是()A.滑块受到的摩擦力不变B.滑块到达地面时的动能及B的大小无关C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D.B很大时,滑块可能静止于斜面上解答:解:小滑块受力如图所示;A、F洛=QVB,滑动摩擦力F=μFN=μ(mgcosθ+QvB),随速度增加而变大,A错误.B、若滑块滑到底端已达到匀速运动状态,摩擦力F=mgsinθ=μ(mgcos θ+QvB),则v=(﹣cosθ),可看v随B的增大而减小,B越大滑块动能越小;若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态,则B越大时,滑动摩擦力F越大,滑块克服阻力做功越多,由动能定理可知,滑块到达斜面底端的速度越小,动能越小,B错误.C、滑块沿斜面向下运动,由左手定则可知,洛伦兹力垂直于斜面向下,故C正确;D、滑块之所以开始能动,是因为重力的沿斜面的分力大于摩擦力,B 很大时,一旦运动,不会停止,最终做匀速直线运动,故D错误.故选C.3.(2019•西城区模拟)如图所示,正确标明了通电导线所受安培力F方向的是( B )A.B.C.D.4.(2009•金山区二模)如图所示,矩形线框abcd,及条形磁铁的中轴线位于同一平面内,线框内通有电流I,则线框受磁场力的情况()A.ab和cd受力,其它二边不受力B.ab和cd受到的力大小相等方向相反C.ad和bc受到的力大小相等,方向相反D.以上说法都不对解:A、各边都处在磁场中,各边电流方向都及磁场方向不平行,都受到安培力的作用,故A错误;B、ab边所处位置磁感应强度大,cd 边所处位置磁感应强度小,而两边电流大小相等,由F=BILsinθ可知两边所受安培力不相等,故B错误;C、ad边及bc边关于条形磁铁对称,它们所处的磁场强度大小相等,两边长度及电流大小相等,由F=BILsinθ可知,两边所受安培力大小相等,由左手定则可知安培力的方向相同,故C错误;D、由上可知,故D正确,5.(2019•宿州一模)如图所示,两匀强磁场方向相同,以虚线MN为理想边界,磁感应强度分别为B1、B2.今有一个质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中,其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线.则以下说法正确的是()A.电子的运行轨迹为PDMCNEP B.电子运行一周回到P用时为T=C.B1=4B2 D.B1=2B2解:A、根据左手定则可知:电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时,受到的洛伦兹力方向向上,所以电子的运行轨迹为PDMCNEP,故A正确;B、电子在整个过程中,在匀强磁场B1中运动两个半圆,即运动一个周期,在匀强磁场B2中运动半个周期,所以T=+,故B错误;C、由图象可知,电子在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半,根据r=可知,B1=2B2,故C错误,D正确.故选:AD.6.(2019•海南)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界.一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射.这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不计重力.下列说法正确的是()A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大解:A、入射速度不同的粒子,若它们入射速度方向相同,则它们的运动也一定相同,虽然轨迹不一样,但圆心角却相同.故A错误;B、在磁场中半径,运动圆弧对应的半径及速率成正比,故B正确;C、在磁场中运动时间:(θ为转过圆心角),虽圆心角可能相同,但半径可能不同,所以运动轨迹也不同,故C错误;D、由于它们的周期相同的,在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角也一定越大.故D正确;故选:BD二.解答题(共5小题)7.(2019•南充一模)如图所示,一根足够长的光滑绝缘杆MN,及水平面夹角为37°,固定在竖直平面内,垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间,杆及B垂直,质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时,对杆有垂直杆向上的拉力作用,拉力大小为0.4mg,已知小环的带电荷量为q,问(sin37°≈0.6;cos37°≈0.8)(1)小环带什么电?(2)小环滑到P处时的速度多大?解:(1)环所受洛伦兹力及杆垂直,只有洛伦兹力垂直于杆向上时,才能使环向上拉杆,由左手定则可知环带负电.(2)设杆拉住环的力为T,由题可知:T=0.4mg在垂直杆的方向上对环有:qvB=T+mgcos37°即qvB=0.4mg+0.8mg解得:答:(1)小环带负电;(2)小环滑到P处时的速度为:.8.(2019•西城区模拟)如图,一根绝缘细杆固定在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,杆和磁场垂直,及水平方向成θ角.杆上套一个质量为m、电量为+q的小球.小球及杆之间的动摩擦因数为μ.从A点开始由静止释放小球,使小球沿杆向下运动.设磁场区域很大,杆很长.已知重力加速度为g.求:(1)定性分析小球运动的加速度和速度的变化情况;(2)小球在运动过程中最大加速度的大小;(3)小球在运动过程中最大速度的大小.解:(1)由于洛伦兹力作用下,导致压力减小,则滑动摩擦力也减小,所以加速度增加,当洛伦兹力大于重力的垂直于杆的分力时,导致滑动摩擦力增大,从而出现加速度减小,直到处于受力平衡,达到匀速直线运动.因此小球先做加速度增大的加速运动,再做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动.(2)当杆对小球的弹力为零时,小球加速度最大.小球受力如图1所示根据牛顿第二定律mgsinθ=ma解得:a=gsinθ(3)当小球所受合力为零时,速度最大,设最大速度为vm小球受力如图2所示根据平衡条件qvmB=N+mgcosθmgsinθ=f滑动摩擦力f=μN解得:答:(1)先做加速度增大的加速运动,再做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动;(2)小球在运动过程中最大加速度的大小gsinθ;(3)小球在运动过程中最大速度的大小为.9.质量m=1.0×10﹣4kg的小物体,带有q=5×10﹣4C的电荷,放在倾角为37°绝缘光滑斜面上,整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向如图所示,物块由静止下滑,滑到某一位置时,开始离开斜面,斜面足够长,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8求:(1)物块带何种电荷;(2)物块离开斜面时的速度;(3)物块在斜面上滑行的最大距离.解:(1)由题意可知:小滑块受到的安培力垂直斜面向上.根据左手定则可得:小滑块带负电.(2)当物体离开斜面时,弹力为零,因此有:Bqv=mgcosα,故.故物块离开斜面时的速度为3.2m/s.(3)由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,故有:v2=2al mgsinθ=ma所以代人数据解得:l≈0.85m.故物块在斜面上滑行的最大距离为:l≈0.85m.10.(2019•天津)在平面直角坐标系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v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点及x轴正方向成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U MN;(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.解:(1)粒子在第一象限内做类平抛运动,进入第四象限做匀速圆周运动.设粒子过N点的速度为v,有得:v=2v0粒子从M点到N 点的过程,由动能定理有:解得:(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动(如图所示),半径为O′N,有:解得:(3)由几何关系得:ON=rsinθ设粒子在电场中运动的时间为t1,则有:ON=v0t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为:设粒子在磁场中运动的时间为t2,有:得:运动的总时间为:t=t1+t2即:11.(2019•资阳模拟)如图,xOy平面的第Ⅱ象限的某一区域有垂直于纸面的匀强磁场B1,磁场磁感应强度B1=1T,磁场区域的边界为矩形,其边分别平行于x、y轴.有一质量m=10﹣12kg、带正电q=10﹣7C 的a粒子从O点以速度v0=105m/s,沿及y轴正向成θ=30°的方向射入第Ⅱ象限,经磁场偏转后,从y轴上的P点垂直于y轴射入第Ⅰ象限,P点纵坐标为y P=3m,y轴右侧和垂直于x轴的虚线左侧间有平行于y轴的匀强电场,a粒子将从虚线及x轴交点Q进入第Ⅳ象限,Q 点横坐标x Q=6m,虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2,其磁感应强度大小仍为1T.不计粒子的重力,求:(1)磁场B1的方向及a粒子在磁场B1的运动半径r1;(2)矩形磁场B1的最小面积S和电场强度大小E;(3)如在a粒子刚进入磁场B1的同时,有另一带电量为﹣q的b粒子,从y轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,a、b粒子将发生迎面正碰,求M点纵坐标y M以及相碰点N的横坐标x N.12(2009•天津)如图所示,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点时的速度方向及x轴的方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向;(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3)A点到x轴的高度h.解答:解:(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡,有qE=mg,得到E=重力的方向竖直向下,则电场力方向竖直向上,由于小球带正电,故场强度方向竖直向上.(2)小球做匀速圆周运动,设其设半径为r,由几何关系知 r==小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,设小球做圆周运动的速为v,有qvB=m得v==由速度分解知v0=vcosθ代入得到 v0=(3)根据机械守恒定律,有mgh+= h=将v0,v代入得到h=答:(1)电场强度E的大小为,方向竖直向上;(2)小球从A点抛出时初速度v0=;(3)A点到x轴的高度h=.第 11 页。

人教版物理选修3-1 第三章《磁场》测试题(含解析)

人教版物理选修3-1 第三章《磁场》测试题(含解析)

人教版物理选修3-1第三章《磁场》测试题一、单选题(本大题共15小题,共60.0分)1.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也.”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图.结合上述材料,下列说法不正确的是()A. 地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B. 地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D. 地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用2.关于磁感应强度的定义公式B=,下列说法正确的是()A. 通电导体棒长度L越长,则B越大B. 通电导体棒中电流强度I越大,则B越小C. 通电导体棒的受力方向就是B的方向D. B的大小和方向与IL无关,由磁场本身决定3.下列图中,能正确表示直线电流的方向与其产生的磁场方向间关系的是A. B.C. D.4.如图所示,当导线中通有电流时,小磁针发生偏转.这个实验说明了()A. 通电导线周围存在磁场B. 通电导线周围存在电场C. 电流通过导线时产生焦耳热D. 电流越大,产生的磁场越强5.如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场;重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心O射入磁场,若粒子射入、射出磁场点间的距离为R,则粒子在磁场中的运动时间为()A. B. C. D.6.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. 1:1B. 1:2C. 1:4D. 4:17.平面OM和平面ON之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q>0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30°角.已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为()A. B. C. D.8.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布,下列示意图中正确的是()A. B.C. D.9.如图所示,一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时,它受的洛伦兹力方向()A. 向下B. 向上C. 指向S极D. 指向N极10.粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍,两粒子均带正电.让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动.以下四个图中,磁场方向垂直纸面向里,大圆的半径是小圆半径的两倍,能正确表示两粒子运动轨迹的是()A. B.C. D.11.回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒.把它们放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒面向下.连接好高频交流电源后,两盒间的窄缝中能形成匀强电场,带电粒子在磁场中做圆周运动,每次通过两盒间的窄缝时都能被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出,如果用同一回旋加速器分别加速氚核(H)和α粒子(He),比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能,下列说法正确的是()A. 加速氚核的交流电源的周期较大;氚核获得的最大动能较大B. 加速氚核的交流电源的周期较小;氚核获得的最大动能较大C. 加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小D. 加速氚核的交流电源的周期较小;氚核获得的最大动能较小12.如图所示是磁流体发电机的示意图,两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。

高中物理选修3-1 安培力的应用 专题练习(含解析)

高中物理选修3-1  安培力的应用 专题练习(含解析)

安培力的应用专题练习一、选择题考点一安培力作用下导体的运动1.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图1所示的电路图.当开关S接通后,将看到的现象是()图1A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动答案C解析因为通电后,弹簧中每一圈的电流都是同向的,互相吸引,弹簧就缩短,电路就断开了,一断开没电流了,弹簧就又掉下来接通电路……如此通断通断,就上下跳动.2.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图2所示方向的电流,用测力计悬挂在导线c 的上方,导线c中通以如图所示的电流时,以下判断正确的是()图2A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大答案B解析导线c中电流产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab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外,右边的电流元所受安培力方向向里,知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动.当ab导线转过90°后,两导线电流为同向电流,相互吸引,导致测力计的读数变大,故B正确,A、C、D 错误.3.如图3所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后,线圈的运动情况是()图3A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动答案A解析将环形电流等效成小磁针,如图所示,根据异名磁极相互吸引知,线圈将向左运动,也可将左侧条形磁铁等效成环形电流,根据结论“同向电流相吸引,异向电流相排斥”也可判断出线圈向左运动,选A.4.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内,L1是固定的,L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心),各自的电流方向如图4所示.下列哪种情况将会发生()图4A.因L2不受磁场力的作用,故L2不动B.因L2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L2不动C.L2绕轴O按顺时针方向转动D.L2绕轴O按逆时针方向转动答案D解析由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外,且离导线L1的距离越远的地方,磁感应强度越弱,导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右,由于O点的下方磁场较强,则安培力较大,因此L2绕轴O按逆时针方向转动,D选项对.考点二安培力作用下的平衡5.如图5所示,一重为G1的通电圆环置于水平桌面上,圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看),在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁,磁铁的中心轴线通过圆环中心,磁铁的上端为N极,下端为S极,磁铁自身的重力为G2.则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F′的大小,下列关系中正确的是()图5A.F>G1,F′>G2B.F<G1,F′>G2C.F<G1,F′<G2D.F>G1,F′<G2答案D解析顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的小磁针,由安培定则可知,小磁针的N极向下,S极向上,故与磁铁之间的相互作用力为斥力,所以圆环对桌面的压力F将大于圆环的重力G1,磁铁对轻绳的拉力F′将小于磁铁的重力G2,选项D正确.6.(多选)质量为m的金属细杆置于倾角为θ的光滑导轨上,导轨的宽度为d,若给细杆通以如图A、B、C、D所示的电流时,可能使杆静止在导轨上的是()答案AC解析A图中金属杆受重力、沿导轨向上的安培力和支持力,若重力沿导轨向下的分力与安培力相等,则二力平衡,故A正确.B图中金属杆受重力和导轨的支持力,二力不可能平衡,故B 错误.C 图中金属杆受重力、竖直向上的安培力和支持力,若重力与安培力相等,则二力平衡,不受支持力即可达到平衡,故C 正确.D 图中金属杆受重力、水平向左的安培力和支持力,三个力不可能达到平衡,故D 错误.7.(多选)如图6所示,一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态.现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )图6A .一直增大B .先减小后增大C .先增大后减小D .始终为零答案 AB解析 若F 安<mg sin α,因安培力向上,则摩擦力向上,当F 安增大时,F f 减小到零,再向下增大;若F 安>mg sin α,摩擦力向下,随F 安增大而一直增大;若F 安=mg sin α,摩擦力为零,随F 安增大摩擦力向下一直增大.故选A 、B.8. (多选)如图7,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 ,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为( )图7A .z 轴正方向,mg ILtan θ B .y 轴正方向,mg IL C .z 轴负方向,mg ILtan θ D .沿悬线向下,mg ILsin θ 答案 BCD解析 磁感应强度方向为z 轴正方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y 负方向,直导线不能平衡,所以A 错误;磁感应强度方向为y 轴正方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿z 轴正方向,根据平衡条件,当BIL 刚好等于mg 时,线的拉力为零,所以B =mg IL,所以B 正确; 磁感应强度方向为z 轴负方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y 轴正方向,根据平衡条件BIL cos θ=mg sin θ,所以B =mg ILtan θ,所以C 正确; 磁感应强度方向沿悬线向下,根据左手定则,直导线所受安培力方向垂直于线斜向上,根据平衡条件:F =mg sin θ,得:B =mg sin θIL,故D 正确. 9.一条形磁铁静止在斜面上,固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流,如图8所示.若将磁铁的N 极位置与S 极位置对调后,仍放在斜面上原来的位置,则磁铁对斜面的压力F 和摩擦力F f 的变化情况分别是( )图8A .F 增大,F f 减小B .F 减小,F f 增大C .F 与F f 都增大D .F 与F f 都减小答案 C解析 题图中电流与磁体间的磁场力为引力,若将磁极位置对调则相互作用力为斥力,再由受力分析可知选项C 正确.10.(多选)在同一光滑斜面上放同一导体棒,图9所示是两种情况的剖面图.它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次竖直向上,两次导体棒A 分别通有电流I 1和I 2,都处于静止平衡.已知斜面的倾角为θ,则( )图9A .I 1∶I 2=cos θ∶1B .I 1∶I 2=1∶1C .导体棒A 所受安培力大小之比F 1∶F 2=sin θ∶cos θD .斜面对导体棒A 的弹力大小之比F N1∶F N2=cos 2 θ∶1答案 AD解析 分别对导体棒受力分析,如图,利用平衡条件即可求解第一种情况:F 1=BI 1L =mg sin θ,F N1=mg cos θ解得:I 1=mg sin θBL 第二种情况:F 2=BI 2L =mg tan θ,F N2=mg cos θ解得:I 2=mg tan θBL所以F 1F 2=BI 1L BI 2L =I 1I 2=sin θtan θ=cos θ,F N1F N2=cos θ1cos θ=cos 2 θ 可见,A 、D 正确,B 、C 错误.二、非选择题11.(安培力作用下的平衡)如图10所示,两平行金属导轨间的距离L =0.4 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 =0.5 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 =0.5 Ω的直流电源.现把一个质量m =0.04 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°=0.6,cos 37°=0.8,求:图10(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大小.答案 (1)1.5 A (2)0.3 N (3)0.06 N解析 (1)根据闭合电路欧姆定律I =E R 0+r=1.5 A. (2)导体棒受到的安培力F安=BIL=0.3 N.(3)导体棒受力分析如图,将重力正交分解F1=mg sin 37°=0.24 N,F1<F安,根据平衡条件,mg sin 37°+F f=F安,解得F f=0.06 N.12. (安培力作用下的运动)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机,如图11是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内的长度始终相等,某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I.图11(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向;(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v,求安培力的功率.答案(1)nBIL方向水平向右(2)nBIL v解析(1)线圈前后两边所受安培力的合力为零,线圈所受的安培力即为右边所受的安培力,由安培力公式得F=nBIL①由左手定则知方向水平向右(2)安培力的功率为P=F·v②联立①②式解得P=nBIL v13.(安培力与牛顿第二定律的结合)如图12所示,两根平行、光滑的斜金属导轨相距L=0.1 m,与水平面间的夹角为θ=37°,有一根质量为m=0.01 kg的金属杆ab垂直导轨搭在导轨上,匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为B=0.2 T,当杆中通以从b到a的电流时,杆可静止在导轨上,取g=10 m/s2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)图12(1)求此时通过ab 杆的电流;(2)若保持其他条件不变,只是突然把磁场方向改为竖直向上,求此时杆的加速度. 答案 (1)3 A (2)1.2 m/s 2,方向沿导轨向下解析 (1)杆静止在导轨上,受力平衡,杆受到重力、导轨的支持力以及安培力,根据平衡条件得:BIL =mg sin θ,解得:I =mg sin θBL =0.01×10×0.60.2×0.1A =3 A. (2)若把磁场方向改为竖直向上,对杆受力分析,根据牛顿第二定律得:F 合=mg sin θ-BIL cos θ=mg sin θ-mg sin θcos θ=ma解得:a =g sin θ-g sin θcos θ=(10×0.6-10×0.6×0.8) m /s 2=1.2 m/s 2,方向沿导轨向下.。

高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习

高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习

高中物理人教版选修3选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力同步练习一、选择题1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法中正确的是()A. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C. 安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度方向垂直D. 安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直,又跟电流方向垂直2.图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是()A. B. C. D.3.如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2的过程中,通电导线所受安培力是()A. 数值变大,方向不变B. 数值变小,方向不变C. 数值不变,方向改变D. 数值,方向均改变4.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I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5.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. 使线圈平面始终与磁感线平行D. 线圈所处位置的磁感应强度大小都相等7.图中装置可演示磁场对通电导线的作用.电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆.当电磁铁线圈两端a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动.下列说法正确的是()A. 若a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,则L向右滑动B. 若a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,则L向右滑动C. 若a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,则L向左滑动D. 若a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,则L向左滑动8.如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,放置一根长为L,质量为m,通过电流为I的导线,若使导线静止,应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为()A. B= ,方向垂直于斜面向下B. B= ,方向垂直于斜面向上C. B= ,方向竖直向下D. B= ,方向水平向右三、填空题9.将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状,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。

人教版物理选修3-1第三章《磁场》测试题(word含答案)

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,

人教版高中物理选修3-1《3.1磁现象和磁场》同步训练试题解析

人教版高中物理选修3-1《3.1磁现象和磁场》同步训练试题解析

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作一、选择题1.有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是()A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行解析:选B.安培力方向与磁场垂直,洛伦兹力不做功,通电导线在磁场中不一定受安培力.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现.2.图3-6磁场中某区域的磁感线,如图3-6所示,则()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>BbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<BbC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小解析:选A.由磁感线的疏密可知Ba>Bb,由通电导线所受安培力与通电导线的放置有关,通电导线放在a处与放在b处受力大小无法确定.3.图3-7两个绝缘导体环AA′、BB′大小相同,环面垂直,环中通有相同大小的恒定电流,如图3-7所示,则圆心O处磁感应强度的方向为(AA′面水平,BB′面垂直纸面)()A.指向左上方B.指向右下方C .竖直向上D .水平向右 答案:A 4.图3-8如图3-8所示,垂直纸面放置的两根直导线a 和b ,它们的位置固定并通有相等的电流I ;在a 、b 沿纸面的连线的中垂线上放有另一直导线c ,c 可以自由运动.当c 中通以电流I1时,c 并未发生运动,则可以判定a 、b 中的电流( ) A .方向相同都向里 B .方向相同都向外 C .方向相反D .只要a 、b 中有电流,c 就不可能静止解析:选C.如果导线c 并未发生运动,则导线a 、b 在导线c 处的合磁场方向应平行于导线c ,由平行四边形定则和直导线周围磁场分布规律可知,两电流I1、I2方向应相反,故C 正确. 5.图3-9美国发射的航天飞机“发现者”号搭载了一台α磁谱仪,其中一个关键部件是由中国科学院电工研究所设计制造的直径为1200 mm 、高为80 mm 、中心磁感应强度为0.314 T 的永久磁体.它的主要使命是要探测宇宙空间中可能存在的物质,特别是宇宙中反氦原子核.若如图3-9所示的磁谱仪中的4条径迹分别为质子、反质子、α粒子、反氦核的径迹,其中反氦核的径迹为( )A .1B .2C .3D .4解析:选B.由速度选择器的特点可知,进入磁场B2的四种粒子的速度v 相同.由左手定则可以判断,向左偏转的为反质子和反氦核(带负电).又根据R =mvqB 知RH <RHe ,故2为反氦核的径迹,故B 正确. 6.图3-10如图3-10所示,平行板电容器的两板与电源相连,板间同时有电场和垂直纸面向里的匀强磁场B ,一个带电荷量为+q 的粒子以v0为初速度从两板中间沿垂直电磁场方向进入,穿出时粒子的动能减小了,若想使这个带电粒子以v0沿原方向匀速直线运动穿过电磁场,可采用的办法是( )A .减小平行板的正对面积B .增大电源电压C .减小磁感应强度BD .增大磁感应强度B解析:选BC.带电粒子在正交的电磁场中运动,由于射出时动能小于12mv02,可以判定洛伦兹力大于电场力,因此若使带电粒子以v0沿原方向运动,则必须增大电场强度或减小磁感应强度,故C 正确,D 错误.电场强度可利用公式E =Ud 求出,可知U 越大,E 越大,故B正确.对于A 答案,不改变电压及板间距离,只改变正对面积,不影响电场强度,故A 错误. 7.由于科学研究的需要,常常将质子(11H)和α粒子(42He)等带电粒子贮存在圆环状空腔中,圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.如果质子和α粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图3-11中虚线所示),磁场也相同,比较质子和α粒子在圆环状空腔中运动的动能EkH 和Ekα及周期TH 和Tα的大小,有( ) A .EkH≠Ekα,TH≠Tα B .EkH =Ekα,TH =Tα C .EkH≠Ekα,TH =Tα D .EkH =Ekα,TH≠Tα解析:选D.由R =mv Bq ,Ek =12mv2,可得:R =2mEkBq ,因RH =Rα,mα=4mH ,qα=2qH ,可得:EkH =Ekα,由T =2πm Bq 可得TH =12Tα.故D 正确.8.图3-12如图3-12所示,在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场.一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角.若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ,则该粒子的比荷和所带电荷的正负是( ) A.3v 2aB ,正电荷 B.v 2aB ,正电荷 C.3v 2aB ,负电荷 D.v 2aB,负电荷解析:选C.粒子能穿过y 轴的正半轴,所以该粒子带负电荷,其运动轨迹如图所示,A 点到x 轴的距离最大,为R +12R =a ,R =mv qB ,得q m =3v 2aB ,故C 正确.9.图3-13半径为r 的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中,并从B 点射出.∠AOB =120°,如图3-13所示,则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A .2πr/3v0 B .23πr/3v0 C .πr/3v0 D.3πr/3v0解析:选D.从⌒AB 弧所对圆心角θ=60°,知t =16 T =πm/3qB.但题中已知条件不够,没有此选项,另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t =⌒AB/v0,从图示分析有R =3r ,则:⌒AB =R·θ=3r×π3=33πr ,则t =⌒AB/v0=3πr/3v0.所以选项D 正确.10.图3-14如图3-14所示,光滑绝缘轨道ABP 竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里.一带电小球从轨道上的A 点由静止滑下,经P 点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动.则可判定( ) A .小球带负电 B .小球带正电C .若小球从B 点由静止滑下,进入场区后将立即向上偏D .若小球从B 点由静止滑下,进入场区后将立即向下偏 答案:BD 11.在匀图3-15强磁场中置一均匀金属薄片,有一个带电粒子在该磁场中按如图3-15所示轨迹运动.由于粒子穿过金属片时有动能损失,在MN 上、下方的轨道半径之比为10∶9,不计粒子的重力及空气的阻力,下列判断中正确的是( ) A .粒子带正电B .粒子沿abcde 方向运动C .粒子通过上方圆弧比通过下方圆弧时间长D .粒子恰能穿过金属片10次解析:选A.依据半径公式可得r =mvBq ,则知道r 与带电粒子的运动速度成正比.显然半径大的圆周是穿过金属片前的带电粒子的运动轨迹,半径小的圆周是穿过金属片后的带电粒子的运动轨迹,所以粒子沿edcba 方向运动.再依据左手定则可知,带电粒子带正电,A 对,B 错.依据周期公式可知,带电粒子在磁场中的运动周期与运动速度无关,故选项C 也是错误的.半径之比为10∶9,即速度之比为10∶9.依据动能定理解得,粒子能穿过金属片的次数为:n =100/19.故D 是错误的,本题的正确选项为A. 12.如图3-16所图3-16示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为B 的匀强磁场中.质量为m 、带电量为+Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是( )A .滑块受到的摩擦力不变B .滑块到达地面时的动能与B 的大小无关C .滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D .B 很大时,滑块可能静止于斜面上解析:选C.由左手定则知C 正确.而Ff =μFN =μ(mgcosθ+Bqv)要随速度增加而变大,A错误.若滑块滑到底端已达到匀速运动状态,应有Ff =mgsin θ,可得v =mg Bq (sinθμ-cos θ),可看到v 随B 的增大而减小.若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态,则在B 越强时,Ff 越大,滑块克服阻力做功越多,到达斜面底端的速度越小,B 错误.当滑块能静止于斜面上时应有 mgsin θ=μmgcos θ,即μ=tan θ,与B 的大小无关,D 错误.二、计算题(本题包括4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 13.(8分)如图3-17所示图3-17,光滑的平行导轨倾角为θ,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E 、内阻为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FN 和安培力F ,由牛顿第二定律:mgsin θ-Fcos θ=ma ① F =BIL ② I =E R +r③ 由①②③式可得 a =gsin θ-BELcos θ+. 答案:gsin θ-BELcos θ+14.(10分)如图3-18所示,直线MN 上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场,现有一质量为m 、带电荷量为+q 的粒子在纸面内以某一速度从A 点射入,其方向与MN 成30°角,A 点到MN 的距离为d ,带电粒子重力不计.图3-18(1)当v 满足什么条件时,粒子能回到A 点; (2)粒子在磁场中运动的时间t. 解析:(1)粒子运动如图所示,由图示的几何关系可知: r =2d tan 30°=23d粒子在磁场中的轨道半径为r ,则有Bqv =m v2r联立两式,得v =23dBqm此时粒子可按图中轨道回到A 点.(2)由图可知,粒子在磁场中运动的圆心角为300° 所以t =300°360°T =562πm Bq =5πm 3Bq .答案:(1)v =23dBq m (2)5πm3Bq15.图3-19(10分)如图3-19所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的且宽度相等均为d ,电场方向在纸平面内,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从O 点以速度v0沿垂直电场方向进入电场.在电场力的作用下发生偏转,从A 点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的偏移量为12d ,当粒子从C 点穿出磁场时速度方向与进入电场O 点时的速度方向一致,不计带电粒子的重力,求: (1)粒子从C 点穿出磁场时的速度v. (2)电场强度和磁感应强度的比值EB.解析:(1)粒子在电场中偏转,垂直于电场方向速度v ⊥=v0,平行于电场方向速度v ∥,因为d =v ⊥·t =v0t ,12d =v ∥2·t ,所以v ∥=v ⊥=v0,所以v =v ⊥2+v ∥2=2v0,tanθ=v ∥v ⊥=1.因此θ=45°,即粒子进入磁场时的速度方向与水平方向成45°角斜向右下方.粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,穿出磁场时速度大小为v =2v0,方向水平向右. (2)粒子在电场中运动时,v ∥=at =qE m ·d v0,得E =mv02qd .在磁场中运动轨迹如图所示.则R =dsin45°=2d ,又qvB =mv2R ,B =mv qR =m 2v0q 2d =mv0qd ,所以EB=v0.答案:(1)2v0,方向水平向右 (2)v016.(12分)如图3-20所示,初速度为零的负离子经电势差为U 的电场加速后,从离子枪T 中水平射出,经过一段路程后进入水平放置的两平行金属板MN 和PQ 之间,离子所经空间存在着磁感应强度为B 的匀强磁场.不考虑重力作用,离子的比荷q/m 在什么范围内,离子才能打在金属板上?图3-20解析:在加速过程中,据动能定理有12mv2=qU ,由此得离子进入磁场的初速度v =2qUm.分析离子进入磁场后打到金属板两端的轨迹,如图所示,设半径分别为R1和R2,则离子打到金属板上的条件是R1≤R≤R2,由勾股定理知R12=d2+(R1-d2)2得R1=54d ;由勾股定理知R22=(2d)2+(R2-d2)2得R2=174d.再由R =mvqB及v =2qU m 可得R =1B2mUq, 所以32U 289B2d2≤q m ≤32U 25B2d2.答案:32U 289B2d2≤q m ≤32U25B2d2。

高二物理人教版选修3-1第三章 磁场单元练习题(含详细答案)

高二物理人教版选修3-1第三章 磁场单元练习题(含详细答案)

磁场一、单选题1.如图所示,将一个半径为R的导电金属半圆环串联接入电路中,电路的电流强度为I,接入点a、b是圆环直径上的两个端点.金属圆环处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与圆环所在平面垂直.则金属圆环ab受到的安培力为( )A. 0B.πRBIC. 2πRBID. 2RBI2.如图所示,一段长方体形导电材料,左右两侧面的边长为a和b,内有带电量为q的某种自由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B.当通以从左到右的恒定电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为( )A.,负B.,正C.,负D.,正3.如图所示是一个自制简易电动机原理图,一枚干电池竖直放置(正极朝上),电池的负极上吸有一块圆形的可以导电的小磁体,磁场分布已知,将一个小金属线圈套在电池上,线圈和电池构成闭合回路,通电线圈在磁场的作用下就会转动起来,从上向下附视,线圈的转动方向是()A.顺时针方向B.逆时针方向C.时而顺时针转动,时而逆时针转动D.以上说法均不正确4.一通电直导线与匀强磁场方向垂直,电流方向如图所示,设磁场磁感应强度为B,导线长度为L,导线通电电流为I,则导线所受安培力()A.方向垂直纸面向外B.方向竖直向上C.通电电流越强,导线所受安培力越大D.若将导线平行于磁场方向放入,导线所受安培力不变5.匀强磁场中放置长为L、通以电流I的一小段导线,导线与磁场方向垂直,若导线所受磁场力为F,则可以用来描述该处磁场强弱的量是()A.FB.C.D.6.如图所示,直角形导线abc通以恒定电流I,两段导线的长度分别为3L和4L,导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中,则导线受到磁场力的合力为( )A. 3BIL,方向b→cB. 4BIL,方向b→aC. 7BIL,方向垂直于ac连线斜向上D. 5BIL,方向垂直于ac连线斜向上7.在匀强磁场中,一带电粒子沿着垂直于磁感线的方向运动.现将该磁场的磁感应强度增大为原来的2倍,则该带电粒子受到的洛伦兹力( )A.增大为原来的2倍B.增大为原来的4倍C.减小为原来的一半D.改变为零8.利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差UCD,已知该元件的载流子为自由电子,下列说法中不正确的是( )A.电势差UCD>0B.电势差UCD<0C.形成电势差UCD是因载流子受到磁场力而偏转D.电势差UCD稳定时,是因电场力与磁场力达到平衡9.如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强磁场.一个质量为m、电荷量为q、初速度为v0带电粒子从a点沿ab方向进入磁场,不计重力,则( )A.若粒子恰好从c点离开磁场,则磁感应强度为B=B.若粒子恰好从d点离开磁场,则磁感应强度为B=C.若粒子恰好从bc边的中点离开磁场,则磁感应强度为B=D.粒子从c点离开磁场时的动能大于从bc边的中点离开磁场时的动能10.某小组同学利用磁传感器探究通电螺线管轴线上不同位置的磁感应强度,如图甲所示.将传感器探头沿螺线管轴线移动时,测得磁感应强度B的大小随位置x的变化关系如图乙所示.图乙中a、b两点对应位置分别处在( )A.螺线管内、螺线管内B.螺线管内、螺线管外C.螺线管外、螺线管外D.螺线管外、螺线管内二、多选题11.(多选)如图所示,半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,半圆的左边垂直x轴放置一粒子发射装置,在-R≤y≤R的区间内各处均沿x轴正方向同时发射出一个带正电粒子,粒子质量均为m、电荷量均为q、初速度均为v,重力忽略不计,所有粒子均能到达y轴,其中最后到达y轴的粒子比最先到达y轴的粒子晚Δt时间,则( )A.粒子到达y轴的位置一定各不相同B.磁场区域半径R应满足R≤C.从x轴入射的粒子最先到达y轴D.Δt=-,其中角度θ的弧度值满足sinθ=12.(多选)如图所示,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动,比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系,正确的是( )A.Ga最大B.Gb最大C.Gc最大D.Gb最小13.(多选)如图所示是圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),圆柱半径为R,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从M点沿与直径MN成45°角的方向以速度v射入磁场区域.已知粒子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角为135°,P是圆周上某点,不计粒子重力,则( )A.粒子做圆周运动的轨道半径为B.磁场区域的半径为C.粒子在磁场中运动的时间为D.若粒子以同样的速度从P点入射,则从磁场射出的位置必定与从M点入射时从磁场射出的位置相同。

高二物理探究安培力练习题及答案

高二物理探究安培力练习题及答案

高中物理选修3-1第五章第四节《探究安培力》练习题一、填空题1、一根长2m 的直导线;通有1A 的电流;把它放在B=0.2T 的匀强磁场中;并与磁场方向垂直;导线所受的安培力是 N 。

2、如图1所示;放在蹄形磁铁两极间的导体棒ab ;当通有由b 向a 的电流时;受到的安培力方向向右;则磁铁的上端是 极;如果磁铁上端是S 极;导体棒中的电流方向由a 向b ;则导体棒受到的安培力方向为 .(选填“向左”、“向右”)3、如图2所示;在同一水平面内宽为2m 的两导轨互相平行;并处在竖直向上的匀强磁场中;一根质量为3.6kg 的金属棒放在导轨上;当金属棒中的电流为2A 时;金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增加到8A 时;金属棒获得2m/s 2的加速;则磁场的磁感应强大小为 T 。

4、在匀强磁场中;放有一半径为r 的闭合单匝线圈;线圈电阻为R ;线圈平面与磁场方向垂直.当线圈在磁场中迅速转动180°的过程中;通过导线横截面的电量为q ;则该匀强磁场的磁感强大小为 .5、如图3所示;“U ”形导轨宽L ;与水平面夹角为α;垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强为B.一根质量为m 、长也是L 的金属棒搭在导轨上;金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ;回路中的电流强为I ;这时金属棒保持水平静止但有下滑趋势;则金属棒受到的摩擦力的大小为_________.二、选择题6、对磁感应强的定义式B=F/IL的理解;下列说法正确的是( )A .磁感应强B 跟磁场力F 成正比;跟电流强I 和导线长L 的乘积成反比B .公式表明;磁感应强B 的方向与通电导体的受力F 的方向相同C .磁感应强B 是由磁场本身决定的;不随F 、I 及L 的变化而变化D .如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F 等于0;则该处的磁感应强也等于07、下列关于磁感应强的说法中;正确的是( )A.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用;则该点的磁感应强一定为零B.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用;则该点的磁感应强一定不为零C.一小段通电直导线放在磁感应强为零的地方;受到的磁场力一定为零 图1 图2图3D.一小段通电直导线放在磁场中受到的安培力为F ;通电电流为I ;导线长为L ;则磁感应强B 的大小一定等于F/IL8、如图4;在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线;且导线中电流方向水平向右;则阴极射线将会 ( )A .向上偏转B .向下偏转C .向纸内偏转D .向纸外偏转9、如图5;用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN ;电流I 方向从M 到N ;绳子的拉力均为F 。

人教版高二物理选修3-1第三章 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练(包含答案)

人教版高二物理选修3-1第三章 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练(包含答案)

人教版物理选修3-1 3.4通电导线在磁场中受到的力同步训练一、单项选择题(下列选项中只有一个选项满足题意)1.如图,通电直导线与通电矩形线圈同在纸面内,线圈所受安培力的合力方向为()A.向右B.向左C.向下D.向上2.如图所示,条形磁铁压在水平的粗糙桌面上,它的正中间上方有一根长直导线L,导线中通有垂直于纸面向里(即与条形磁铁垂直)的电流。

若将直导线L沿竖直向上方向缓慢平移,远离条形磁铁,则在这一过程中()A.桌面受到的压力将增大B.桌面受到的压力将减小C.桌面受到的摩擦力将增大D.桌面受到的摩擦力将减小3.如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反大小相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平面内.则A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变了导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变4.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由转动和平动,当导线通入图示方向的电流I时,从上往下看,导线的运动情况是()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5.一电流表的原理如图所示。

质量为m=20g的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧劲度系数为k=2.0N/m。

在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小B=0.20T,方向垂直纸面向外。

与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab,ab的长度为l=0.20m,bc的长度为L=0.05m,当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合,当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度,不计通电时电流产生的磁场的作用(g=10m/s2)()A.若要电流表正常工作,N端应接电源正极B.若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为B'=0.40TC.此电流表可以测量的最大电流为2.0AD.当电流表示数为零时,弹簧伸长10cm、边均与ad边成60°6.如图所示,用电阻率为ρ、横截面积为S、粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架,ab cd===。

粤教版高中物理选修3-1安培力习题.docx

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高中物理学习材料安培力习题1.关于磁场对通电直导线的作用力(安培力),下列说法正确的是( )A .通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B .通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C .通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D .通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B 和I 所确定的平面2.直导线AB 与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离,直导线固定,线圈可以自由运动.当通过如图所示的电流时(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ABB .顺时针转动,同时离开直导线ABC .逆时针转动,同时靠近直导线ABD .不动3.如图3-4-20所示,在同一水平面上的两根导轨相互平行,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为3.6 kg ,有效长度为2 m 的金属棒放在导轨上.当金属棒中的电流为5 A 时,金属棒做匀速直线运动;当金属棒中的电流增加到8 A 时,金属棒的加速度为2 m/s 2,求磁场的磁感应强度的大小.4.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5.在等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示.过c 点的导线所受安培力的方向( )A .与ab 边平行,竖直向上B .与ab 边平行,竖直向下C .与ab 边垂直,指向左边D .与ab 边垂直,指向右边6.如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒,在导体棒中的电流I 垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向正确的是( )A .B =mg sin αIL,方向垂直斜面向上 B .B =mg sin αIL,方向垂直斜面向下C .B =mg cos αIL,方向垂直斜面向下D .B =mg cos αIL,方向垂直斜面向上 7.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m .质量为6×10-2 kg 的通电直导线,电流I =1 A ,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ,方向竖直向上的磁场中,设t =0,B =0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g 取10 m/s 2)8.如图3-4-30所示,两平行光滑导轨相距为L =20 cm ,金属棒MN 的质量为m =10 g ,电阻R =8 Ω,匀强磁场的磁感应强度B =0.8 T ,方向竖直向下,电源电动势E =10 V ,内阻r =1 Ω,当开关S 闭合时,MN 恰好平衡,求变阻器R 1的取值为多少?设θ=45°,g 取10 m/s 2.。

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一、磁场安培力练习题
一、选择题
1.关于磁场和磁感线的描述,正确的说法有[]
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种物质
B.磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向
C.磁感线总是从磁铁的北极出发,到南极终止
D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线,没有细铁屑的地方就没有磁感线
2.一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方,并与磁针指向平行,能使磁针的S 极转向纸内,如图1所示,那么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.问左飞行的负离子束
3.铁心上有两个线圈,把它们和一个干电池连接起来,已知线圈的电阻比电池的内阻大得多,如图2所示的图中,哪一种接法铁心的磁性最强[]
4.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,则该点的磁感强度一定为零
B.磁场中某点的磁感强度,根据公式B=F/I·l,它跟F,I,l都有关
C.磁场中某点的磁感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等于磁通密度,即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量
5.磁场中某点的磁感应强度的方向[]
A.放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向
B.放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向
C.放在该点的小磁针静止时N极所指的方向
D.通过该点磁场线的切线方向
6.下列有关磁通量的论述中正确的是[]
A.磁感强度越大的地方,穿过线圈的磁通量也越大
B.磁感强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量越大
C.穿过线圈的磁通量为零的地方,磁感强度一定为零
D.匀强磁场中,穿过线圈的磁感线越多,则磁通量越大
7.如图3所示,条形磁铁放在水平桌面上,其中央正上方固定一根直导线,导线与磁铁垂直,并通以垂直纸面向外的电流,[]
A.磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用
B.磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用
C.磁铁对桌面的压力增大,个受桌面摩擦力的作用
D.磁铁对桌面的压力增大,受到桌面摩擦力的作用
8.如图4所示,将通电线圈悬挂在磁铁N极附近:磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内,且磁铁的轴线经过线圈圆心,线圈将[]
A.转动同时靠近磁铁B.转动同时离开磁铁
C.不转动,只靠近磁铁D.不转动,只离开磁铁
9.通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线,则有[]
A.线圈所受安培力的合力为零
B.线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零
C.线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零
D.线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果
二、填空题
10.匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线,它与磁场方向垂直,当通过3A的电流时,受到60×10-2N的磁场力,则磁场的磁感强度是______特;当导线长度缩短一半时,磁场的磁感强度是_____特;当通入的电流加倍时,磁场的磁感强度是______特.
11.如图5所示,abcd是一竖直的矩形导线框,线框面积为S,放在磁场中,ab 边在水平面内且与磁场方向成60°角,若导线框中的电流为I,则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于______.
12.一矩形线圈面积S=10-2m2,它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30°,穿过线圈的磁通量Ф=1×103Wb,则磁场的磁感强度B______;若线圈以一条边为轴的转
180°,则穿过线圈的磁能量的变化为______;若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°,则Ф=______.
三、计算题
13.如图6所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨作匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,求匀强磁场的磁感强度的大小;
14.如图7所示,通电导体棒AC静止于水平导轨上,棒的质量为m长为l,通过的电流强度为I,匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角,求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大?
磁场、安培力练习题答案
一、选择题
1.AB 2.BC 3.D 4.D
5.CD 6.D 7.A 8.A 9.AB
二、填空题
三、计算题
13.1.2T 14.mg-BIlcosθ,BIlsinθ。

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