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人教版物理选修11第二章
第一节指南针与远洋航海同步训练
一.选择题(共15小题)
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就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,如图所示,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.磁场具有方向性
答案:B
解析:
解答:解:磁性水雷中的小磁针静止时,一端指南,一端指北,水雷不会爆炸,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,由磁极间的相互作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引知,就会使水雷中的小磁针发生转动,而触发水雷发生爆炸.故B正确,ACD错误;
故选:B.
分析:磁性水雷中的小磁针静止时,水雷不会爆炸,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,由磁极间的相互作用就会使水雷中的小磁针发生转动,而发生爆炸.
2.王爷爷退休后迷上了信鸽比赛,他饲养的信鸽小雪通体雪白,血统优秀,多次在“放飞﹣返回”比赛中获第一名.不知道让多少人羡慕!王爷爷也很得意,为奖励小雪,王爷爷给它戴上一个非常漂亮的磁性头套.这样做对小雪在比赛中将( )
A.不会影响它的导航
B.不利于它的导航
C.有助于它的导航
D.不能确定是否会最影响它的导航
答案:B
解析:
解答:解:由题意知,给信鸽戴上一个非常漂亮的磁性头套,由此可见,小磁铁产生的磁场干扰了信鸽的飞行方向,从而不能辨别方向.
这说明鸽子体内有某种磁性物质,它能借助地磁场辨别方向.故B正确,ACD错误;
故选:B.
分析:解答本题需要知道地球周围有磁场;而信鸽靠磁场的方向来飞行,即可得出结论.
3.下列仪器或设备,在正常工作时不需要利用磁场的是( )
A.磁电式电流表 B.磁流体发电机 C.避雷针 D.回旋加速器
答案:C
解析:
解答:解:A、磁电式电流表,通电线圈在磁场中受到安培力作用,故A正确;
B、磁流体发电机是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,故B正确;
C、避雷针是及时将云层中的多余电荷中和,没有利用磁场作用,故C错误;
D、回旋加速器是利用磁场对带电粒子的洛伦兹力作用,使其偏转,故D正确;
本题选择错误的,故选:C.
分析:根据题意,结合各种仪器或设备的工作原理,即可求解.
4.下列四幅图表示的工具或装置,利用地磁场工作的是( )
A.磁卡
B.指南针
C.磁性黑板
D.电磁起重机
答案:B
解析:
解答:解:磁卡是利用磁条工作,磁性黑板是利用黑板的磁性;电磁起重机是利用电磁体;只有指南针是利用地磁场工作,磁体的S极指向南方;
故选:B.
分析:明确地球是一个大磁体,鸽子利用地磁场工作;我们根据地磁场的性质可指示方向.
5.关于地球的磁场,下列说法正确的是( )
A.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
B.地磁场的南极在地理南极附近
C.地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的
D.地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的
答案:D
解析:
解答:解:A、在地面上放置一个小磁针,小磁针的南极指向地理南极,即地磁北极,故A错误;
B、地磁场的南极在地理北极附近,地磁的北极在地理的南极,故B不正确;
C、地磁场不是匀强磁场,与地面不一定平行,如图所示:故C错误;
D、地球的地理两极与地磁两极并不重合,因此,磁针并非准确的指向南北,其间有一个夹角,这就是地磁偏角;磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的;故D正确;
故选:D.
分析:地球本身是一个大磁体,地磁的北极在地理的南极,地磁的南极在地理的北极.
6.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子,这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在磁场,地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用,如图所示.那么( )
A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同
B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最弱
C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,赤道附近最强
D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转
答案:C
解析:
解答:解:A、高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用,发生偏转.不同的磁场,所受到的洛伦兹力大小不一,而在赤道处与磁场垂直,洛伦兹力最大,所以在赤道附近最强,南、北两极最弱,故AB错误,C正确;
D、地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子在洛伦兹力作用下,偏向面与赤道平面平行,故D错误;
故选:C
分析:根据地球磁场的分布,由左手定则可以判断粒子的受力的方向,从而可以判断粒子的运动的方向.
7.磁性水雷是用一个可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就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
答案:B
解析:
解答:解:磁性水雷中的小磁针静止时,一端指南,一端指北,水雷不会爆炸,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,由磁极间的相互作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引知,就会使水雷中的小磁针发生转动,而触发水雷发生爆炸.故B正确,ACD错误;
故选:B.
分析:磁性水雷中的小磁针静止时,水雷不会爆炸,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,由磁极间的相互作用就会使水雷中的小磁针发生转动,而发生爆炸.
8.第一次发现电流磁效应的科学家是( )
A.安培 B.法拉第 C.麦克斯韦 D.奥斯特
答案:D
解析:
解答:解:A、安培是提出安培定则与安培力,故A错误;
B、法拉第提出磁能生电,故B错误;
C、麦克斯韦提出电磁场理论,故C错误;
D、第一个发现电流磁效应的科学家是奥斯特,故D正确.
故选:D.
分析:根据各位物理学家的贡献回答:奥斯特发现电生磁,安培研究了电流的磁场的判断方法:安培定则;焦耳研究了热功当量;法拉第发现了磁生电.
9.下列说法中不正确的是( )
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
B.磁感线和磁场一样也是客观存在的
C.一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用
D.根据安培分子电流假说,在外界磁场的作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体被磁化,两端形成磁极
答案:B
解析:
解答:解:A、磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,故A正确;
B、磁场是客观存在的物质,磁感线是人们为形象地描述磁场而引入的线;故B错误;
C、一切磁现象都起源于电流或运动电荷;而一切磁作用都是通过磁场而发生的相互作用;故C正确;
D、根据安培分子电流假说,在外界磁场的作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体被磁化.故D正确.
故选:B
分析:磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场是客观存在的物质,磁感线是人们为形象地描述磁场而引入的线;一切磁作用都是通过磁场而发生的相互作用;物体被磁化的过程是物体内部分子电流取向变得大致相同的过程.
10.在水平放置的光滑导轨上,沿导轨固定一个条形磁铁,如图所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙,使它们从导轨上的A点以某一初速向磁铁滑去.各物块在向磁铁运动的过程中( )
A.都做匀速运动 B.甲、乙做加速运动
C.甲、乙做减速运动 D.乙、丙做匀速运动
答案:C
解析:
解答:解:根据楞次定律的表现:“来拒去留”,所以铜、铝和制成的滑块向磁铁滑去时,滑块中产生的感应电流对磁铁是“拒”的作用,即阻碍作用,阻碍滑块的靠近,故会减速.
而有机玻璃制成的滑块在靠近时,不会产生的感应电流,对磁铁是“拒”的作用,不会阻碍向前运动,故不会减速.
故选:C.
分析:楞次定律的表现是:“来拒去留,增缩减扩”,本质是磁场对感应电流的作用.而金属能形成感应电流,玻璃不能形成,即可根据这两个表现来进行判断.
11.人们早在公元前6、7世纪就发现了磁石吸铁、磁石指南等现象,如图所示是最早的指南仪器﹣﹣司南,形似勺子,勺柄是其磁体南极,则司南静止时,勺柄所指的方向是( )
A.东方 B.北方 C.西方 D.南方
答案:D
解析:
解答:解:地球本身就是一个巨大的磁体,其N极在地理的南极处,由于磁极间的相互作用,司南静止勺柄应指向地磁场的N极,即指向南方;
故选:D.
分析:地球本身就是一个巨大的磁体,地理南极是磁铁的北极,地理北极是磁铁的南极,司南是个磁体,它有两个磁极,在地磁场的作用下,静止时总是一端指南一端指北,
12.下列情况不会形成磁场的是( )
A.两块带有相反电荷的平行金属板之间
B.运动电荷周围
C.带有正电荷的绝缘圆盘高速旋转
D.负电荷在导线内作稳定的定向移动
答案:A
解析:
解答:解:A、两块带有相反电荷的平行金属板之间只存在电场;没有磁场;
B、运动电荷形成等效电流,其周围存在磁场;
C、带有正电荷的绝缘圆盘高速旋转时形成电流;故可以形成磁场;
D、负电荷在导线内作稳定的定向移动可以形成电流,故可以形成磁场;
本题选不能形成磁场的;故选:A.
分析:磁体及电流周围才能产生磁场,静止的电荷不能产生磁场.
13.如图所示,小钢球m以初速度v0在光滑水平面上运动后,受到磁极的侧向作用力而作图示的曲线运动到D点,从图中可知磁极的位置及极性可能是( )
A.磁极在A位置,极性一定是N极
B.磁极在B位置,极性可能是S极
C.磁极在C位置,极性一定是N极
D.磁极在B位置,极性一定是S极
答案:B
解析:
解答:解:做曲线运动物体的轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧,所以钢球受到的吸引力指向弧内,则磁极在B位置,但极性无法确定,两极对钢球都有吸引力,都可以,故B正确.
故选:B
分析:做曲线运动的物体轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧.
14.一个磁场的磁感线如图所示,一个小磁针被放入磁场中,则小磁针将( )
A.顺时针转动一定角度 B.向左移动
C.向右移动 D.逆时针转动一定角度
答案:A
解析:
解答:解:一个磁场的磁感线如图所示,一个小磁针被放入方向水平向右的磁场中,发现小磁针沿顺时针转动,是小磁针N极受到水平向右的磁场力的作用,小磁针S极受到水平向左的磁场力,所以N极要转向磁场方向,而S极转向磁场方向反方向.因此导致小磁针在顺时针转动.
故选:A
分析:磁场中的磁感线不是实际存在的,是为了研究磁场而假想的,然而小磁针静止时N极所指向表示磁场方向.
15.关于电视电脑显示器的工作原理,下列说法中正确的是( )
A.没有外加磁场时,电子枪发出的电子束将轰击在荧光屏的中心,荧光屏的中心出现一个亮点
B.没有外加磁场时,电子枪发出的电子束将轰击在荧光屏的边缘,荧光屏的边缘出现一系列的亮点
C.有外加平行磁场时,电子枪发出的电子束将发生偏转
D.使电子束发生偏转的力是安培力
答案:A
解析:
解答:解:A、如果偏转线圈中没有电流,不产生磁场,则电子束将沿直线打在荧光屏正中的O点.故A正确,B错误.
C、有外加平行磁场时,电子枪发出的电子束运动的方向与磁场的方向平行,不受洛伦兹力的作用,将不发生偏转.故C错误.
D、使电子束发生偏转的力是洛伦兹力.故D错误.
故选:A
分析:阴极发射出的电子,经电场加速后进入磁场偏转.若偏转线圈中无电流,不受洛伦兹力,电子将不偏转;根据左手定则判断磁场的方向.
二.填空题(共5小题)
16.同名磁极相互 、异种电荷相互 .(填“吸引”或“排斥”)
答案:排斥;吸引
解析:
解答:解:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
故答案为:排斥;吸引
分析:利用磁极间的作用规律、电荷间的作用规律、正负电荷的定义的基础知识即可解决此题.
17.根据实际需要选择磁性材料:永磁铁要有很强的剩磁,所以要用 磁性材料制造;电磁铁需要通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用 磁性材料制造.(选填“软”或“硬”)
答案:硬;软
解析:
解答:解:永磁体要有很强的剩磁,所以要用硬磁性材料制造.电磁铁要在通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用软磁性材料制造.
故答案为:硬;软
分析:软铁磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料.而钢铁等物质在磁化后,磁性能够保持,称为硬磁性材料.
18. 是世界上最早研究磁现象的国家.并制成了指向仪器 ,它是用天然磁石磨制成的 ,静止时其 指向南方.指南针是我国 之一,其最早记载于北宋学者 的《梦溪笔谈》.
答案:中国,司南;勺子,勺柄,四大发明,沈括
解析:
解答:答:中国是世界上最早研究磁现象的国家.并制成了指向仪器 司南,它是用天然磁石磨制成的 勺子,静止时其 勺柄指向南方.指南针是我国 四大发明之一,其最早记载于北宋学者 沈括的《梦溪笔谈》.
故答案为:中国,司南;勺子,勺柄,四大发明,沈括
分析:(1)中国是世界上最早研究磁现象的国家;
(2)司南是用天然磁石磨制成的;
(3)指南针是我国 四大发明之一,其最早记载于北宋学者沈括.
19.地球是个大磁体,在地球上,指南针能指南北是因为受到 的作用.人类将在本世纪登上火星.目前,火星上的磁场情况不明,如果现在登上火星,你认为在火星上的宇航员 依靠指南针来导向吗?(填“能”、或“不能”)
答案:地磁场、不能
解析:
解答:解:指南针能指南北是由于地球是个大磁体,指南针受到了地磁场的作用,火星上的磁场情况不明,故无法知道是否能依靠指南针来导向.
故答案为:地磁场、不能
分析:根据指南针指南北的原因:指南针受到了地磁场的作用而指南北来答题.
20.如图所示,小磁针的正上方平行放置一根直导线,当导线中通过图示方向的电流时,小磁针的N极将垂直纸面 (填“向里“或“向外”)转动.
答案:向里
解析:
解答:解:当导线中通过图示方向的电流时,根据安培定则判断可知,小磁针所在处磁场方向垂直纸面向里,小磁针N受力向里,S极受力向外,则小磁针N极转向里,S极转向读者.
故答案为:向里.
分析:当导线中通过图示方向的电流时,产生磁场,根据安培定则判断磁场的方向.小磁针处于磁场中,N极受力方向与磁场方向相同.根据磁场方向判断小磁针的转动方向.
三.解答题(共5小题)
21.如图所示,有一金属棒ab静止在宽为1m水平光滑轨道上,轨道处在竖直向上B=0.1T的匀强磁场中,已知电池电动势E=3V,内阻为r=0.2Ω,金属棒接入部分的电阻R=0.4Ω,两轨道的电阻均可忽略不计,开关闭合瞬间,求:
(1)通过金属棒ab的电流;
(2)金属棒ab所受安培力的大小和方向.
答案:(1)通过ab棒的电流为5A;
(2)安培力的大小为0.5N,方向向左
解析:
解答:解:(1)根据闭合电路欧姆定律可知:I==5A;
(2)金属棒受到的安培力为:F=BIL=5×1×0.1=0.5N;
由左手定则可知,安培力的方向为向左;
答:(1)通过ab棒的电流为5A;
(2)安培力的大小为0.5N,方向向左.
分析:(1)根据闭合电路欧姆定律可求得通过金属棒的电流;
(2)由安培力的计算公式求得安培力的大小;由左手定则可确定安培力的方向.
22.小磁针处在如图所示的磁场中,小磁针的运动情况是什么
答案:顺时针转动,最后静止,N极指向右方
解析:
解答:解:由图可知:磁感线的方向是由左向右的,根据磁感线的方向与小磁针静止时北极所指的方向一致,
故小磁针顺时针转动,静止时北极的指向是向右的.所以A正确,BCD错误;
分析:要解决此题,需要掌握磁感线的知识.知道磁感线的方向与小磁针静止时北极所指的方向一致.
23.试写出一种在野外辨别方向的方法.
答案:树木朝南的一侧枝叶繁茂
解析:
解答:解:以北半球野外为为例,利用地形物辨别方向的方法有:寺院的大门总是朝南开,树木朝南的一侧枝叶繁茂,树的年轮较疏的向着南面,较潮湿且长着青苔的是山地北坡,树干年轮较密的一面为北向,面对北极星的方向就是正北方等.
故答案为:树木朝南的一侧枝叶繁茂.
分析:在野外辨别方向的方法很多.如用指南针定方向;利用北极星定方向;根据太阳的东升西落定方向,积极观察周围的地形以及身边的植物来判断正确位置等.
24.实验室里用的磁铁是用什么材料制成的?
答案:实验室中的磁铁是用硬磁性材料制成的
解析:
解答:解:磁性材料分为硬磁材料和软磁材料,硬磁性材料(永磁体)指磁化后能长久保持磁性的材料;软磁性材料指磁化后,不能保持原有的磁性.故实验室里用的磁铁是用硬磁性材料制成的.
答:实验室中的磁铁是用硬磁性材料制成的.
分析:铁棒和钢棒本来不能吸引钢铁,当磁体靠近它或者与它接触时,它便有了吸引钢铁的性质,也就是被磁化了.软铁被磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料.而钢等物质在磁化以后,磁性能够保持,成为硬磁性材料.硬磁性材料可以做成永磁体,还可以用来记录信息.
25.在玻璃板上撒一些铁屑,然后让条形磁铁从远处靠近玻璃板如图所示,铁屑“主动”跑向谁,这是因为磁铁周围存在什么,对铁屑产生什么作用
答案:磁铁,磁场,引力
解析:
解答:解:在玻璃板上撒一些铁屑,让条形磁铁从远处靠近玻璃板,铁屑“主动”跑向磁铁,这是因为磁铁周围存在磁场,对铁屑产生引力作用.
故答案为:磁铁,磁场,引力.
分析:磁铁周围存在磁场,磁铁对铁磁性物质有引力作用,铁屑在引力作用下向磁铁运动.
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