高中物理选修3-1磁场单元测试

高中物理选修3-1磁场单元测试
一．选择题（共15小题）
1．关于磁现象和磁场下列说法中正确的是（　　）
A．地磁场能使小磁针的两极指向正南正北
B．若将一条形磁体从中间截开后一部分为北极，另一部分为南极
C．做奥斯特实验时通电导线应该水平东西方向放置
D．磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用
2．条形磁铁内部和外部分别有一小磁针，小磁针平衡时如图所示，则（　　）

A．磁铁c端是N极 B．磁铁d端是N极
C．小磁针a端是N极 D．小磁针b端是S极
3．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的定义式E＝，只适用于匀强电场
B．由磁感应强度公式B＝，磁感应强度方向与放入磁场中的通电直导线所受的安培力方向相同
C．电场中某点电场强度方向与在该点的正检验电荷所受电场力方向一定相同
D．通电直导线在磁场中受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度也一定为零
4．关于磁感应强度B和磁感线的性质及概念，下列说法中正确的是（　　）
A．根据磁感应强度定义式B＝，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比
B．磁感应强度B是标量
C．磁感线总是从磁体的N极指向S极
D．磁场中任意两条磁感线均不相交
5．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．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
C．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
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
6．如图所示为一通电螺线管，a，b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁感线最密处为（　　）

A．a处 B．b处 C．c处 D．无法判断
7．如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（　　）

A．吸引 B．排斥
C．保持静止 D．边吸引边转动
8．一个半径为R的绝缘圆柱面，有2N+1根长直铜导线紧紧贴在其表面，通有向下的电流，大小均为I．通电导线有两种放置方法，方法1：一根放置在AA′处，其余2N根均匀、对称的分布在圆柱的右半侧与圆柱的轴平行如图甲；方法2：若把其佘2N根均匀、对称的分布在圆柱的左半侧，与圆柱的轴平行如图乙，在这两种情况下，其余2N根在AA'产生的磁场分别为B1、B2，放置在AA′处的导线受安培力分别为F1、F2，已知通有电流i的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为B＝km（其中km为一常数）。甲、乙的俯视图分别为丙、丁。则（　　）

A．B1、B2方向相同，大小相等，F1＝F2
B．B1、B2方向相同，大小不等，F1≠F2
C．B1、B2方向不相同，大小相等，F1＝F2
D．B1、B2方向不相同，大小不相等，F1≠F2
9．垂直纸面向里的匀强磁场中有一通电直导线，电流I的方向如图所示，则该导线所受安培力的方向（　　）

A．向上 B．向下
C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外
10．为了降低潜艇噪音，可用电磁推进器替代螺旋桨。如图所示为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为a×b×c＝0.4m×0.3m×0.2m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度大小B＝10T、方向竖直向下，若在推进器前后方向通以大小I＝100A，方向垂直纸面向外的恒定电流，则下列说法中正确的是（　　）

A．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为300N
B．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为300N
C．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为200N
D．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为200N
11．如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q＝+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取10m/s2．则（　　）

A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B．最终木板做加速度为2 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动
C．最终木板做加速度为3 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动
D．如只将电荷改为负电荷其它条件不变，木板和滑块一直做加速度为3m/s2的匀加速运动
12．在赤道上空从西向东水平发射的一束电子流，受地磁场作用，电子流的偏转方向是（　　）
A．北方 B．南方
C．垂直地面向上 D．垂直地面向下
13．现有一种质谱仪如图所示，离子化室存在一些初速度为零的正离子。正离子经高压电源加速，加速后通过圆形磁场室（内为匀强磁场）、真空管，最后打在记录仪上，通过处理就可以得到正离子比荷（），进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U，圆形磁场区的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是（　　）

A．高压电源A端应接电源的正极
B．磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里
C．两种一价正离子X1，X2（X1质量大于X2）同时进入磁场室后，出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ，则轨迹I一定对应X2
D．若磁场室内的磁逐应强度大小为B，当记录仪接收到一个明显的信号时，与该信号对应的离子比荷为
14．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的是（　　）

A．粒子从磁场中获得能量
B．粒子被电场加速后，运动越来越快，走过半圆的时间越来越短
C．D形盘的半径R越大，粒子离开回旋加速器时最大动能越小
D．粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为：
15．如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，用穿过两环的磁通量φa和φb大小关系为（　　）

A．φa＜φb B．φa＞φb C．φa＝φb D．无法比较
二．填空题（共5小题）
16．“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，有以下器材：长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线、数据采集器和计算机．
（1）还需要的器材是　 　．
（2）（多选题）某组同学两次实验得到如图所示同一坐标下的B﹣d的图线，则两次图线不同的可能原因是　 　
（A） 在螺线管轴线上移动，两次螺线管加的电压不同
（B） 在螺线管轴线上移动，两次用的螺线管匝数不同
（C） 平行于螺线管轴线移动，一次在螺线管内部移动，另一次在螺线管外部移动
（D） 在螺线管外部，一次平行于螺线管轴线移动，另一次从螺线管轴线处垂直于螺线管轴线远离螺线管移动．

17．磁感线是人为画出来的，用来形象地描述　 　的一簇曲线，实验虽然可以模拟磁感线的形状，但磁感线不是　 　，是假想的一种曲线．
18．如图所示，给金属圆环通电，与其共面的小磁针N极转向垂直纸面向里，则圆环中的电流方向是　 　（填顺时针或逆时针）

19．如图甲所示，A、B为两个相同的导体线圈，它们共轴并靠近放置，A线圈中通有（乙）图所示的交变电流，则在t1﹣t2时间内，线圈A、B相互　 　（填“吸引”、“排斥”或“无作用力”，下同）在t2﹣t3时间内，线圈A、B相互　 　．

20．匀强磁场的磁感应强度为B，边长为L的正方形线圈平面跟磁场方向相互垂直，那么通过线圈的磁通量大小为　 　，单位为　 　（用字母表示）．
三．计算题（共2小题）
21．如图所示，条形区域AA′BB′中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小为0.3T，AA′、BB′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度足够长，宽度d＝1m．一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿着与AA′成60°角、但大小不同的速度射入磁场，粒子的比荷＝3×106C/kg．当粒子的速度小于某一值v0时，粒子在磁场区域内的运动时间均相同．不计粒子重力．求：速度v0的大小．

22．如图所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B．试求：
（1）若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
（2）若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？




参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．关于磁现象和磁场下列说法中正确的是（　　）
A．地磁场能使小磁针的两极指向正南正北
B．若将一条形磁体从中间截开后一部分为北极，另一部分为南极
C．做奥斯特实验时通电导线应该水平东西方向放置
D．磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用
【分析】依据磁偏角的概念，磁场的基本性质，及奥斯特实验要求，地磁场的特点，即可一一求解。
【解答】解：A、地理南北极与地磁场的南北极不重合，故A错误；
B、磁体从中间分开后，成为两个小磁体，任何一磁体均有两个磁极，故B错误；
C、由于地磁场有由南向北的分量，为了让小磁针发生明显偏转，应让导线产生的磁场沿东西方向，所以进行奥斯特实验时，导线应水平南北方向放置，故C错误；
D、磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用，故D正确；
故选：D。
2．条形磁铁内部和外部分别有一小磁针，小磁针平衡时如图所示，则（　　）

A．磁铁c端是N极 B．磁铁d端是N极
C．小磁针a端是N极 D．小磁针b端是S极
【分析】根据磁体周围的磁感线方向是从N极出发回到S极，且磁感线上的任何一点的切线方向跟小磁针放在该点的北极指向一致来判断。
【解答】解：AB、根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，小磁针的N极指向条形磁铁的S极，所以条形磁铁的c端是S极，d端是N极，故A错误，B正确；
CD、那么磁铁内部的一小磁针，平衡时N极的指向与条形磁铁的磁场的方向一致，即a端是S极，b端是N极，故CD错误。
故选：B。
3．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的定义式E＝，只适用于匀强电场
B．由磁感应强度公式B＝，磁感应强度方向与放入磁场中的通电直导线所受的安培力方向相同
C．电场中某点电场强度方向与在该点的正检验电荷所受电场力方向一定相同
D．通电直导线在磁场中受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度也一定为零
【分析】电场强度是反映电场力的性质的物理量，大小用比值法定义，方向与正的试探电荷受到的电场力的方向相同；磁感应强度由磁场本身决定，磁感应强度的方向与安培力的方向垂直，从而即可求解。
【解答】解：A、电场强度的定义式E＝，采用比值法定义，适用于任何静电场，故A错误；
B、依据左手定则，磁感应强度的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培力的方向垂直，故B错误；
C、电场中某点电场强度的方向与在该点的带正电的检验电荷所受电场力的方向一定相同，故C正确；
D、通电电流为I的直导线在磁场中受到的磁场力为零，可能是电流的方向与磁场方向平行，而该位置的磁感应强度B不一定为零，故D错误；
故选：C。
4．关于磁感应强度B和磁感线的性质及概念，下列说法中正确的是（　　）
A．根据磁感应强度定义式B＝，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比
B．磁感应强度B是标量
C．磁感线总是从磁体的N极指向S极
D．磁场中任意两条磁感线均不相交
【分析】磁感应强度B定义式B＝，采用的是比值定义法，B与F、IL均无关；根据理想模型方法的思路进行分析，即为了人们可以形象直观的认识磁场，科学家通过想象引入了磁感线；根据磁场的特点进行分析，磁场包括磁体内部和外部，同时磁感应强度B是矢量。
【解答】解：A、磁感应强度B的定义式B＝，采用的是比值定义法，则知B与F、IL均无关，故A错误；
B、磁感应强度B是矢量，不是标量，故B错误；
C、磁体外部的磁感线是从N极出发，回到S极的，但磁体内部的磁感线是从S极出发，回到磁体N极的，故C错误；
D、可通过磁感线某点的切线方向表达该点磁场方向，因此磁场中任意两条磁感线均不相交，故D正确；
故选：D。
5．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．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
C．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
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
【分析】根据课本中有关地磁场的基础知识，同时明在确磁场及磁通量的性质；即可确定此题的答案。
【解答】解：A、地理南、北极与地磁场的南、北极不重合有一定的夹角，即为磁偏角；故A正确；
B、磁场是闭合的曲线，地球磁场从南极附近发出，从北极附近进入地球，组成闭合曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故B不正确；
C、磁场是闭合的曲线，地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，故C正确；
D、地磁场与射向地球赤道的带电宇宙射线粒子速度方向并不平行，所以对带电宇宙射线粒子有力的作用，故D正确；
本题选不正确的，故选：B。
6．如图所示为一通电螺线管，a，b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁感线最密处为（　　）

A．a处 B．b处 C．c处 D．无法判断
【分析】根据磁感线的分布图象特点判断磁感线最密的地方即为磁感强度最大的地方，从而即可求解。
【解答】解：通电螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场，内部最强，两端外侧稍弱，外部的中间部分最弱，故A正确，BCD错误；
故选：A。
7．如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将（　　）

A．吸引 B．排斥
C．保持静止 D．边吸引边转动
【分析】由安培定则判断导线环电流磁场的方向，然后根据磁极间的相互作用判断两导线环的运动趋势。
【解答】解：通电导线环产生磁场，相当于一个磁铁，由安培定则可知：
两导线环左侧面是N极，右侧面是S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，
左右两通电导线环的S极与N极相对，因此两导线环相互吸引；
故选：A。
8．一个半径为R的绝缘圆柱面，有2N+1根长直铜导线紧紧贴在其表面，通有向下的电流，大小均为I．通电导线有两种放置方法，方法1：一根放置在AA′处，其余2N根均匀、对称的分布在圆柱的右半侧与圆柱的轴平行如图甲；方法2：若把其佘2N根均匀、对称的分布在圆柱的左半侧，与圆柱的轴平行如图乙，在这两种情况下，其余2N根在AA'产生的磁场分别为B1、B2，放置在AA′处的导线受安培力分别为F1、F2，已知通有电流i的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为B＝km（其中km为一常数）。甲、乙的俯视图分别为丙、丁。则（　　）

A．B1、B2方向相同，大小相等，F1＝F2
B．B1、B2方向相同，大小不等，F1≠F2
C．B1、B2方向不相同，大小相等，F1＝F2
D．B1、B2方向不相同，大小不相等，F1≠F2
【分析】所有导线的磁场在A处的水平向（平面丙图）的合磁场磁感应强度为0，则在A处的合磁场方向（平面丙图）竖直向上，取其中一根导线由所给的公式求出分量求和即可。
【解答】解：以2N中在一根通电直导线为研究对象，在A点产生磁场是以此导线所在位置为圆心，两直导线连线为半径在圆上的切线，如图所示，其水平向合磁感应强度为0，则总的磁感应强度为竖直向上。

选图中的任一条求其沿竖直向上的分量：设丙图中的2离A点距离为a，d为圆直径。
如图

丙图中的任一根在A产生的磁场B的向上（丙图方位）分量为：By＝＝＝km，
即任一根在图中的任何位置在竖直向上的分量的值都是相同的，则在A处的总的磁感应强度为2Nkm，
则放置在AA′处的导线受安培力相等，即A正确，BCD错误
故选：A。
9．垂直纸面向里的匀强磁场中有一通电直导线，电流I的方向如图所示，则该导线所受安培力的方向（　　）

A．向上 B．向下
C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外
【分析】由左手定则可分析通电导线所受安培力的方向，从而即可求解。
【解答】解：由左手定则可知，电流水平向右，而磁场向内，则安培力一定向上，A正确，BCD错误。
故选：A。
10．为了降低潜艇噪音，可用电磁推进器替代螺旋桨。如图所示为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为a×b×c＝0.4m×0.3m×0.2m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度大小B＝10T、方向竖直向下，若在推进器前后方向通以大小I＝100A，方向垂直纸面向外的恒定电流，则下列说法中正确的是（　　）

A．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为300N
B．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为300N
C．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为200N
D．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为200N
【分析】依据左手定则来判定安培力的方向，再结合安培力公式F＝BIL，即可求解。
【解答】解：磁场方向向下，电流方向向外，依据左手定则，则安培力方向向右，因此驱动力方向向左，
根据安培力公式：F＝BIL＝10×100×0.3N＝300N；
A．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为300N，与分析相符，故A正确。
B．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为300N，与分析不符，故B错误。
C．推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为200N，与分析不符，故C错误。
D．推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为200N，与分析不符，故D错误。
故选：A。
11．如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q＝+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取10m/s2．则（　　）

A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B．最终木板做加速度为2 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动
C．最终木板做加速度为3 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动
D．如只将电荷改为负电荷其它条件不变，木板和滑块一直做加速度为3m/s2的匀加速运动
【分析】先求出木块静摩擦力能提供的最大加速度，再根据牛顿第二定律判断当0.6N的恒力作用于木板时，系统一起运动的加速度，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时摩擦力等于零，此后物块做匀速运动，木板做匀加速直线运动。
【解答】解：ABC、由于动摩擦因数为0.5，静摩擦力能提供的最大加速度为5m/s2，所以当0.6N的恒力作用于木板时，系统一起以a＝＝m/s2＝2m/s2的加速度一起运动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时Bqv＝mg，解得：v＝10m/s，此时摩擦力消失，滑块做匀速运动，而木板在恒力作用下做匀加速运动，a＝＝m/s2＝3m/s2．故A、B错误，C正确。
D、如只将电荷改为负电荷其它条件不变，系统开始一起做匀加速直线运动，滑块受到竖直向下的洛伦兹力，与木板之间不发生相对滑动。一起做加速度为2m/s2的匀加速运动，故D错误。
故选：C。
12．在赤道上空从西向东水平发射的一束电子流，受地磁场作用，电子流的偏转方向是（　　）
A．北方 B．南方
C．垂直地面向上 D．垂直地面向下
【分析】通过磁场方向、电流方向，根据左手定则判断洛伦兹力的方向。
【解答】解：赤道处的磁场方向从南向北，电子的方向自西向东，则电流的方向为由东向西，根据左手定则，洛伦兹力的方向垂直地面向下，故D正确，ABC错误。
故选：D。
13．现有一种质谱仪如图所示，离子化室存在一些初速度为零的正离子。正离子经高压电源加速，加速后通过圆形磁场室（内为匀强磁场）、真空管，最后打在记录仪上，通过处理就可以得到正离子比荷（），进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U，圆形磁场区的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是（　　）

A．高压电源A端应接电源的正极
B．磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里
C．两种一价正离子X1，X2（X1质量大于X2）同时进入磁场室后，出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ，则轨迹I一定对应X2
D．若磁场室内的磁逐应强度大小为B，当记录仪接收到一个明显的信号时，与该信号对应的离子比荷为
【分析】根据离子电性得到高压电源区电场方向，从而得到A端所接电极；再根据离子偏转方向，由左手定则得到磁场方向；根据动能定理得到离子速度，然后根据洛伦兹力做向心力求得轨道半径表达式，即可根据半径大小关系判断同位素质量大小关系，根据几何关系得到轨道半径和磁场区域半径的关系，即可由半径表达式求得比荷。
【解答】解：A、离子带正电，经过高压电源区前的速度为零，那么，要使离子通过高压电源区，场强方向由B指向A，故高压电源A端应接电源的负极，故A错误；
B、要使离子在磁场区域发生如图所示偏转，那么，磁场方向垂直纸面，离子进行顺时针圆周运动，故由左手定则可得：磁场方向垂直纸面向外，故B错误；
C、离子经过高压电源区只受电场力作用，故由动能定理可得：qU＝mv2
所以有：v＝；
离子在磁场中只受洛伦兹力作用，故离子做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，故有：Bvq＝m
所以轨道半径为：r＝＝；同位素的电荷量相同，故质量越大，轨道半径越大；
由图可得：轨迹Ⅱ对应的轨道半径较大，故轨迹轨迹I一定对应X2，故C正确；
D、由图根据几何关系可得：tan＝，所以，由C可得比荷为：＝，故D错误；
故选：C。

14．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的是（　　）

A．粒子从磁场中获得能量
B．粒子被电场加速后，运动越来越快，走过半圆的时间越来越短
C．D形盘的半径R越大，粒子离开回旋加速器时最大动能越小
D．粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为：
【分析】交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，由周期公式T＝ 和半径公式r＝ 进行判断。
【解答】解：A、带电粒子从电场中获得能量，不是从磁场中，故A错误；
B、根据周期公式T＝，带电粒子在磁场中运动的时间与速率无关，因此每一次在磁场中运动的时间相同，故B错误；
C、根据半径公式r＝ 知，v＝，则粒子的最大动能Ek＝mv2＝，与加速的电压无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关，D形盒的半径R越大，粒子加速所能获得的最大动能越大，故C错误；
D、只有电场力做功，粒子第2次和第3经过两D形盒间狭缝后的动能之比是2：3，所以速度之比是：，根据：r＝得：轨道半径之比为：，故D正确。
故选：D。
15．如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，用穿过两环的磁通量φa和φb大小关系为（　　）

A．φa＜φb B．φa＞φb C．φa＝φb D．无法比较
【分析】在磁铁的外部，磁感线从N极出发进入S极，在磁铁内部，磁感线从S极指向N极．磁感线是闭合曲线，磁铁内外总条数相等．穿过环面的磁感线方向有两种，存在抵消情况，抵消后磁感线多，磁通量大．
【解答】解：根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb。
故选：B。
二．填空题（共5小题）
16．“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，有以下器材：长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线、数据采集器和计算机．
（1）还需要的器材是　磁传感器、电键　．
（2）（多选题）某组同学两次实验得到如图所示同一坐标下的B﹣d的图线，则两次图线不同的可能原因是　AB　
（A） 在螺线管轴线上移动，两次螺线管加的电压不同
（B） 在螺线管轴线上移动，两次用的螺线管匝数不同
（C） 平行于螺线管轴线移动，一次在螺线管内部移动，另一次在螺线管外部移动
（D） 在螺线管外部，一次平行于螺线管轴线移动，另一次从螺线管轴线处垂直于螺线管轴线远离螺线管移动．

【分析】（1）需要电键控制电路的通断，需要能够将磁感应强度转化为电压的装置；
（2）螺线管内部是匀强磁场，两次内部的磁感应强度不同，说明电流不同，也可能不是一个螺线管．
【解答】解：（1）需要电键控制电路的通断；
需要能够将磁感应强度转化为电压的装置，比如霍尔元件；
故答案为：磁传感器、电键．
（2）A、两次螺线管加的电压不同，则电流不同，磁感应强度不同，故A正确；
B、两次用的螺线管匝数不同，则磁感应强度不同，故B正确；
C、D、从B﹣d图象可以看出，两次都是从一段进入，从另一侧离开，故C错误，D错误；
故选AB．
17．磁感线是人为画出来的，用来形象地描述　磁场分布　的一簇曲线，实验虽然可以模拟磁感线的形状，但磁感线不是　真实存在的　，是假想的一种曲线．
【分析】磁感线是用来描述磁场的假想曲线，可能用实验模拟，但磁感线并不存在．
【解答】解：磁感线是人为画出来的，用来形象地描述磁场分布的一簇曲线，其疏密可表示磁场的强弱，切线方向表示磁场的方向．实验虽然可以模拟磁感线的形状，但磁感线不是真实存在的，是假想的一种曲线．
故答案为：磁场分布，真实存在的．
18．如图所示，给金属圆环通电，与其共面的小磁针N极转向垂直纸面向里，则圆环中的电流方向是　顺时针　（填顺时针或逆时针）

【分析】1820年，丹麦物理学家奥斯特首先通过实验发现通导线周围存在磁场。磁场方向小磁针N极受力方向相同。根据小磁针S极偏转方向，确定磁场方向，根据安培定则分析电流的方向。
【解答】解：丹麦物理学家奥斯特首先通过实验发现通导线周围存在磁场。由题，小磁针S极转向读者，则N极转向纸里，说明圆环内磁场方向向里，根据安培定则可知，圆环中的电流方向是顺时针方向。
故答案为：顺时针。
19．如图甲所示，A、B为两个相同的导体线圈，它们共轴并靠近放置，A线圈中通有（乙）图所示的交变电流，则在t1﹣t2时间内，线圈A、B相互　吸引　（填“吸引”、“排斥”或“无作用力”，下同）在t2﹣t3时间内，线圈A、B相互　排斥　．

【分析】根据安培定则确定电流与磁场的方向关系，再根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同．最后运用同向电流相互吸引，异向电流相互排斥．
【解答】解：在t1到t2时间内，若设逆时针（从左向右看）方向为正，则线圈A电流方向逆时针且大小减小，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向右的磁通量大小减小，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，因此A、B中电流方向相同，出现相互吸引现象；
在t2到t3时间内，若设逆时针方向（从左向右看）为正，则线圈A电流方向顺时针且大小增大，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向左的磁通量大小增大，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，因此A、B中电流方向相反，A、B出现互相排斥；
故答案为：吸引，排斥．
20．匀强磁场的磁感应强度为B，边长为L的正方形线圈平面跟磁场方向相互垂直，那么通过线圈的磁通量大小为　BL2　，单位为　Wb　（用字母表示）．
【分析】线圈平面跟磁场方向相互垂直时，通过线圈的磁通量Φ＝BS，根据此公式求解磁通量，其单位为Wb，从而即可求解．
【解答】解：由题，线圈平面跟磁场方向相互垂直时，通过线圈的磁通量Φ＝BS＝BL2．其单位为Wb；
故答案为：BL2，Wb．
三．计算题（共2小题）
21．如图所示，条形区域AA′BB′中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小为0.3T，AA′、BB′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度足够长，宽度d＝1m．一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿着与AA′成60°角、但大小不同的速度射入磁场，粒子的比荷＝3×106C/kg．当粒子的速度小于某一值v0时，粒子在磁场区域内的运动时间均相同．不计粒子重力．求：速度v0的大小．

【分析】明确粒子在磁场中运动的临界条件，根据洛伦兹力提供向心力解出粒子运动的半径表达式，结合数学关系式解得速度．
【解答】解：若粒子的速度小于某一值v0时，则粒子不能从BB′离开磁场区域，只能从AA′边离开，无论粒子速度大小，在磁场中运动的时间相同，轨迹如图所示（图中只画了一个粒子的轨迹）．

当粒子速度为v0时，粒子在磁场内的运动轨迹刚好与BB′边界相切，此时有
R0+R0sin30°＝d ①
根据洛伦兹力充当向心力可知：

解得：
答：速度v0的大小为6×105m/s
22．如图所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B．试求：
（1）若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？
（2）若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？

【分析】线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积．当它绕轴转过θ角时，线圈在磁场垂直方投影面积为Scosθ，磁通量等于磁感应强度与这个投影面积的乘积．线圈从图示转过90°时，磁通量为0，线圈从图示转过180°时，磁通量为﹣BS．磁通量的变化量大小等于初末位置磁通量之差．
【解答】解：（1）框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量：Φ＝BS；
若框架绕OO′转过90°，则穿过框架平面的磁通量：Φ′＝BScos90°＝0；
在此过程中，穿过框架平面的磁通量的变化量大小：△Φ＝Φ′﹣Φ＝BS．
（2）若框架绕OO′转过90°，则穿过框架平面的磁通量：Φ′′＝BScos180°＝﹣BS；
在此过程中，穿过框架平面的磁通量的变化量大小：△Φ＝Φ″﹣Φ＝﹣2BS．
答：（1）若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为﹣BS
（2）若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为﹣2BS