（高二）人教物理选修3—1第3章 磁场练习含答案

（高二）人教物理选修3—1第3章
磁场练习含答案
人教选修3—1第三章
磁场
1、如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环B对底座C的压力FN的大小为(　　)
A．FN＝mg　　　
B．FN＝2mg
C．FN>2mg
D．mg2、下列关于磁场中某点磁感应强度的方向的说法不正确的是(　　)
A．该点的磁场的方向
B．该点小磁针静止时N极所指方向
C．该点小磁针N极的受力方向
D．该点小磁针S极的受力方向
3、图中的四幅图为电流产生磁场的分布图，其中正确的是(　　)
①　　　②　　　③　　　④
A．①③　　　　
B．②③
C．①④
D．②④
4、如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则(　　)
A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极
B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极
C．无论如何台秤的示数都不可能变化
D．以上说法都不正确
5、截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况(　　)
A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷
B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷
C．开始通电时，电子做定向移动并向b偏转
D．两个表面电势不同，a表面电势较高
6、(双选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子(　　)
A.
运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍
B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍
C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍
D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等
7、下列说法中正确的是(　　)
A．磁场中某一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乘积的比值，即B＝
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＝只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
8、关于磁通量，下列说法中正确的是(　　)
A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量
B．磁通量越大，磁感应强度越大
C．穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度不一定为零
D．磁通量就是磁感应强度
9、(双选)通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是(　　)
A．线框有两条边所受到的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受的安培力的合力方向向左
D．线框所受的安培力的合力方向向右
10、(多选)在如图所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子(　　)
A．可能带正电
B．可能带负电
C．可能不带电
D．一定不带电
11、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。已知A、B两点的坐标分别为(8
m，0)，(0，4
m)，则该粒子的比荷为(　　)
A．0.1
C/kg
B．0.2
C/kg
C．0.3
C/kg
D．0.4
C/kg
12、如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电荷量为＋q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
(1)匀强电场场强E的大小；
(2)粒子从电场射出时速度v的大小；
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
13、如图所示，空间存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域，一电荷量为－q的粒子(不计重力)从A点沿AB方向以速度v射入磁场，粒子从BC边上的E点离开磁场，且AE＝2BE＝2d。求：
(1)磁场的方向；
(2)带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间。
（高二）人教物理选修3—1第3章
磁场练习含答案
人教选修3—1第三章
磁场
1、如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环B对底座C的压力FN的大小为(　　)
A．FN＝mg　　　
B．FN＝2mg
C．FN>2mg
D．mgB　[以A、B整体为研究对象，由平衡条件可知，C对B的支持力为2mg，再由牛顿第三定律知，B对C的压力大小也是2mg，B项正确。]
2、下列关于磁场中某点磁感应强度的方向的说法不正确的是(　　)
A．该点的磁场的方向
B．该点小磁针静止时N极所指方向
C．该点小磁针N极的受力方向
D．该点小磁针S极的受力方向
D　[磁场方向为小磁针N极受力方向，或者说小磁针静止时N极所指方向，同时磁感应强度方向就是磁场的方向。]
3、图中的四幅图为电流产生磁场的分布图，其中正确的是(　　)
①　　　②　　　③　　　④
A．①③　　　　
B．②③
C．①④
D．②④
C　[由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，①正确，②错误。③和④为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出④正确，③错误。故正确选项为C。]
4、如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则(　　)
A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是北极
B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是北极
C．无论如何台秤的示数都不可能变化
D．以上说法都不正确
A　[如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为北极，A正确，B、C、D错误。]
5、截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况(　　)
A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷
B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷
C．开始通电时，电子做定向移动并向b偏转
D．两个表面电势不同，a表面电势较高
A　[金属导体靠电子导电，金属正离子并没有移动，而电流由金属导体中的自由电子的定向移动(向左移动)形成。应用左手定则，四指应指向电流的方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指的指向即为自由电子的受力方向。也就是说，自由电子受洛伦兹力方向指向a表面一侧，实际上自由电子在向左移动的同时，受到指向a表面的作用力，并在a表面进行聚集，由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等)，所以在b的表面“裸露”出正电荷层，并使b表面电势高于a表面电势。]
6、(双选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子(　　)
A.
运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍
B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍
C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍
D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等
AC　[两速率相同的电子在两匀强磁场中做匀速圆周运动，且Ⅰ磁场磁感应强度B1是Ⅱ磁场磁感应强度B2的k倍。
A：由qvB＝得r＝∝，即Ⅱ中电子运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍，选项A正确。
B：由F合＝ma得a＝＝∝B，所以＝，选项B错误。
C：由T＝得T∝r，所以＝k，选项C正确。
D：由ω＝得＝＝，选项D错误。
正确选项为A、C。]
7、下列说法中正确的是(　　)
A．磁场中某一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乘积的比值，即B＝
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＝只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关
D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
C　[根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，所以是错误的。通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的。在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，选项C正确。磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误。]
8、关于磁通量，下列说法中正确的是(　　)
A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量
B．磁通量越大，磁感应强度越大
C．穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度不一定为零
D．磁通量就是磁感应强度
C　[磁通量Φ＝BS是标量，它的正、负只是表明从不同的面穿入，磁通量大不一定磁感应强度大。若圆环与磁场方向平行，磁通量为零，但磁感应强度不为零。]
9、(双选)通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是(　　)
A．线框有两条边所受到的安培力方向相同
B．线框有两条边所受的安培力大小相等
C．线框所受的安培力的合力方向向左
D．线框所受的安培力的合力方向向右
BD　[由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外，再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等，方向相反。ab边受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd。因ab所处的磁场强，cd所处的磁场弱，故Fab＞Fcd，线框所受合力方向向右。]
10、(多选)在如图所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子(　　)
A．可能带正电
B．可能带负电
C．可能不带电
D．一定不带电
ABC　[带电粒子在电场中受电场力，在磁场中受洛伦兹力，而带电粒子做直线运动，根据电场力方向及洛伦兹力方向判定，可知两力必反向且与运动速度垂直，正电、负电、不带电粒子都满足题设条件，A、B、C正确。]
11、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。已知A、B两点的坐标分别为(8
m，0)，(0，4
m)，则该粒子的比荷为(　　)
A．0.1
C/kg
B．0.2
C/kg
C．0.3
C/kg
D．0.4
C/kg
B　[粒子运动轨迹如图所示：
由几何知识得：＋r＝OA，
解得：r＝5
m，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，解得：＝＝0.2
C/kg，故B正确。]
12、如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电荷量为＋q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
(1)匀强电场场强E的大小；
(2)粒子从电场射出时速度v的大小；
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
[解析]　(1)匀强电场场强E＝。
(2)根据动能定理Uq＝mv2－0
解得v＝。
(3)根据洛伦兹力提供向心力得Bqv＝m
解得R＝＝。
[答案]　(1)　(2)　(3)
13、如图所示，空间存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域，一电荷量为－q的粒子(不计重力)从A点沿AB方向以速度v射入磁场，粒子从BC边上的E点离开磁场，且AE＝2BE＝2d。求：
(1)磁场的方向；
(2)带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间。
[解析]　(1)粒子沿弧AE运动，从带电粒子所受洛伦兹力的方向可判断出磁场的方向垂直纸面向里。
(2)如图所示，连接AE，作线段AE的中垂线，交AD的延长线于O点，O即为圆心，α为弦切角，因AE＝2BE＝2d，所以α＝30°。
θ为圆弧轨迹的圆心角，θ＝2α＝60°。△AOE为等边三角形，R＝2d，
由qvB＝m得，m＝
T＝＝，
所以粒子在磁场区域的运动时间t＝＝。
[答案]　(1)垂直纸面向里　(2)