2020—2021高中物理人教选修3—1第3章 磁场含答案

2020—2021高中物理人教选修3—1第3章
磁场含答案
人教选修3—1第三章
磁场
1、超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是(　　)
①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同　②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反　③超导体使磁体处于失重状态　④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
2、关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是(　　)
A．在B＝0的地方，F一定等于零
B．在F＝0的地方，B一定等于零
C．若B＝1
T，I＝1
A，L＝1
m，则F一定等于1
N
D．若L＝1
m，I＝1
A，F＝1
N，则B一定等于1
T
3、如图所示，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(　　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaC．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
4、如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(　　)
A．方向沿纸面向上，大小为(＋1)ILB
B．方向沿纸面向上，大小为(－1)ILB
C．方向沿纸面向下，大小为(＋1)ILB
D．方向沿纸面向下，大小为(－1)ILB
5、如图所示，一个带正电荷量为q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该(　　)
A．使B的数值增大
B．使磁场以速率v＝向上移动
C．使磁场以速率v＝向右移动
D．使磁场以速率v＝向左移动
6、(双选)1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)
A．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量
D．离子从电场中获得能量
7、(双选)关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是(　　)
A.磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大
B．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关
C．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大
D．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关
8、磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，BaC．a、b两处磁场方向一定相同
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
9、长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于各图中导线所受安培力的大小计算正确的是(　　)
A．F＝BIL
cos
θ　　B．F＝BIL
cos
θ
C．F＝BIL
sin
θ　　D．F＝BIL
sin
θ
10、(双选)为监测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。在垂直于上下表面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别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，接在M、N两端间的电压表将显示两极间的电压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(　　)
A．N端的电势比M端的高
B．若污水中正、负离子数相同，则前后表面的电势差为零
C．电压表的示数U跟a和b都成正比，跟c无关
D．电压表的示数U跟污水的流量Q成正比
11、如图所示，有一混合正离子束先后通过正交的匀强电场、匀强磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径r相同，则它们一定具有相同的(　　)
A．速度
B．质量
C．电荷量
D．动能
12、思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。
(
)
(2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。
(
)
(3)电荷周围既能产生电场，又能产生磁场。
(
)
(4)地磁场的N极在地理北极，S极在地理南极。
(
)
13、如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图。K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一。当电子通过方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S。设产生匀强电场的平行板间的电压为300
V，间距为5
cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06
T，问：
(1)磁场的指向应该向里还是向外？
(2)速率为多大的电子才能通过小孔S?
2020—2021高中物理人教选修3—1第3章
磁场含答案
人教选修3—1第三章
磁场
1、超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是(　　)
①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同　②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反　③超导体使磁体处于失重状态　④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
D　[同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电流的磁场方向和磁体的磁场方向相反。磁体悬浮在空中，重力和磁力平衡。]
2、关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是(　　)
A．在B＝0的地方，F一定等于零
B．在F＝0的地方，B一定等于零
C．若B＝1
T，I＝1
A，L＝1
m，则F一定等于1
N
D．若L＝1
m，I＝1
A，F＝1
N，则B一定等于1
T
A　[应用公式B＝或F＝IBL时要注意导线必须垂直于磁场方向放置。故B、C、D选项错。应选A。]
3、如图所示，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(　　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaC．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
B　[由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba4、如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(　　)
A．方向沿纸面向上，大小为(＋1)ILB
B．方向沿纸面向上，大小为(－1)ILB
C．方向沿纸面向下，大小为(＋1)ILB
D．方向沿纸面向下，大小为(－1)ILB
A　[应用F＝BIL求安培力，其中I⊥B，L为导线的有效长度。导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知Lad＝(＋1)L，故线段abcd所受的合力大小F＝ILadB＝(＋1)ILB，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向沿纸面向上，故A项正确。]
5、如图所示，一个带正电荷量为q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该(　　)
A．使B的数值增大
B．使磁场以速率v＝向上移动
C．使磁场以速率v＝向右移动
D．使磁场以速率v＝向左移动
D　[为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力，A错误；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不可能平衡重力；磁场以v向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力，故B、C错误；磁场以v向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上，当qvB＝mg时，带电体对绝缘水平面无压力，即v＝，选项D正确。]
6、(双选)1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)
A．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量
D．离子从电场中获得能量
AD　[离子从加速器的中间位置进入加速器，最后由加速器边缘飞出，所以A对，B错。加速器中所加的磁场是使离子做匀速圆周运动，所加的电场由交流电提供，它用以加速离子。交流电的周期与离子做圆周运动的周期相同。故C错，D对。]
7、(双选)关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是(　　)
A.磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大
B．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关
C．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大
D．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关
AD　[磁极在磁场中的受力跟放置方向无关，电流在磁场中的受力与放置方向有关。]
8、磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，BaC．a、b两处磁场方向一定相同
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零
B　[由图可知，b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba9、长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于各图中导线所受安培力的大小计算正确的是(　　)
A．F＝BIL
cos
θ　　B．F＝BIL
cos
θ
C．F＝BIL
sin
θ　　D．F＝BIL
sin
θ
A　[A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BIL
cos
θ，A正确；B图、C图和D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B、C、D错误。]
10、(双选)为监测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。在垂直于上下表面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别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，接在M、N两端间的电压表将显示两极间的电压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(　　)
A．N端的电势比M端的高
B．若污水中正、负离子数相同，则前后表面的电势差为零
C．电压表的示数U跟a和b都成正比，跟c无关
D．电压表的示数U跟污水的流量Q成正比
AD　[由左手定则可知，不管污水带何种电荷，都有φN>φM，选项A正确，选项B错误。当电荷受力平衡时有qvB＝q，得v＝，流量Q＝Sv＝，选项C错误，选项D正确。]
11、如图所示，有一混合正离子束先后通过正交的匀强电场、匀强磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径r相同，则它们一定具有相同的(　　)
A．速度
B．质量
C．电荷量
D．动能
A　[离子束在区域Ⅰ中不偏转，一定是qE＝qvB，v＝，A正确。进入区域Ⅱ后，做匀速圆周运动的半径相同，由r＝知，因v、B相同，只能是比荷相同，故B、C、D错误。]
12、思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。
(
)
(2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。
(
)
(3)电荷周围既能产生电场，又能产生磁场。
(
)
(4)地磁场的N极在地理北极，S极在地理南极。
(
)
【答案】（1）√
（2）×
（3）×
（4）×
13、如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图。K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一。当电子通过方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S。设产生匀强电场的平行板间的电压为300
V，间距为5
cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06
T，问：
(1)磁场的指向应该向里还是向外？
(2)速率为多大的电子才能通过小孔S?
[解析]　(1)由题图可知，平行板间的电场强度E的方向向下，电子受到的静电力FE＝eE，方向向上。若没有磁场，电子将向上偏转，为了使电子能够穿过小孔S，所加的磁场施于电子的洛伦兹力必须是向下的。根据左手定则分析得出，B的方向应该垂直于纸面向里。
(2)电子受到的洛伦兹力FB＝evB，它的大小与电子的速度v有关。只有那些速度的大小刚好使得洛伦兹力与静电力平衡的电子，才可沿直线KA通过小孔S。
据题意，能够通过小孔S的电子，其速度满足：evB＝eE，
解得v＝。
又因为E＝，所以v＝。
将U＝300
V，B＝0.06
T，d＝0.05
m代入上式，解得v＝105
m/s，即只有速度为105
m/s的电子才可以通过小孔S。
[答案]　(1)磁场方向垂直于纸面向里　(2)105
m/s