2020—2021高中物理粤教版选修3—1第三章 磁场练习含答案

2020—2021高中物理粤教版选修3—1第三章
磁场练习含答案
粤教版选修3--1第三章
磁场
1、(双选)如图所示，
一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过磁针上方，
并与磁针方向平行，
能使磁针的N极转向读者，
那么这束带电粒子可能是(　　)
A．向右飞的正离子
B．向右飞的负离子
C．向左飞的正离子
D．向左飞的负离子
2、关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　)
A．磁感应强度跟导线所受的安培力成正比
B．安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直
C．磁感应强度的方向跟安培力的方向相同
D．通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零
3、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的变化情况分别是(　　)
A．F增大，f减小　　
B．F减小，f增大
C．F与f都增大
D．F与f都减小
4、带电油滴以水平速度v0垂直进入匀强磁场，恰好做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，重力加速度为g.则下述说法正确的是(　　)
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
5、质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理图如图所示．离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零)，经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S1的距离为x，则(　　)
A．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小
B．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大
C．只要x相同，对应的离子质量一定相同
D．只要x相同，对应的离子的电荷量一定相等
6、磁铁的磁性变弱，需要充磁．充磁的方式有两种，图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(充磁时应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同)(　　)
A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极
B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极
C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极
D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
7、在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是(　　)
A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D
8、如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”．当电池与铝箔接通时(　　)
A．铝箔条中部向磁铁S极运动
B．铝箔条中部向磁铁N极运动
C．铝箔条中部向下方运动
D．铝箔条中部向上方运动
9、如图所示，一个粗糙且足够长的斜面体静止于水平面上，并处于方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块下滑的过程中，斜面体静止不动，下列判断正确的是(　　)
A．滑块受到的摩擦力逐渐增大
B．滑块沿斜面向下做匀加速直线运动
C．滑块最终要离开斜面
D．滑块最终可能静止于斜面上
10、(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交变电源两极相连接的两个D形金属盒，在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子(电荷量为q、质量为m，不计重力)射出时的动能，则下列方法中可行的是(　　)
A．增大匀强电场间的加速电压
B．减小狭缝间的距离
C．增大磁场的磁感应强度
D．增大D形金属盒的半径
11、如图所示，O为正方形ABCD的中点，两根无限长通电直导线PQ、MN与均通过O点(彼此绝缘)且PQ∥AB、MN∥BC，PQ、MN中的电流大小分别为2I和I，方向如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．A、B两点的磁感应强度大小相同
B．B、C两点的磁感应强度大小相同
C．A、B两点的磁感应强度方向相同
D．B、C两点的磁感应强度方向相同
12、如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M.B为铁片，质量为m.当电磁铁通电时，铁片被吸引加速上升，设某时刻铁片的加速度为a，则轻绳上拉力F的大小为多少？
13、如图所示，在xOy平面内，y≥0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置．
2020—2021高中物理粤教版选修3—1第三章
磁场练习含答案
粤教版选修3--1第三章
磁场
1、(双选)如图所示，
一束带电粒子沿水平方向的虚线飞过磁针上方，
并与磁针方向平行，
能使磁针的N极转向读者，
那么这束带电粒子可能是(　　)
A．向右飞的正离子
B．向右飞的负离子
C．向左飞的正离子
D．向左飞的负离子
BC　[带电粒子沿水平方向的虚线飞过磁针上方，并与磁针方向平行，能使磁针N极转向读者．则知电流的磁场在小磁针处是垂直于纸面指向读者的．依据安培定则可得，电流的方向水平向左．因此，如果这束带电粒子是正离子，则向左飞行；如果是负离子，则向右飞行．故选B、C.]
2、关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　)
A．磁感应强度跟导线所受的安培力成正比
B．安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直
C．磁感应强度的方向跟安培力的方向相同
D．通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零
B　[磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，跟导线所受的安培力及电流与导线长度均没有关系，故A错误；根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故B正确，C错误；当电流方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，而此时的磁感应强度不为零，故D错误．]
3、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的变化情况分别是(　　)
A．F增大，f减小　　
B．F减小，f增大
C．F与f都增大
D．F与f都减小
C　[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．]
4、带电油滴以水平速度v0垂直进入匀强磁场，恰好做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，重力加速度为g.则下述说法正确的是(　　)
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
A　[油滴水平向右做匀速直线运动，其所受的洛伦兹力必向上且与重力平衡，故带正电荷，其电荷量为q＝，A正确，C、D错误；比荷＝，B错误．]
5、质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理图如图所示．离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零)，经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S1的距离为x，则(　　)
A．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小
B．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大
C．只要x相同，对应的离子质量一定相同
D．只要x相同，对应的离子的电荷量一定相等
B　[粒子在加速电场中做加速运动，由动能定理得qU＝mv2，解得v＝.粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝，解得r＝＝
，则x＝2r＝
；若离子束是同位素，则q相同而m不同，x越大对应的离子质量越大，故A错误，B正确；由x＝
可知，只要x相同，对应的离子的比荷一定相等，离子质量和电荷量不一定相等，故C、D错误．]
6、磁铁的磁性变弱，需要充磁．充磁的方式有两种，图甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，图乙是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源，下列接线正确的是(充磁时应使外加磁场与磁铁的磁场方向相同)(　　)
A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极
B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极
C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极
D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
B　[甲图中，因磁铁在螺线管的内部，应使螺线管内磁感线方向从右向左(左端是N极，右端是S极)，由安培定则可判定，a接电源正极，b接电源负极；乙图中，同理可知，右端是螺线管N极，左端是S极，由安培定则可判定c接电源负极，d接电源正极，B选项正确．]
7、在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是(　　)
A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D
C　[根据左手定则可知A、B、D正确；C图中电流和磁场方向平行，不受安培力，故C错误．]
8、如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”．当电池与铝箔接通时(　　)
A．铝箔条中部向磁铁S极运动
B．铝箔条中部向磁铁N极运动
C．铝箔条中部向下方运动
D．铝箔条中部向上方运动
D　[由题意，可知，通过“天桥”的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，故A、B、C错误，D正确．]
9、如图所示，一个粗糙且足够长的斜面体静止于水平面上，并处于方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块下滑的过程中，斜面体静止不动，下列判断正确的是(　　)
A．滑块受到的摩擦力逐渐增大
B．滑块沿斜面向下做匀加速直线运动
C．滑块最终要离开斜面
D．滑块最终可能静止于斜面上
C　[小滑块带正电，由左手定则判断知，滑块受到的洛伦兹力方向垂直于斜面向上，故垂直于斜面方向：N＋qvB＝mg
cos
θ，平行于斜面方向：mg
sin
θ－f＝ma，其中f＝μN，联立得到f＝μ(mg
cos
θ－qvB)，a＝g
sin
θ－，由于a与v同向，故v增大，f减小，a增加，故A错误，B错误；当洛伦兹力等于重力垂直斜面分力时，支持力为零，此后滑块离开斜面，故C正确，D错误．]
10、(双选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交变电源两极相连接的两个D形金属盒，在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子(电荷量为q、质量为m，不计重力)射出时的动能，则下列方法中可行的是(　　)
A．增大匀强电场间的加速电压
B．减小狭缝间的距离
C．增大磁场的磁感应强度
D．增大D形金属盒的半径
CD　[由qvB＝m，解得v＝.则粒子射出时的动能Ek＝mv2＝，可知动能与加速电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增大粒子的最大动能，故C、D正确，A、B错误．]
11、如图所示，O为正方形ABCD的中点，两根无限长通电直导线PQ、MN与均通过O点(彼此绝缘)且PQ∥AB、MN∥BC，PQ、MN中的电流大小分别为2I和I，方向如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．A、B两点的磁感应强度大小相同
B．B、C两点的磁感应强度大小相同
C．A、B两点的磁感应强度方向相同
D．B、C两点的磁感应强度方向相同
C　[通电无限长直导线周围产生的磁场与距离、电流大小相关，距离相同处的磁感应强度大小相同；相同距离处电流越大，磁场越强．设垂直纸面向里为正，MN导线在A、B、C处的磁感应强度分别为－B1、B1、B1；PQ导线在A、B、C处的磁感应强度分别为－B2、－B2、B2；由PQ的电流是MN的两倍，故B2>B1；故A、B、C处的磁感应强度的矢量和为－(B1＋B2)、－(B2－B1)、B1＋B2.可知A、C两点的磁感应强度大小相同；A、B两点的磁感应强度方向相同．故A、B、D错误，C正确．]
12、如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M.B为铁片，质量为m.当电磁铁通电时，铁片被吸引加速上升，设某时刻铁片的加速度为a，则轻绳上拉力F的大小为多少？
[解析]　本题是磁场和力学的综合题，可通过受力分析，结合牛顿第二定律解决．在铁片B上升的过程中，轻绳上的拉力F大小等于A、C的重力Mg和B对A的引力F′引的和．在铁片B上升的过程中，对B有F引－mg＝ma，所以F引＝mg＋ma.由牛顿第三定律可知B对A的引力F′引与A对B的引力F引大小相等、方向相反，所以F＝Mg＋mg＋ma.
[答案]　Mg＋mg＋ma
13、如图所示，在xOy平面内，y≥0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置．
[解析]　当带电粒子带正电时，轨迹如图中OAC，对粒子，由于洛伦兹力提供向心力，则
qv0B＝meq
\f(v,R)，R＝，T＝
故粒子在磁场中的运动时间t1＝T＝
粒子在C点离开磁场OC＝2R·sin
60°＝
故离开磁场的位置为
当带电粒子带负电时，轨迹如图中ODE所示，同理求得粒子在磁场中的运动时间t2＝T＝
离开磁场时的位置为.
[答案]　　或