2020--2021人教物理选修3—1第3章 磁场Word练习含答案

2020--2021人教物理选修3—1第3章
磁场Word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、在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20
cm、通电电流I＝0.5
A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0
N，其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为(　　)
A．零
B．10
T，方向竖直向上
C．0.1
T，方向竖直向下
D．10
T，方向肯定不沿竖直向上的方向
3、在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(　　)
A．b、d两点的磁感应强度相同
B．a、b两点的磁感应强度大小相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
4、一长直导线穿过金属环中心，而且垂直金属圆环平面，导线上的电流I1和圆环中电流I2的方向如图所示，那么金属圆环受到的磁场力(　　)
A．不受磁场力的作用
B．垂直金属环平面向右
C．沿着圆环半径向内
D．沿着圆环半径向外
5、如图所示的各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)
A　　　　B　
　C　　　D
6、如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场。匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是(　　)
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
7、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
8、下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是(　　)
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁感线是磁场中客观存在的线
C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极
D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
9、如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小(　　)
A．F＝BId
B．F＝BId
sin
θ
C．F＝
D．F＝BId
cos
θ
10、有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是(　　)
A．做匀速直线运动
B．做匀加速直线运动
C．做匀减速直线运动
D．做往复的周期运动
11、在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则(　　)
A．粒子的速率加倍，周期减半
B．粒子的速率不变，轨道半径加倍
C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的
D．粒子的速率不变，周期减半
12、如图所示，AB为水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB，当CD竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将如何变化？
13、如图所示，一带电荷量为2.0×10－9
C、质量为1.8×10－16
kg的粒子，在直线上一点O沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过1.5×10－6s后到达直线上另一点P，求：
(1)粒子做圆周运动的周期；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)若O、P之间的距离为0.1
m，则粒子的运动速度多大？
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、在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20
cm、通电电流I＝0.5
A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0
N，其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为(　　)
A．零
B．10
T，方向竖直向上
C．0.1
T，方向竖直向下
D．10
T，方向肯定不沿竖直向上的方向
D　[导体受到的是最大磁场力F＝1.0
N，可判知导体与磁场方向垂直，由B＝解得B＝10
T。
由于磁场力的方向是竖直向上的，故可判定磁场的方向一定不会竖直向上，因为二者是互相垂直的关系，方向可有多种情况。撤走导线后，P处的磁感应强度不变，仍为10
T。故正确答案为D。]
3、在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(　　)
A．b、d两点的磁感应强度相同
B．a、b两点的磁感应强度大小相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
C　[如图所示，
由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误。a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确。]
4、一长直导线穿过金属环中心，而且垂直金属圆环平面，导线上的电流I1和圆环中电流I2的方向如图所示，那么金属圆环受到的磁场力(　　)
A．不受磁场力的作用
B．垂直金属环平面向右
C．沿着圆环半径向内
D．沿着圆环半径向外
A　[在图中，磁场源为通电导线I1的电流，根据安培定则可知其产生的磁场的磁感线是绕着直导线的同心圆，其磁场方向与导线I2平行，则受力对象I2所受的安培力为零。]
5、如图所示的各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)
A　　　　B　
　C　　　D
B　[根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向向下，A错误，B正确。C、D中都是v∥B，F＝0，C、D错误。]
6、如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场。匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是(　　)
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
D　[因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，选项A正确。在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知选项B正确。再由qE＝qvB有v＝，选项C正确。在磁感应强度为B0的匀强磁场中R＝所以＝，选项D错误。]
7、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。]
8、下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是(　　)
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁感线是磁场中客观存在的线
C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极
D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
A　[磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟。在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极。故只有A正确。]
9、如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小(　　)
A．F＝BId
B．F＝BId
sin
θ
C．F＝
D．F＝BId
cos
θ
C　[棒MN在磁场中有效电流的长度L＝，则F＝BIL＝，C正确。]
10、有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是(　　)
A．做匀速直线运动
B．做匀加速直线运动
C．做匀减速直线运动
D．做往复的周期运动
A　[因为此时B∥v，所以电子受到的洛伦兹力为零，故选项A正确。]
11、在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则(　　)
A．粒子的速率加倍，周期减半
B．粒子的速率不变，轨道半径加倍
C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的
D．粒子的速率不变，周期减半
D　[因为洛伦兹力对运动电荷不做功，所以速率不变，由轨道半径公式r＝和周期公式T＝可判断，选项D正确。]
12、如图所示，AB为水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB，当CD竖直向上平移时，电流产生的磁场穿过圆的磁通量将如何变化？
[解析]　导线CD周围的磁场是以CD上的点为圆心的一系列同心圆，由于CD∥AB且CD与AB在同一竖直平面内，因而CD产生的磁场在AB两侧对称地从一边穿入而从另一边穿出，穿过圆的总磁通量为0。当CD向上平移时，对称特征不变，穿过圆的磁通量仍为0。
[答案]　不变
13、如图所示，一带电荷量为2.0×10－9
C、质量为1.8×10－16
kg的粒子，在直线上一点O沿与直线夹角为30°方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过1.5×10－6s后到达直线上另一点P，求：
(1)粒子做圆周运动的周期；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)若O、P之间的距离为0.1
m，则粒子的运动速度多大？
[解析]　(1)作出粒子轨迹，如图所示，由图可知粒子由O到P的大圆弧所对的圆心角为300°，则＝
周期T＝t＝×1.5×10－6
s＝1.8×10－6
s。
(2)由于粒子做圆周运动所需的向心力为洛伦兹力，得Bqv＝，所以
B＝＝ω＝＝
T＝0.314
T。　
(3)由几何知识可知，半径R＝OP＝0.1
m
故粒子的速度
v＝＝m/s＝3.49×105
m/s。
[答案]　(1)1.8×10－6
s　(2)0.314
T
(3)3.49×105
m/s