2020--2021粤教版物理选修3—1第3章 磁场Word练习含答案

2020--2021粤教版物理选修3—1第3章
磁场Word练习含答案
粤教版选修3--1第三章
磁场
1、(双选)在三维直角坐标系中，电子沿y轴正方向运动，如图所示，则(　　)
A．利用安培定则判定电子运动产生的磁场方向时，大拇指应沿电子的运动方向
B．利用安培定则判定电子运动产生的磁场方向时，大拇指应沿形成的电流方向
C．由电子运动产生的磁场在图示a处的方向沿＋x方向
D．由电子运动产生的磁场在图示a处的方向沿－x方向
2、如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力(　　)
A．竖直向上
B．方向垂直于ad斜向上
C．方向垂直于bc斜向上
D．为零
3、(多选)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为(重力加速度为g)(　　)
A．z轴正方向，tan
θ
B．y轴正方向，
C．z轴负方向，tan
θ
D．沿悬线向下，sin
θ
4、如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移)，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左做加速运动，则在加速运动阶段(　　)
A．a对b的压力不变
B．a对b的压力变大
C．a、b物块间的摩擦力变大
D．a、b物块间的摩擦力不变
5、(双选)两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(　　)
A．若速率相等，则半径必相等
B．若质量相等，则周期必相等
C．若mv大小相等，则半径必相等
D．若动能相等，则周期必相等
6、(多选)关于磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间相互作用的示意图，以下正确的是(　　)
A．磁体?磁场?磁体　
B．磁体?磁场?电流
C．电流?电场?电流
D．电流?磁场?电流
7、如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为(　　)
A．Fa＞Fb＞Fc
B．Fa＝Fb＝Fc
C．Fb＜Fa＜Fc
D．Fa＞Fb＝Fc
8、如图所示，A、B、C三根平行通电直导线质量均为m，通入的电流大小均相等，其中C中的电流方向与A、B中的电流方向反向，A、B放置在粗糙的水平面上，C静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止，重力加速度为g，则A导线受到B导线的作用力大小和方向为(　　)
A．mg，方向由A指向B
B．mg，方向由B指向A
C．mg，方向由A指向B
D．mg，方向由B指向A
9、(多选)如图所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电荷的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施加一个水平向右的初速度v0，以后小球的速度随时间变化的图象可能正确的是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
10、如图所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为(　　)
A．1∶2　　　　　　
B．2∶1
C．∶2
D．∶1
11、如图所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根可能是(　　)
A．a
B．b
C．c
D．都有可能
12、如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离L＝0.4
m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场．现把一个质量m＝0.04
kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为I＝1.5
A时，导体棒恰好静止，g取10
m/s2.已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，求：
(1)磁场的磁感应强度为多大；
(2)若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多大．
13、如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用．求：
(1)磁场的磁感应强度大小；
(2)甲、乙两种离子的比荷之比．
2020--2021粤教版物理选修3—1第3章
磁场Word练习含答案
粤教版选修3--1第三章
磁场
1、(双选)在三维直角坐标系中，电子沿y轴正方向运动，如图所示，则(　　)
A．利用安培定则判定电子运动产生的磁场方向时，大拇指应沿电子的运动方向
B．利用安培定则判定电子运动产生的磁场方向时，大拇指应沿形成的电流方向
C．由电子运动产生的磁场在图示a处的方向沿＋x方向
D．由电子运动产生的磁场在图示a处的方向沿－x方向
BD　[由安培定则知，伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，A错误，B正确．弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．在a点的切线方向沿－x方向，所以C错误，D正确．]
2、如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力(　　)
A．竖直向上
B．方向垂直于ad斜向上
C．方向垂直于bc斜向上
D．为零
D　[由题意可知abcd中电流组成一个封闭的电流，其有效长度为零，所以线框abcd所受安培力的合力为零，选项D正确．]
3、(多选)如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为(重力加速度为g)(　　)
A．z轴正方向，tan
θ
B．y轴正方向，
C．z轴负方向，tan
θ
D．沿悬线向下，sin
θ
BCD　[磁感应强度方向为z轴正方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y轴负方向，直导线不能平衡，故A错误；磁感应强度方向为y轴正方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z轴正方向，根据平衡条件，当BIL刚好等于mg时，细线的拉力为零，B＝，故B正确；磁感应强度方向为z轴负方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y轴正方向，根据平衡条件BIL＝mg
tan
θ，所以B＝tan
θ，故C正确；磁感应强度方向沿悬线向下时，根据左手定则，直导线所受安培力方向垂直于细线斜向上，根据平衡条件：F＝mg
sin
θ，得：B＝，故D正确．]
4、如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移)，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左做加速运动，则在加速运动阶段(　　)
A．a对b的压力不变
B．a对b的压力变大
C．a、b物块间的摩擦力变大
D．a、b物块间的摩擦力不变
B　[a、b整体受总重力、拉力F、向下的洛伦兹力qvB、地面的支持力FN和摩擦力f，竖直方向有FN＝(ma＋mb)g＋qvB，水平方向有F－f＝(ma＋mb)a，f＝μFN.在加速阶段，随着v增大，FN增大，f增大，加速度a减小．对a受力分析，a受重力mag、向下的洛伦兹力qvB、b对a向上的支持力FN′、b对a向左的静摩擦力f′，竖直方向有FN′＝mag＋qvB，水平方向有f′＝maa.随着v的增大，FN′增大，选项A错误，B正确．加速度a在减小，所以a、b物块间的摩擦力变小，选项C、D错误．]
5、(双选)两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(　　)
A．若速率相等，则半径必相等
B．若质量相等，则周期必相等
C．若mv大小相等，则半径必相等
D．若动能相等，则周期必相等
BC　[由r＝，知A错，C对．由T＝知B对．两粒子的动能相等，m不一定相等，周期也不一定相等，D错．]
6、(多选)关于磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间相互作用的示意图，以下正确的是(　　)
A．磁体?磁场?磁体　
B．磁体?磁场?电流
C．电流?电场?电流
D．电流?磁场?电流
ABD　[磁体与磁体间、电流与磁体间、电流与电流间的相互作用都是通过磁场来传递的．选项A、B、D正确．]
7、如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为(　　)
A．Fa＞Fb＞Fc
B．Fa＝Fb＝Fc
C．Fb＜Fa＜Fc
D．Fa＞Fb＝Fc
D　[设a、b两棒的长度分别为La和Lb，c的直径为d.
由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b、c三棒所受的安培力大小分别为：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；
c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等，则有Fc＝BId；
因为La＞d，则有Fa＞Fb＝Fc.故D正确．]
8、如图所示，A、B、C三根平行通电直导线质量均为m，通入的电流大小均相等，其中C中的电流方向与A、B中的电流方向反向，A、B放置在粗糙的水平面上，C静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止，重力加速度为g，则A导线受到B导线的作用力大小和方向为(　　)
A．mg，方向由A指向B
B．mg，方向由B指向A
C．mg，方向由A指向B
D．mg，方向由B指向A
A　[导线C受重力，A、B对C的作用力，如图所示：
由题意可知FAC＝FBC
由几何关系得2FACcos
30°＝mg
解得FAC＝mg
由于三根通电导线电流相等，距离相等，所以各导线间安培力大小相等，所以FAB＝FAC＝mg
同向电流相吸异向电流相斥可判断A导线受到B导线的作用力方向由A指向B，故A正确，B、C、D错误．]
9、(多选)如图所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电荷的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施加一个水平向右的初速度v0，以后小球的速度随时间变化的图象可能正确的是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
ACD　[给小球施加一个水平向右的初速度，小球将受到向上的洛伦兹力，还受重力、可能有向后的滑动摩擦力；若重力小于洛伦兹力，小球受到向下的弹力，则受到摩擦力，做减速运动，洛伦兹力减小，当洛伦兹力等于重力时，做匀速运动，故C正确；若重力大于洛伦兹力，小球受到向上的弹力，则受到摩擦力，将做减速运动，随洛伦兹力的减小，支持力变大，摩擦力变大，加速度逐渐变大，最后速度为零，故D正确；若洛伦兹力等于小球的重力，小球将做匀速直线运动，故A正确．]
10、如图所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为(　　)
A．1∶2　　　　　　
B．2∶1
C．∶2
D．∶1
C　[设带电粒子在P点时初速度为v1，从Q点穿过铝板后速度为v2，则Ek1＝mv，Ek2＝mv；由题意可知Ek1＝2Ek2，即mv＝mv，则＝.由洛伦兹力提供向心力，即qvB＝，得B＝，由题意可知＝，所以＝＝，故C正确．]
11、如图所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根可能是(　　)
A．a
B．b
C．c
D．都有可能
A　[b、c肯定是有磁性，不然不会相互排斥，c被排斥，说明b、c磁性相反，b要是没有磁性，a也不会向b这边偏，只能是a没有磁性．]
12、如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离L＝0.4
m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场．现把一个质量m＝0.04
kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为I＝1.5
A时，导体棒恰好静止，g取10
m/s2.已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，求：
(1)磁场的磁感应强度为多大；
(2)若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多大．
[解析]　(1)导体棒受力如图甲所示，建立直角坐标系如图
根据平衡条件得F安－mgsin
37°＝0
而F安＝BIL
解得B＝0.4
T.
(2)导体棒受力如图乙所示，建立直角坐标系如图
根据牛顿第二定律得
mgsin
37°－F安′cos
37°＝ma
而F安′＝BIL
联立解得a＝1.2
m/s2
即导体棒的加速度大小为1.2
m/s2，方向沿斜面向下．
[答案]　(1)0.4
T　(2)1.2
m/s2
13、如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用．求：
(1)磁场的磁感应强度大小；
(2)甲、乙两种离子的比荷之比．
[解析]　(1)甲离子经过电场加速，据动能定理有q1U＝m1v
在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有q1v1B＝m1eq
\f(v,R1)
由几何关系可得R1＝
联立方程解得B＝
(2)乙离子经过电场加速，同理有q2U＝m2v
q2v2B＝m2eq
\f(v,R2)
R2＝
联立方程可得∶＝1∶4.
[答案]　(1)　(2)1∶4