2020—2021物理(人教)选修3—1第三章 磁场含答案
人教选修3—1第三章 磁场
1、在做“奥斯特实验”时,下列操作中现象最明显的是( )
A.沿导线方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上
B.垂直导线方向放置磁针,使磁针在导线的正下方
C.导线沿南北方向放置在磁针的正上方
D.导线沿东西方向放置在磁针的正上方
2、(双选)下列关于磁场的说法正确的是( )
A.磁场最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用
B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的,是人们假想出来的一种物质
C.磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D.磁场的存在与否决定于人的思想,想其有则有,想其无则无
3、下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中,不正确的是( )
A.电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B.电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C.磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D.磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同
思路点拨:
4、(双选)如图所示,在与直导线垂直的平面上放置几个小磁针。将开关S断开或闭合,观察小磁针并记录现象。下图中能准确反应俯视整个装置时电流方向及小磁针指向的是(小磁针N极涂黑)( )
A B C D
5、如图所示,将通电直导线AB用丝线悬挂在电磁铁的正上方,直导线可自由转动,则接通开关S的瞬间( )
A.A端向上运动,B端向下运动,悬线张力不变
B.A端向下运动,B端向上运动,悬线张力不变
C.A端向纸外运动,B端向纸内运动,悬线张力变小
D.A端向纸内运动,B端向纸外运动,悬线张力变大
6、(双选)如图所示,质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v0开始运动。已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场,则以下关于小物块的受力及运动的分析中,正确的是( )
A.若物块带正电,可能受两个力,做匀速直线运动
B.若物块带负电,可能受两个力,做匀速直线运动
C.若物块带正电,一定受四个力,做减速直线运动
D.若物块带负电,一定受四个力,做减速直线运动
7、(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
8、如图所示,在边长为a的正三角形区域内存在着方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以某一速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°。若粒子能从AB边穿出磁场,且粒子在磁场中运动的过程中,到AB边有最大距离,则v的大小为( )
A. B.
C. D.
*9、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.mg*10、关于磁感应强度B=和电场强度E=,下列说法中正确的是( )
A.一小段通电直导线在某处不受磁场力作用,说明此处一定无磁场
B.一试探电荷在某处不受电场力作用,说明此处一定无电场
C.一小段通电导线在磁场中所受磁场力越大,说明此处的磁场越强
D.磁感应强度的方向与该处一小段通电导线所受磁场力的方向可能相同
*11、如图所示,矩形线圈abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α=53°,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,回路面积为S,磁感应强度为B,则通过线框的磁通量为( )
A.BS B.0.8BS
C.0.6BS D.0.75BS
*12、如图所示,在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°,此时悬线的张力为F。若圆环通电,使悬线的张力刚好为零,则环中电流大小和方向是( )
A.电流大小为,电流方向沿顺时针方向
B.电流大小为,电流方向沿逆时针方向
C.电流大小为,电流方向沿顺时针方向
D.电流大小为,电流方向沿逆时针方向
*13、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
14、如图所示,正方形线圈abcO边长为0.8 m,匀强磁场沿x轴正向,B=0.2 T,线圈在图示位置绕Oz轴转过60°的过程中,穿过线圈的磁通量变化了多少?
15、质量为m、带电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:
(1)电场强度的大小,该带电粒子带何种电荷?
(2)磁感应强度的大小。
2020—2021物理(人教)选修3—1第三章 磁场含答案
人教选修3—1第三章 磁场
1、在做“奥斯特实验”时,下列操作中现象最明显的是( )
A.沿导线方向放置磁针,使磁针在导线的延长线上
B.垂直导线方向放置磁针,使磁针在导线的正下方
C.导线沿南北方向放置在磁针的正上方
D.导线沿东西方向放置在磁针的正上方
C [根据右手螺旋定则,导线一侧的磁场方向大体与导线垂直,为了使现象明显,应该将小磁针放置在导线一侧,且平行导线方向放置小磁针。又由于小磁针只能在水平面内转动,所以应该将小磁针放置在导线下方或上方,即将小磁针和导线放置在同一竖直面内,而不能将小磁针和导线放置在同一水平面内。由于地球的磁场是沿南北方向的,为了使实验现象明显,应该使电流的磁场不沿南北方向,最好沿与南北方向夹角最大的东西方向,所以应在南北方向放置导线,故选C。]
2、(双选)下列关于磁场的说法正确的是( )
A.磁场最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用
B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的,是人们假想出来的一种物质
C.磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D.磁场的存在与否决定于人的思想,想其有则有,想其无则无
AC [磁场虽看不见、摸不着,但其是客观存在的,不随人的意志而转移,它是一种特殊的物质形态,最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用。]
3、下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中,不正确的是( )
A.电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B.电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C.磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D.磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同
思路点拨:
A [电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向,磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向。故只有A项错误。]
4、(双选)如图所示,在与直导线垂直的平面上放置几个小磁针。将开关S断开或闭合,观察小磁针并记录现象。下图中能准确反应俯视整个装置时电流方向及小磁针指向的是(小磁针N极涂黑)( )
A B C D
AD [无电流时,地磁场的方向为由南极到北极,小磁针的N极指向北极,故A正确,B错误。有电流时电流的磁场为逆时针方向(由上向下看),则上边的磁针左边为N极,故C错误,D正确。]
5、如图所示,将通电直导线AB用丝线悬挂在电磁铁的正上方,直导线可自由转动,则接通开关S的瞬间( )
A.A端向上运动,B端向下运动,悬线张力不变
B.A端向下运动,B端向上运动,悬线张力不变
C.A端向纸外运动,B端向纸内运动,悬线张力变小
D.A端向纸内运动,B端向纸外运动,悬线张力变大
D [
当开关S接通时,根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图所示,由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内,B端受力指向纸外,故导线将转动,由特殊位置法知当导线转到与磁感线垂直时,整个导线受到的磁场力方向竖直向下,故悬线张力变大,D正确。]
6、(双选)如图所示,质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v0开始运动。已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场,则以下关于小物块的受力及运动的分析中,正确的是( )
A.若物块带正电,可能受两个力,做匀速直线运动
B.若物块带负电,可能受两个力,做匀速直线运动
C.若物块带正电,一定受四个力,做减速直线运动
D.若物块带负电,一定受四个力,做减速直线运动
AD [小物块带正电,则受到的洛伦兹力竖直向上,如果洛伦兹力小于重力,则小物块还会受到支持力和摩擦力,做变减速运动,如果洛伦兹力恰好等于重力,则小物块只受这两个力而做匀速直线运动,故A符合题意,C不符合题意;若小物块带负电,洛伦兹力竖直向下,小物块受四个力作用而做减速运动,故B不符合题意,D符合题意。]
7、(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。]
8、如图所示,在边长为a的正三角形区域内存在着方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以某一速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°。若粒子能从AB边穿出磁场,且粒子在磁场中运动的过程中,到AB边有最大距离,则v的大小为( )
A. B.
C. D.
C [
从AB边以v射出的粒子符合题意的运动轨迹如图所示。由图知:2R=OB·cos 30°,OB=,又有Bqv=得v=。]
*9、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。]
*10、关于磁感应强度B=和电场强度E=,下列说法中正确的是( )
A.一小段通电直导线在某处不受磁场力作用,说明此处一定无磁场
B.一试探电荷在某处不受电场力作用,说明此处一定无电场
C.一小段通电导线在磁场中所受磁场力越大,说明此处的磁场越强
D.磁感应强度的方向与该处一小段通电导线所受磁场力的方向可能相同
B [一小段通电导线在某处不受磁场力,可能是由于导线与磁场平行,而该处磁感应强度不为零,故A错误;由F=qE知试探电荷在某处不受电场力,该处电场强度一定为零,故B正确;磁感应强度的定义公式B=适用的前提条件是电流元方向与磁场方向垂直,故不能说明一小段通电导线在磁场中所受磁场力越大,此处的磁场越强,故C错误;根据左手定则,磁感应强度的方向与该处一小段通电导线所受磁场力的方向一定垂直,故D错误。]
*11、如图所示,矩形线圈abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α=53°,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,回路面积为S,磁感应强度为B,则通过线框的磁通量为( )
A.BS B.0.8BS
C.0.6BS D.0.75BS
B [矩形线圈abcd水平放置,匀强磁场方向与水平方向成α角向上,因此可将磁感应强度沿水平方向与竖直方向分解,所以By=B sin 53°=0.8B,则穿过矩形线圈的磁通量是Φ=ByS=0.8BS,故A、C、D错误,B正确。]
*12、如图所示,在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°,此时悬线的张力为F。若圆环通电,使悬线的张力刚好为零,则环中电流大小和方向是( )
A.电流大小为,电流方向沿顺时针方向
B.电流大小为,电流方向沿逆时针方向
C.电流大小为,电流方向沿顺时针方向
D.电流大小为,电流方向沿逆时针方向
A [要使悬线拉力为零,则圆环通电后受到的安培力方向向上,根据左手定则可以判断,电流方向应沿顺时针方向,根据力的平衡:F=BI·R,解得:I=,故A项正确。]
*13、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。]
14、如图所示,正方形线圈abcO边长为0.8 m,匀强磁场沿x轴正向,B=0.2 T,线圈在图示位置绕Oz轴转过60°的过程中,穿过线圈的磁通量变化了多少?
[解析] 由题意,初磁通量
Φ1=BS sin 0°=0
末磁通量
Φ2=BS sin 60°=0.2×0.82×Wb
=0.064 Wb≈0.11 Wb
所以ΔΦ=Φ2-Φ1=0.11 Wb。
[答案] 0.11 Wb
15、质量为m、带电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:
(1)电场强度的大小,该带电粒子带何种电荷?
(2)磁感应强度的大小。
[解析] (1)微粒做匀速直线运动,所受合力必为零,微粒受重力mg,电场力qE,洛伦兹力qvB,由此可知,微粒带正电,受力如图所示,qE=mg,则电场强度E=。
(2)由于合力为零,则qvB=mg,
所以B=。
[答案] (1) 正电荷 (2)