2021年高中物理 第三章 磁场章末检测(B)新人教版选修3-1

第三章磁场本卷分第1卷(选择题)和第2卷(非选择题)两局部。

总分为100分，时间90分钟。

第1卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每一小题4分，共40分，在每一小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2019·师大附中高二上学期期末)如下列图为电流天平，可用来测定磁感应强度。

天平的右臂上挂有一匝数为N的矩形线圈，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当线圈中通有电流I(方向如图)时，发现天平的左端低右端高，如下哪些调节方案可以使天平平衡( A )A．减小电流I大小B．增长线框的宽度LC．增大左盘砝码的质量D．增加线圈的匝数N解析：天平左端低右端高需减小左盘砝码的质量，应当选项C错误；由题图可判右臂下端线圈受到的安培力方向竖直向上，其大小为F＝NBIL，要使天平平衡需减小F，应当选项A 正确，BD错误。

2．(2019·浙江省绍兴一中高二上学期期末)法拉第电动机原理如下列图。

条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。

一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。

电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。

从上往下看，金属杆( D )A．向左摆动B．向右摆动C．顺时针转动D．逆时针转动解析：接通电路，有向上的电流通过金属杆，金属杆处在磁铁的磁场中，受到安培力作用，根据左手定如此得知，安培力方向与金属杆垂直向里，使金属杆以磁铁棒为轴逆时针转动。

选项ABC 错误，D 正确。

3．(2019·某某乌鲁木齐七十中高二上学期期末)如下列图，有一倾角为30°的光滑斜面，匀强磁场垂直斜面，匀强电场沿斜面向上并垂直斜面底边。

一质量为m 、带电荷量为q 的小球，以速度v 在斜面上做半径为R 的匀速圆周运动。

如此( B )A ．带电粒子带负电B ．匀强磁场的磁感应强度大小B ＝mv qRC ．匀强电场的场强大小为E ＝mg qD ．带电粒子在运动过程中机械能守恒解析：小球恰在斜面上做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，电场力与重力沿着斜面的分力相平衡，故粒子带正电，故A 错误；由上分析，根据牛顿第二定律得qvB ＝m v 2R ，得到，B ＝mvqR ，重力沿斜面向下的分力与电场力平衡时，如此有Eq ＝mg sin θ得到，E ＝mg sin θq，故B 正确，C 错误。

2021年高中物理磁场综合检测新人教版选修3-1一、选择题(本大题共8个小题，每小题6分．在每小题给出的四选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．(xx·大庆一中高二检测)空间存在一匀强磁场B，其方向垂直纸面向里，另有一个点电荷＋Q的电场，如图1所示，一带电－q的粒子以初速度v0从某处垂直电场、磁场方向入射，初位置到点电荷的距离为r，则粒子在电磁场中的运动轨迹不可能为( )图1A．以点电荷＋Q为圆心，以r为半径的在纸平面内的圆周B．开始阶段在纸面内向右偏转的曲线C．开始阶段在纸面内向左偏转的曲线D．沿初速度v0方向的直线【解析】当电场力大于洛伦兹力时，如果电场力和洛伦兹力的合力刚好提供向心力，选项A正确；如果电场力大于洛伦兹力，选项C正确；当电场力小于洛伦兹力时，选项B 正确．由于电场力方向变化，合力方向不会总与v0方向在一条直线上，故选项D不可能．【答案】 D2．(xx·吉林一中高二检测)如图2所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B1＝2B2，一带电＋q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点( )图2A.2πm qB 1B.2πmqB 2C.2πm qB 1＋B 2D.πm qB 1＋B 2【解析】 粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，由周期公式T ＝2πmqB知，粒子从O 点进入磁场到再一次通过O 点的时间t ＝2πm qB 1＋πm qB 2＝2πm qB 2，所以B 选项正确．【答案】 B3．如图3所示，在x ＞0，y ＞0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面向里，大小为B ，现有一质量为m ，电荷量为q 的带电粒子，从x 轴上到原点的距离为x 0的P 点，以平行于y 轴的初速度射入此磁场．在磁场作用下沿垂直于y 轴的方向射出磁场．不计重力的影响，则由这些条件( )图3A ．不能确定粒子通过y 轴时的位置B ．不能确定粒子速度的大小C ．不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D ．以上三个判断都不对【解析】 由于带电粒子垂直于OP 射入磁场，垂直于y 轴射出磁场，由此知坐标原点O 即为运动轨迹的圆心，因此射出磁场的位置Oy ＝x 0，由R ＝mv qB 可求出速度v ＝qBx 0m，所以时间t ＝14T ＝14·2πm qB ＝πm2qB，由此知应选D.【答案】 D4．(xx·厦门一中检测)半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出．∠AOB ＝120°，如图4所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )图4A.2π3v 0 B.23π3v 0 C.π3v 0 D.3πr 3v 0【解析】 从弧AB 所对圆心角θ＝60°，知t ＝16T ＝πm3qB ，但题中已知条件不够，没有此项选择，另想办法找规律表示t .由匀速圆周运动t ＝AB /v 0.从图中分析有R ＝3r ，则：AB ＝R ·θ＝3r ×π3＝33πr ，则t ＝AB /v 0＝3πr3v 0. 【答案】 D5．(xx·福州一中高二检测)如图5所示，在屏MN 的上方有磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．P 为屏上的一小孔．PC 与MN 垂直．一群质量为m 、带电荷量为－q 的粒子(不计重力)，以相同的速率v ，从P 处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B 垂直的平面内，且散开在与PC 夹角为θ的范围内．则在屏MN 上被粒子打中的区域的长度为( )图5A.2mvqBB.2mv cos θqB C.2mv 1－sin θqBD.2mv 1－cos θqB【解析】 能打到的范围中最远点为2R 处，其中R 为轨迹半径，R ＝mv qB，最近点为2R cosθ处，所以总长度L ＝2R －2R cos θ＝2mv1－cos θqB.【答案】 D6．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力作用的是( )【解析】 由于A 、B 、D 各项中电流方向与磁场方向不平行，而C 项中平行，由此得选项A 、B 、D 正确．【答案】 ABD7．圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c ，以不同的速率沿着AO 方向对准圆心O 射入磁场，其运动轨迹如图6所示．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )图6A ．a 粒子速率最大B ．c 粒子速率最大C ．a 粒子在磁场中运动的时间最长D ．它们做圆周运动的周期T a ＜T b ＜T c【解析】 由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，根据qvB ＝m v 2r，可得：r ＝mv qB ，当速度越大时、轨道半径越大，选项A 错误、B 正确；由于T ＝2πm qB 及t ＝θ2π×T 可知，三粒子运动周期相同，a 在磁场中运动的偏转角最大，对应时间最长，选项C 正确、D 错误．【答案】 BC8．如图7所示，在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足( )图7A ．B ＝mg sin αIL ，方向垂直斜面向上 B ．B ＝mg sin αIL ，方向垂直斜面向下 C ．B ＝mg tan αIL ，方向竖直向下 D ．B ＝mgIL，方向水平向左 【解析】 当磁场方向垂直斜面向上时，安培力沿斜面向下，导体棒不可能静止在斜面上，故选项A 错误；当磁场方向垂直斜面向下时，mg sin α＝BIL ，B ＝mg sin αIL，故选项B 正确；当磁场方向竖直向下时，mg tan α＝BIL ，即B ＝mg tan αIL，故选项C 正确；当磁场方向水平向左时，mg ＝BIL 得B ＝mgIL，故选项D 正确． 【答案】 BCD二、非选择题(本题共4小题，共52分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9．(12分)如图8所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m ，质量为6×10－2kg 的通电直导线，电流强度I ＝1 A ，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T ，方向竖直向上的磁场中，设t ＝0时，B ＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g 取10 m/s 2)图8【解析】 斜面对导线的支持力为零时导线的受力如右图所示． 由平衡条件F T cos 37°＝F ①F T sin 37°＝mg ②由①②解得：F ＝mgtan 37°代入数值得：F ＝0.8 N 由F ＝BIL 得：B ＝F IL ＝0.81×0.4T ＝2 T. B 与t 的变化关系为B ＝0.4 t ．解得t ＝5 s.【答案】 5 s10．(12分)如图9所示，在半径R 的圆形区域内，分布着磁感应强度大小为B 的匀强磁场．在圆心处发射一个运动方向与磁场垂直的电子，电子质量m ，电荷量e .求这个电子要穿离此磁场区域应具有的最小动能．图9【解析】 电子刚好不穿离磁场区域条件是其轨迹正好和圆相切，故电子运动的半径r ＝12R ，① 电子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供即evB ＝mv 2r②而动能E k ＝12mv 2③三式联立可得E k ＝e 2B 2R 28m.【答案】 e 2B 2R 28m11．(14分)(xx·郑州一中高二检测)质量为m ，电荷量为q 的带负电粒子自静止开始，经M 、N 板间的电场加速后，从A 点垂直于磁场边界射入宽度为d 的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L ，如图10所示．已知M 、N 两板间的电压为U ，粒子的重力不计．图10(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)； (2)求匀强磁场的磁感应强度B .【解析】 (1)作粒子经电场和磁场中的轨迹图，如图(2)设粒子在M 、N 两板间经电场加速后获得的速度为v ，由动能定理得：qU ＝12mv 2①粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r ，则：qvB ＝m v 2r②由几何关系得：r 2＝(r －L )2＋d 2③ 联立求解①②③式得： 磁感应强度B ＝2LL 2＋d 22mUq.【答案】 (1)轨迹图见解析 (2)2LL 2＋d 22mUq12．(14分)一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子从x 轴上的P (a,0)点以速度v 沿与x 正方向成60°角的方向射入第Ⅰ象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y 轴射出第Ⅰ象限(如图11所示)求：图11(1)射出点的坐标； (2)匀强磁场的磁感应强度； (3)带电粒子在磁场中运动的时间．【解析】 (1)过P 作v 的垂线交y 轴于点O ′，则O ′为圆心，可得r ＝O ′P ＝OPsin 60°＝a 32＝2a 3所以OO ′＝r cos 60°＝a3射出点坐标为(0，3a )．(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力qvB ＝m v 2r得B ＝mv qr ＝3mv 2aq. (3)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T ＝2πmqB，弧所对的圆心角θ＝23π粒子在磁场中运动的时间 t ＝θ2πT ＝23π2π·2πm qB ＝43πa9v . 【答案】 (1)(0，3a ) (2)3mv 2aq (3)43πa9v31504 7B10 笐32843 804B 聋23998 5DBE 嶾39094 98B6 颶23105 5A41婁Y3(-$28101 6DC5 淅35522 8AC2 諂.27485 6B5D 歝32928 80A0 肠。

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高中人教版物理选修3—1第三章第一节磁现象和磁场同步测试一、单选题（共11题;共22分）1。

如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（）A. 全向里B. 全向外C。

a向里，b、c向外D。

a、c向外，b向里2.下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是( ）A。

B。

C。

D。

3。

如图通电螺线管的旁边有一可自由转动的小磁针，当充以如箭头方向所示的电流时，小磁针的N极将指向图中的A. 上方 B. 下方C。

左方D。

右方4.如图所示，带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（）A. N极竖直向上B。

N极竖直向下 C. N极沿轴线向左D。

N极沿轴线向右5.有关磁场、磁现象的描述，说法正确的是（）A. 除永久磁铁的磁场外，其他磁场都是由运动电荷产生的B。

磁场的方向就是磁极受力的方向C. 一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场D. 电流间的相互作用是通过磁场来发生的6。

磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说,其原因是（）A。

分子电流消失B. 分子电流的取向变得大致相同C. 分子电流的取向变得杂乱 D. 分子电流的强度减弱7.下列各图中，已标出电流I、磁感应强度B的方向，其中符合安培定则的是（) A。

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第三章磁场章末综合检测一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分，共30分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．关于磁通量，正确的说法有（)A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C．磁通量大，磁感应强度不一定大D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大解析：磁通量是标量，大小与B、S及放置角度均有关，只有C项说法完全正确．答案：C2．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在条形磁体N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。

在这个过程中，线圈中的磁通量( ）A．是增加的B．是减少的C．先增加,后减少D．先减少，后增加解析：要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情况，就必须知道条形磁体的磁极附近磁感线的分布情况．线圈位于位置Ⅱ时，磁通量为零,故线圈中磁通量是先减少,后增加的．答案:D3。

如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b 两点，棒的中部处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力．为了使拉力等于零，可以( )A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向解析：首先对MN进行受力分析，受竖直向下的重力G,受两根软导线的竖直向上的拉力和竖直向上的安培力．处于平衡时有2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0,应增大安培力BIL,所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大．答案:C4．如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中,有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心,a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点,c点为最低点,Ob沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是（）A．当小球运动的弧长为圆周长的错误!时，洛伦兹力最大B．当小球运动的弧长为圆周长的12时,洛伦兹力最大C．小球从a点运动到b点，重力势能减小，电势能增大D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小解析:将电场力与重力合成，合力方向斜向左下方与竖直方向成45°角，把电场与重力场看成一个等效场，其等效最低点在点b、c之间，小球从b点运动到c点，动能先增大后减小，且在等效最低点的速度和洛伦兹力最大，则A、B两项错,D项正确；小球从a点到b点，电势能减小,则C项错．答案：D5．如图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，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°.若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场的大小B需满足（）A．B＞错误!B．B＜错误!2018-2019学年高中物理第三章磁场章末综合检测新人教版选修3-1C．B＞错误!D．B＜错误!解析：粒子刚好达到C点时，其运动轨迹与AC相切，则粒子运动的半径为r0＝错误!a。

《磁场》检测题一、单选题1．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MN 所受安培力大小为( )A ．F ＝BIdB ．F ＝sin BIdC ．F ＝BId sin θD ．F ＝BId cos θ2．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子（正电子质量和电量与电子大小相等，电性相反）分别以相同速度沿与x 轴成60°角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（ ）A ．1∶2B ．2∶1C ．1D ．1∶13．如图，一质子以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则A ．若电子以相同速度v 射入该区域，将会发生偏转B ．若质子的速度v ′＜v ，它将向下偏转而做类似的平抛运动C ．若质子的速度v ′＞v ，它将向上偏转，其运动轨迹是圆弧线D ．无论何种带电粒子（不计重力），只要都以速度v 射入都不会发生偏转4．如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°．一电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出。

电子质量为m 、电荷量为e ，不计电子重力，下列说法正确的是（ ）A ．磁场方向垂直纸面向里 B．磁感应强度大小为3eRC．电子在磁场中的运动时间为3RvD ．若电子速率变为3v，仍要从C 点射出，磁感应强度大小应变为原来的3倍5．如图所示，两根长直通电导线互相平行，电流方向相同。

它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 处，且A 、B 两点处于同一水平面上。

两通电电线在C 处的磁场的磁感应强度的值都是B ，则C 处磁场的总磁感应强度的大小和方向是( )A ．B 竖直向上 B ．B 水平向右 C水平向右 D竖直向上 6．如图所示，总长为L 、通有电流I 的导线，垂直磁场方向置于宽度为x 、磁感应强度为B 的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为( )A ．BILB ．BIxC ．BI(L －x)D ．BI(L ＋x)7．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水．如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看( )A ．液体将顺时针旋转B ．液体将逆时针旋转C ．若仅调换N 、S 极位置，液体旋转方向不变D ．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变8．M 点是位于圆形匀强磁场边界的一个粒子源，可以沿纸面向磁场内各个方向射出带电荷量为q 、质量为m 、速度大小相同的粒子，如图所示。

2020-2021学年高二人教版选修3—1物理单元测试卷第三章磁场B 卷1.如图，在磁感应强度大小为0B 的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l 。

在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零。

如果让P 中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的大小为( )A ．0B 0C 0D ．02B2.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流电极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，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的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )A ．增大匀强电场间的加速电压B ．减小磁场的磁感应强度C．减小狭缝间的距离D．增大D形金属盒的半径3.如图所示,一段导线abcd弯成半径为R、圆心角为90︒的部分扇形形状,置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R,流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.则abcd导段ab和cd的长度均为2线受到的安培力的方向和大小为( )A.方向沿纸面向上,B.方向沿纸面向上,C.方向沿纸面向下,D.方向沿纸面向下,4.世界上多数新建和改建的重离子加速器是回旋加速器。

如图所示，回旋加速器的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，在两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速，则（）A.加速器可以同时加速氢离子和α粒子，且氢离子获得的最大动能较大B.电场和磁场交替加速带电粒子C.加速比荷较大的带电粒子所需的交流电源的周期一定较大D.增大加速电场的电压，其余条件不变，带电粒子在D形盒中运动的总时间变短5.图中a b c d、、、为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A．向上B．向下C．向左D．向右6.如图所示，平面直角坐标系xOy的x轴上固定一带负电的点电荷A，一带正电的点电荷B绕A在椭圆轨道上沿逆时针方向运动，椭圆轨道的中心在O点，1234P P P P、、、为椭圆轨道与坐标轴的交点。

2020—2021高中物理人教选修3—1第三章磁场章末练及答案人教选修3—1第三章磁场1、(双选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()甲乙丙A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的2、关于地磁场，下列叙述正确的是()A．地球的地磁两极和地理两极重合B．我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极C．地磁的北极与地理的南极重合D．地磁的北极在地理的南极附近3、(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4、关于磁通量，下列说法中正确的是()A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感应强度越大C．穿过某一面积的磁通量为零，则该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度5、(双选)通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内，如图所示，ab 边与MN平行。

关于MN的磁场对线框的作用力，下列说法正确的是()A．线框有两条边所受到的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相等C．线框所受的安培力的合力方向向左D．线框所受的安培力的合力方向向右6、在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会()A．向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转7、质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为R p和Rα，周期分别为T p和Tα。

第三章测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。

其中第1~5题为单选题;第6~8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.下列关于电场和磁场的说法正确的是()A.电场线和磁感线都是封闭曲线B.电场线和磁感线都是不封闭曲线C.通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用D.电荷在电场中一定受到静电力的作用,电场线不是封闭曲线,选项A、 B错误;当通电导线与磁场方向平行时,不受磁场力的作用,但电荷在电场中一定受到静电力的作用,选项C错误,选项D正确。

2.如图所示,ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时小磁针和直导线在同一竖直平面内,当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N极垂直纸面向里转动,则两导线中的电流方向()A.一定都向上B.一定都向下C.ab中电流向下,cd中电流向上D.ab中电流向上,cd中电流向下N极垂直纸面向里偏转,说明两导线间的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可以判断,ab中电流向上,cd中电流向下。

3.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等,B A>B BB.A、B两处的磁感应强度的大小不等,B A<B BC.同一通电导线放在A处受力一定比放在B处受力大D.同一通电导线放在A处受力一定比放在B处受力小B A>B B,通电导线所受安培力与通电导线的放置有关,通电导线放在A处与放在B处受力大小无法确定。

4.一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。

图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。

在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°角。

当筒转过90°时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。

不计重力。

若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()A.ω3ωB.ω2ωC.ωωD.2ωω90°前后各点位置和粒子运动轨迹示意图。

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 D5、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。

2021年高中物理第三章磁场单元测评新人教版选修3-1一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.1～7题只有一个选项正确，8～10题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是( )A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C．沿磁感线方向磁场逐渐减弱D．在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小图C­3­12．如图C­3­1所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2，则通电导线所受的安培力( )A．数值变大，方向不变B．数值变小，方向不变C．数值不变，方向改变D．数值、方向均改变3．显像管原理的示意图如图C­3­2所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中间的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是( )图C­3­2图C­3­34．利用如图C­3­4所示的实验装置可以测量磁感应强度．其中2为力敏传感器，3为数字电压表，5为底部长为L的线框．当外界拉力作用于力敏传感器的弹性梁上时，数字电压表上的读数U与所加外力F 成正比，即U ＝KF ，式中K 为比例系数．用绝缘悬丝把线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用软细铜丝连接线框与电源．当线框中电流为零时，输出电压为U 0；当线框中电流为I 时，输出电压为U.则磁感应强度的大小为( )图C ­3­4A ．B ＝U KIL B ．B ＝U 0KILC ．B ＝2U ＋U 0KILD ．B ＝|U －U 0|KIL图C ­3­55．薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域运动的轨迹如图C ­3­5所示，半径R 1＞R 2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子( )A ．带正电B ．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同C ．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动加速度相同D ．从区域Ⅱ穿过铝板运动到区域Ⅰ6．如图C ­3­6所示，三根通电长直导线P 、Q 、R 互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a ，电流均为I ，方向垂直纸面向里(已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导线r 处的磁感应强度B ＝kIr ，其中k 为常数)．某时刻有一电子(质量为m ，电荷量为e)正好经过原点O ，其速度大小为v ，方向沿y 轴正方向，则电子此时所受磁场力为( )图C ­3­6A ．方向垂直纸面向里，大小为2evkI3aB ．方向指向x 轴正方向，大小为2evkI3aC ．方向垂直纸面向里，大小为evkI3aD ．方向指向x 轴正方向，大小为evkI3a图C ­3­77．如图C ­3­7所示， 在以O 点为圆心、r 为半径的圆形区域内， 有磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场， a 、b 、c 为圆形磁场区域边界上的三点， 其中∠aOb ＝∠bOc ＝60°.一束质量为m 、电荷量为e 而速率不同的电子从a 点沿aO 方向射入磁场区域， 从b 、c 两点间的弧形边界穿出磁场区域的电子速率v 的取值范围是( )A.eBr 3m <v<3eBr mB.3eBr 3m <v<23eBr 3mC.3eBr 3m <v<3eBr mD.3eBr m <v<3eBrm图C ­3­88．如图C ­3­8所示， 回旋加速器D 形盒的半径为R, 所加磁场的磁感应强度为B, 用来加速质量为m 、电荷量为q 的质子， 质子从下半盒的质子源由静止出发， 加速到最大能量E 后由A 孔射出， 则下列说法正确的是( )A ．回旋加速器不能无限加速粒子B ．增大交变电压U, 则质子在加速器中运行时间将变短C ．回旋加速器所加交变电压的频率为qB2πmD ．下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1∶3∶5∶…9．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．图C ­3­9为质谱仪的原理示意图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A 下方的小孔S 由静止飘入电势差为U 的加速电场，经加速后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D 上，形成a 、b 、c 三条“质谱线”．关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和a 、b 、c 三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是( )图C ­3­9A ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C ．a 、b 、c 三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚D ．a 、b 、c 三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕图C ­3­1010．如图C ­3­10所示，质量为m 的环带的电荷量为＋q ，套在足够长的绝缘杆上，动摩擦因数为μ，杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中，杆与水平电场夹角为θ.若环能从静止开始下滑，则以下说法正确的是( )A ．环在下滑过程中，加速度不断减小，最后为零B ．环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零C ．环在下滑过程中，速度不断增大，最后匀速D ．环在下滑过程中，速度先增大后减小，最后为零 请将选择题答案填入下表：第Ⅱ卷(非选择题 共60分) 二、填空题(本题共2小题，每小题4分，共8分)11．学习磁场后，某研究小组开始对磁场的测量进行探究．此小组采用如下实验器材测定匀强磁场的磁感应强度B.实验器材：匝数为n 且边长为L 的正方形线圈、轻弹簧、质量为m 的小钩码、毫米刻度尺、蓄电池、电流表、滑动变阻器、导线、开关、木质支架等．实验装置如图C­3­11所示．图C­3­11实验步骤：A．用轻弹簧悬挂质量为m的小钩码，测量轻弹簧的伸长量Δx0，用来求弹簧的劲度系数；B．把实验器材按图示装置连接好，接通电路，调整滑动变阻器，记录电流表示数I以及弹簧长度的改变量Δx；C．调整滑动变阻器，多次进行测量，然后取平均值．请写出B的表达式：____________．(用Δx、Δx0、I、L、m、n来表示，重力加速度为g)图C­3­1212．1998年6月3日凌晨，举世瞩目的美国“发现号”航天飞机从肯尼迪航天中心顺利发射升空，阿尔法磁谱仪搭乘“发现号”航天飞机进入太空，寻找宇宙中可能存在的反物质，阿尔法磁谱仪的核心部分是由我国科学家和工程师经4年努力研制的永磁体，它的作用是产生一个很强的磁场，当宇宙中的带电粒子穿过这个磁场时，记录下有关数据和偏转情况，再用电子计算机进行数据处理，就可以确定是否有反质子、反氦核乃至反碳核存在．图C­3­12为磁谱仪的截面示意图，永磁体产生方向垂直于纸面向里的磁场，图中“×”表示磁场方向，a、b、c分别为宇宙中的三个粒子，根据偏转情况可以判断a、b、c所带电荷的电性分别是________、________、________．三、计算题(本题共4小题，13、14题各12分，15、16题各14分，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤)13．如图C­3­13所示，在倾角为θ＝30°的光滑斜面上沿水平方向(垂直纸面的方向)放置一根长为l、质量为m的通电直导体棒，棒内电流大小为I，方向如图所示．以水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系．(1)若加一垂直斜面向上匀强磁场，使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感应强度B1的大小．(2)若要求所加的方向平行于xOy平面的匀强磁场对导体棒的安培力的方向水平向左，仍使导体棒在斜面上保持静止，求这时磁场的磁感应强度B2的大小和方向．图C­3­1314．图C­3­14是半径为R的半圆柱形容器的横截面，在其直径的两端沿母线开有狭缝a和b，整个容器处于高真空环境中，有大量的质量为m、电荷量为q的正离子以较大的恒定速度v0从狭缝a源源不断地沿直径ab射入容器，接着又从狭缝b穿出，若从某时刻开始计时，容器中出现垂直于纸面向里的大小从零逐渐增大的磁场，出现下述现象：一会儿没有离子从b缝穿出，一会儿又有离子从b缝穿出，而且这种情况不断地交替出现．若离子在容器中与圆柱面相碰时既没有电荷量损失，又没有动能损失，而与直径相碰时便立即被器壁完全吸收，另外由于离子的速度很快，而磁场增强得很慢，可以认为各个离子在容器中运动的过程磁场没有发生变化，同时不计重力的影响，试求：(1)出现磁场后，第一次从b缝穿出的离子在容器中运动的时间；(2)出现磁场后，第二次有离子从b 缝穿出时磁场的磁感应强度．图C ­3­1415．图C ­3­15为一种获得高能粒子的装置．环形区域内存在垂直纸面向外，大小可调的匀强磁场．M 、N 为两块中心开有小孔的极板，每当带电粒子经过M 、N 板时，都会被加速，加速电压均为U ；每当粒子飞离电场后，M 、N 板间的电势差立即变为零．粒子在M 、N 间的电场中一次次被加速，动能不断增大，而绕行半径R 不变(M 、N 两极板间的距离远小于R)．当t ＝0时，质量为m 、电荷量为＋q 的粒子静止在M 板小孔处．(1)求粒子绕行n 圈回到M 板时的动能E n . (2)为使粒子始终保持在圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行第n 圈时磁感应强度B n 的大小．(3)求粒子绕行n 圈所需的总时间t.图C ­3­1516．如图C ­3­16所示，K 与虚线MN 之间是加速电场，虚线MN 与PQ 之间是偏转电场，虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场，且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行，电场和磁场的方向如图所示，图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏．一个带正电的粒子由静止经加速电场加速后从A 点离开加速电场，沿垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在荧光屏上．已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场的电压U 与偏转电场的场强E 的关系为U ＝12Ed ，式中的d 是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度B 与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度v 0的关系符合表达式v 0＝EB.(题中只有偏转电场的宽度d 为已知量)(1)画出带电粒子轨迹示意图； (2)磁场的宽度L 为多少？(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v 0方向的偏转距离分别是多少？图C ­3­16参考答案单元测评(三)1．D [解析] 磁感线是一些闭合的曲线，没有出发点和终止点，选项A 错误；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向垂直，选项B 错误；磁感线的疏密可定性地表示磁场的强弱，但不能认为沿磁感线方向磁场减弱，选项C 错误；通电导体在磁场中受到的安培力最小为零，最大为BIL ，同一通电导体在不同的磁场中所受安培力在零到BIL 之间，由此可见选项D 正确．2．B [解析] 安培力的计算公式为F ＝BIL sin θ，其中θ表示磁场方向与通电直导线之间的夹角，本题中θ变小，所以安培力变小；根据左手定则，安培力既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即安培力垂直于磁场和电流所构成的平面，本题中安培力的方向不变，始终垂直于纸面所在平面．综上分析，只有选项B 正确．3．A [解析] 电子流打在荧光屏上的位置由a 点逐渐移动到b 点，洛伦兹力先向上后向下，由左手定则，磁场方向先向外后向里；由a 点逐渐移动到b 点，电子做圆周运动的半径先增大再减小，由r ＝mv qB知，磁感应强度先减小再增大．4．D [解析] 当线框电流为0时，输出电压为U 0，当线框中电流为I 时，安培力为BIL ，电压表上的读数U 与所加外力F 成正比，即U ＝k (mg ±BIL )，则B ＝|U －U 0|KIL，选项D 正确．5．B [解析] 设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r ，线速度大小为v ，根据洛伦兹力提供向心力有Bvq ＝mv 2r ，可得v ＝Brqm∝r ，可见，轨道半径越大，表示粒子的线速度越大，考虑到轨道半径R 1＞R 2，可知粒子从Ⅰ区域穿过铝板进入Ⅱ区域，选项D 错误；知道粒子的运动方向、磁场方向和安培力的方向，结合左手定则可以判断出粒子带负电，选项A 错误；根据粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的计算公式T ＝2πmBq可知，粒子在Ⅰ、Ⅱ区域的运动周期相同，运动时间也相同，选项B 正确；根据ma ＝Bvq 可得a ＝Bvqm，粒子在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速率不同，加速度也不同，选项C 错误．6．A [解析] 通电长直导线P 、Q 在O 点产生的磁场的磁感应强度等大反向，两磁场的合磁感应强度为0，通电长直导线R 在O 点产生的磁场的磁感应强度为kI3a2，三磁场叠加的合磁感应强度大小为kI 3a 2，其方向由O 指向P ，磁场力F ＝evB ＝2evkI 3a，方向垂直纸面向里，选项A 正确． 7．C [解析] 根据evB ＝m v 2R 得v ＝eBR m， 根据几何关系可知， 从c 点射出时的轨道半径为R 1＝3r, 从b 点射出时的轨道半径为R 2＝33r, 故从b 、c 两点间的弧形边界穿出磁场区域的电子， 其速率取值范围是3eBr 3m <v <3eBr m. 8．ABC [解析] 当粒子速度很大，接近光速时其质量会变化，偏转周期与交流电周期不等导致加速不同步，故回旋加速器不能无限加速粒子，选项A 正确；粒子加速的最大速度由D 形盒的半径决定，当D 形盒半径确定时，粒子的最大动能确定，对加速全过程，由动能定理有nqU ＝E km ，增大交变电压U, 加速的次数减少，在磁场里回旋的圈数减少，运行时间将变短，选项B 正确；回旋加速器所加交变电压的频率与粒子做圆周运动的频率相等，即f ＝qB2πm ，选项C 正确；下半盒内部质子分别加速的次数(由内到外)为2、4、6……质子的轨道半径之比(由内到外)为速度之比，也为加速次数开方之比，即2∶4∶6∶…，选项D 错误．9．BD [解析] 设粒子离开加速电场时的速度为v ，则qU ＝12mv 2，可得v ＝2qUm，所以质量最小的氕核的速度最大，质量最大的氚核的速度最小，选项B 正确，选项A 错误；打到底片上的位置与进入磁场时的位置的距离x ＝2R ＝2mv qB ＝2B 2mUq，所以质量最大的氚核所形成的“质谱线”距离进入磁场时的位置最远，选项C 错误，选项D 正确．10．BC [解析] 环受重力、静电力、洛伦兹力和杆的弹力、摩擦力作用，由牛顿第二定律，加速度a 1＝mg sin θ－Eq cos θ－μ（mg cos θ＋qE sin θ－qvB ）m，当速度v 增大时，加速度也增大，弹力减小，v 继续增大，弹力反向，加速度a 2＝mg sin θ－Eq cos θ－μ（qvB －mg cos θ－qE sin θ）m随速度v 增大而减小，当加速度减为0时，做匀速运动，选项B 、C 正确．11．B ＝mg ΔxnIL Δx 0[解析] 由平衡条件得mg ＝k Δx 0，nBIL ＝k Δx ，联立可得B ＝mg ΔxnIL Δx 012．负电 中性 正电 [解析] 中性粒子在磁场中不受洛伦兹力作用，其运动方向保持不变．带电粒子在磁场中将受洛伦兹力的作用而发生偏转，其中洛伦兹力提供向心力，结合左手定则可知a 带负电，c 带正电．13．(1)mg 2Il (2)3mg 3Il方向竖直向上 [解析] (1)对导体棒，其所受的安培力沿斜面向上，由平衡条件有mg sin θ＝B 1Il 则B 1＝mg 2Il. (2)根据左手定则可知，磁场方向竖直向上，对导体棒，由平衡条件有F 2＝B 2Il ＝mg tan 30°，得B 2＝3mg 3Il. 14．(1)πR v 0(2)3mv 0qR[解析] (1)第一次从b 缝穿出的离子在容器中与器壁碰撞1次，则圆周运动的半径r 1＝R运动时间t ＝πr 1v 0＝πRv 0.(2)第二次离子从b 缝穿出磁场时．离子在容器中与器壁碰撞2次，圆周运动的半径r 2＝R tan 30°＝3R3又qv 0B ＝m v 20r 2则磁感应强度B ＝3mv 0qR.15．(1)nqU (2)1R 2nmUq (3)2πRm 2qU ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12＋13＋ (1)[解析] (1)粒子绕行一圈动能的增量为qU ，绕行n 圈所获得的总动能 E n ＝nqU .(2)nqU ＝12mv 2n ，而qv n B n ＝m v 2n R ，得B n ＝1R2nmUq.(3)粒子做半径为R 的匀速圆周运动，每一圈所用的时间为2πRv，由于每一圈速度不同，所以绕行每一圈所需的时间也不同．第一圈：qU ＝12mv 21，则v 1＝2qUm第二圈：2qU ＝12mv 22，则v 2＝2×2qUm……第n 圈的速度v n ＝n ·2qUm故绕行n 圈所需的总时间t ＝t 1＋t 2＋…＋t n ＝2πR m 2qU ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12＋13＋…＋1n . 16．(1)如图所示 (2)d (3)0.5d (2－1)d[解析] (2)粒子在加速电场中，由动能定理有qU ＝12mv 20粒子在匀强电场中做类平抛运动，设偏转角为θ，有tan θ＝v yv 0v y ＝at a ＝qE mt ＝d v 0 U ＝12Ed解得θ＝45°由几何关系得带电粒子离开偏转电场时的速度大小为v ＝2v 0 粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律有qvB ＝m v 2R在磁场中偏转的半径为R ＝mv qB ＝2mv 0q ·E v 0＝2mv 2qE＝2d由图可知，磁场宽度L ＝R sin θ＝d .(3)带电粒子在偏转电场中偏转距离为Δy 1＝12at 2＝12Eq m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d v 02＝0.5d在磁场中偏转距离为Δy 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－22×2d ＝(2－1)d . 28702 701E 瀞!30318 766E 癮 <22366 575E 坞21388 538C 厌32189 7DBD 綽31742 7BFE 篾 G29872 74B0 環30488 7718 眘。

《磁场》检测题一、单选题1．如图所示，平行金属板M、N之间有竖直向下的匀强电场，虚线下方有垂直纸面的匀强磁场，质子和α粒子分别从上板中心S点由静止开始运动，经电场加速后从O点垂直磁场边界进入匀强磁场，最后从a、b两点射出磁场（不计重力），下列说法正确的是A．磁场方向垂直纸面向内B．从a点离开的是α粒子C．从b点离开的粒子在磁场中运动的速率较大D．粒子从S出发到离开磁场，由b点离开的粒子所用时间较长2．下列说法正确的是A．麦克斯韦认为恒定磁场周围存在电场 B．奥斯特认为电流周围存在磁场C．库仑提出用电场线来形象的描述电场 D．楞次首先发现了电磁感应现象3．如图所示，长方形abcd的长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以e为圆心eb为半径的圆弧和以O为圆心Od为半径的圆弧组成的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(eb边界上无磁场)磁感应强度B=0.25T。

一群不计重力、质量m=3×10-7kg、电荷量q=2×10-3C 的带正电粒子以速度v=5×l02m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则下列判断正确的是（）A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C ．从Od 边射入的粒子，出射点分布在ab 边D ．从ad 边射人的粒子，出射点全部通过b 点4．如图所示，在xOy 坐标系的第Ⅰ象限中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一带电粒子在x 轴上的A 点垂直于x 轴射入磁场，第一次入射速度为v ，且经时间t 1恰好在O 点反向射出磁场，第二次以2v 的速度射入，在磁场中的运动时间为t 2，则t 1：t 2的值为( )A ．1：2B ．1；4C ．2；1D ：15．如图所示，始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方的水平放置的导线通以图示方向的电流时，斜面体对磁铁的弹力N 和摩擦力f 的变化是A ．N 减小，f 不变B ．N 减小，f 增大C ．N 、f 都增大D ．N 增大，f 减小6．如图所示，半径为R 的圆形区域里有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，M 、N 是磁场边界上两点且M 、N 连线过圆心，在M 点有一粒子源，可以在纸面内沿各个方向向磁场里发射质量为m 、电荷量为q 、速度大小均为2v qBR m =的带正电粒子，不计粒子的重力，若某一个粒子在磁场中运动的时间为π2R t v=，则该粒子从M 点射入磁场时，入射速度方向与MN 间夹角的正弦值为（ ）A ．12B ．35CD ．457．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是： [ ]A．磁感线从永久磁铁的N极发出指向S极，并在S极终止B．任何磁场的磁感线都不会相交C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．匀强磁场的磁感线平行等距，但这只是空间磁场内局部范围内的情况，整体的匀强磁场是不存在的8．如图所示，带电粒子以速度v刚刚进入磁感应强度为B的磁场，下列各图所标的带电粒子＋q所受洛伦兹力F的方向中，正确的是A．B．C．D．9．如图所示是一个常用的耳机，它内部有一个小线圈紧贴着一片塑料薄膜，在薄膜下面有一块很小的磁铁，磁铁的磁场对通电线圈产生作用力，使线圈运动，导致覆盖其上的薄膜发生振动，从而产生声波。

《磁场》检测试题(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共14个小题，每小题3分，共42分.1～10小题为单项选择题，11～14小题为多项选择题．)1．[2019·郑州高二检测]如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是()A．a点B．b点C．c点D．d点解析：画出a、b、c、d的磁感线的分布图，又I1>I2故该点距I1距离应比I2大，故C项正确，A、B、D三项错误．答案：C2.[2019·武汉高二检测]法拉第电动机原理如图所示．条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上．一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连．电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中．从上往下看，金属杆()A．向左摆动B．向右摆动C．顺时针转动D．逆时针转动解析：由左手定则知，图示位置金属杆所受安培力方向与金属杆垂直向里，从上往下看，金属杆逆时针转动，D项正确．答案：D3.[2019·安庆高二检测]如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁的N极正对．在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通以垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则()A．导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面擦力水平向右B．导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面擦力水平向左C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零解析：做出两磁铁的磁场经过C点的磁感线，并标出两磁场在C点的磁场方向，由矢量合成可知，合磁场的方向竖直向上．根据左手定则可知，导线受到的安培力水平向右，A、B两项错误；根据牛顿第三定律可知，木板和磁铁组成的整体受到通电导线对它们水平向左的作用力，因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右，C项正确，D项错误．答案：C4．[2019·贵阳高二检测]一通电直导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置(如正面图)．现在通电导体棒所处位置加上匀强磁场，使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置．如果所加磁场的强弱不同，则磁场方向的范围是(以下选项中各图均是在侧面图的平面内画出的，磁感应强度的大小未按比例画)()解析：要使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置，则安培力的范围是由竖直向上顺时针转到沿细线向下，可以竖直向上，但不能沿细线向下．再由左手定则可知磁感应强度的方向是由水平向右顺时针转到垂直于细线向下，但不能沿垂直于细线向下．所以C图正确．答案：C5.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直．现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90°变为竖直向下，在这个过程中()A．细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大B．细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大C．细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小D．细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小解析：初始状态时，金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡．在磁场方向＝BIL 由垂直纸面向里缓慢地转过90°变为竖直向下的过程，安培力的大小F安不变，方向由竖直向上变为垂直纸面向里．根据共点力平衡知，细线向纸面内偏转．因为金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡，重力和安培力的合力与拉力等大反向，重力和安培力的大小不变，它们之间的夹角由180°变为90°，知两个力的合力一直增大，所以拉力一直增大．故A项正确．答案：A6．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同，方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A．轨道半径减小，角速度增大B．轨道半径减小，角速度减小C．轨道半径增大，角速度增大D．轨道半径增大，角速度减小解析：由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受洛伦兹力作用，带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供所需的向心力，qvB＝m v2r，得到轨道半径r＝mvqB，由于洛伦兹力不做功，故带电粒子的线速度v大小不变，当粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，B减小，r增大，由角速度ω＝vr可知角速度减小，故D项正确，A、B、C三项错误．答案：D7．[2019·江苏省江阴四校期中考试]图中a、b、c为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示，O点为三角形的中心，则()A．O点的磁感应强度为零B．O点的磁场方向垂直Oc向下C．导线a受到的安培力方向竖直向上D．导线b受到的安培力方向沿bc连线方向指向c解析：根据右手螺旋定则，a中电流在O点产生的磁场平行于bc向左，b 中电流在O点产生的磁场平行ac指向右下方，c中电流在O点产生的磁场平行ab指向左下方，由于三导线中电流大小相同，到O点的距离相同，根据平行四边形定则可知，O点合场强的方向垂直Oc向下，故A项错误，B项正确；根据左手定则，结合矢量合成法则，导线a受到的安培力方向水平向左，而导线b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故C、D两项错误．答案：B8．如图所示，一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中．A中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线垂线的中垂线；B中＋Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C中I是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外．带电粒子不可能做匀速直线运动的是()解析：A 中，根据安培定则判断知虚线上合磁场的方向沿虚线方向向右，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，因而带电粒子做匀速直线运动，故A 项不符合题意；B 中，根据等量同种电荷的电场线分布可知电场线与虚线重合，带电粒子所受的电场力方向与其速度方向平行，粒子做变速直线运动，故B 项符合题意；C 中，由安培定则知圆环线圈产生的磁场与虚线重合，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，带电粒子能做匀速直线运动，故C 项不符合题意；D 中，若粒子带正电，粒子所受的电场力向上，由左手定则判断知洛伦兹力方向向下，可能与电场力平衡，则带电粒子可能做匀速直线运动，若粒子带负电，结论相同，故D 项不符合题意．答案：B9．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1kB ．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中的相等解析：设Ⅱ中的磁感应强度为B ，电子速率为v ，质量为m ，带电荷量为q ，则Ⅰ中的磁感应强度为kB ，Ⅰ中的电子运动轨迹的半径为mv qkB ，Ⅱ中的电子运动轨迹的半径为mv qB ，所以Ⅱ中的电子运动轨迹的半径是Ⅰ中的k 倍，A 项错误；电子在磁场中运动受到的洛伦兹力充当向心力，所以Ⅰ中的电子加速度的大小为qvkB m ，Ⅱ中的电子加速度的大小为qvB m ，所以Ⅱ中的电子的加速度大小是Ⅰ中的1k，B 项错误；根据电子在磁场中运动的周期公式可知，Ⅰ中的电子运动周期为2πm qkB ，Ⅱ中的电子运动周期为2πm qB ，所以Ⅱ中的电子运动周期是Ⅰ中的k 倍，C项正确；做圆周运动的角速度ω＝2πT ，所以Ⅰ中的电子运动的角速度为qkB m ，Ⅱ中的电子运动的角速度为qB m ，所以Ⅱ中的电子做圆周运动的角速度是Ⅰ中的1k ，D 项错误．答案：C10.。

2021年高中物理第三章磁场综合（B卷）同步训练新人教版选修3-1一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1.关于磁现象的电本质，下列说法中错误的是A.磁体随温度升高磁性增强B.安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质C.所有磁现象的本质都可归结为电荷的运动D.一根软铁不显磁性，是因为分子电流取向杂乱无章答案：A解析：安培分子电流假设告诉我们：物质微粒内部,存在一种环形电流，即分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，当分子电流的取向一致时，整个物体显现磁性，若分子电流取向杂乱无章，那么整个物体不显磁性.当磁体的温度升高时，分子无规则运动加剧，分子电流取向变得不一致，磁性应当减弱.2.如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场B垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值最大的点是A.a点B.b点C.c点D.d点答案：A解析：磁感应强度是矢量，若在某一个空间同时存在多个磁场，那么某一点的磁感应强度是各个磁场在该点磁感应强度的矢量和.图中通电直导线产生的磁场的方向为顺时针方向，在a点两个磁场同方向，磁感应强度为两者之和；在c点两个磁场反向，磁感应强度为两者之差；b、d两点的合磁感应强度由平行四边形定则来确定.3.如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m、带电荷量为＋q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域.不计重力，不计粒子间的相互影响.下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中哪个图是正确的答案：A4.如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升答案：C解析：用安培定则判断通电蹄形电磁铁的极性，通电直导线在蹄形磁铁的磁场中，它的受力情况用电流无法进行判断，如图甲所示把直线电流等效为A O、OO′、O′B三段，其中OO′为极短的电流元.画出电磁铁的磁感线，可知OO′段电流元不受安培力的作用，AO段受垂直于纸面向外的安培力，O′B段受垂直于纸面向里的安培力，故从上往下看，导线以OO′段为轴逆时针转动.再用特殊位置法，假设导线转过90°，如图乙所示，则导线的受力方向应竖直向下.实际上导线的运动应是上述两种运动的合成.5.两圆环A、B同心放置且半径RＡ＞RＢ，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示，则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为A.ΦA＞ΦBB.ΦA=ΦBC.ΦA＜ΦBD.无法确定答案：C解析：磁通量可形象地理解为穿过某一面积里的磁感线的条数，而沿相反方向穿过同一面积的磁通量一正、一负，要有抵消.本题中，条形磁铁内部的所有磁感线，由下往上穿过A、B两个线圈，而在条形磁体的外部，磁感线将由上向下穿过A、B线圈，不难发现，由于A线圈的面积大，那么向下穿过A线圈磁感线多，也即磁通量抵消掉的多，这样穿过A线圈的磁通量反而小.6.有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是A.通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行答案：B解析：通电直导线与磁场平行，不受安培力，选项A错误.由左手定则知安培力方向与磁场垂直，选项D错误.洛伦兹力对带电粒子永远不做功，选项C错误.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，选项B正确.7.如右图所示，螺线管两端加上交流电压，沿着螺线管轴线方向有一电子射入，则该电子在螺线管内将做A.加速直线运动B.匀速直线运动C.匀速圆周运动D.来回往返运动答案：B解析：螺线管两端加上交流电压后，螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化，但始终与螺线管平行，沿着螺线管轴线方向射入的电子其运动方向与磁感线平行.沿轴线飞入的电子始终不受洛伦兹力而做匀速直线运动.8.如右图所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化是A.先减小后增大B.始终减小C.始终增大D.先增大后减小答案：D解析：规范画出条形磁铁的磁感线空间分布的剖面图，如右图所示.利用Φ=B·S定性判断出穿过闭合线圈的磁通量先增大后减小.9.如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以A.将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B.将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C.将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D.将a、c端接在交流电源的一端，b、d接在交流电源的另一端答案：ABD解析：可先由安培定则判定磁场方向，再由左手定则判定通电导线的受力方向.10.如图所示，MDN 为绝缘材料制成的光滑竖直半圆环，半径为R ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向外.一带电荷量为－q ，质量为m 的小球自M 点无初速下落，下列说法中正确的是A.由M 滑到最低点D 时所用时间与磁场无关B.球滑到D 时，速度大小C.球滑到D 点时，对D 的压力一定大于mgD.滑到D 时，对D 的压力随圆半径增大而减小答案：ABD解析：对沿光滑竖直半圆环下滑的小球进行受力分析，如图所示，使小球下滑的力只有重力沿轨道的切向分力G t ，洛伦兹力的存在只是减少了小球对轨道的压力，故下滑到最低点所用的时间及到最低点的速度与磁场是否存在均无关.下滑过程中，只有重力做功，由机械能守恒得：所以在最低点时，三个力的合力提供圆周运动的向心力（如图所示），即N =mg ＋2mg －F 洛=3mg －F 洛，不能确认N 和mg 的关系，即不能确定小球对轨道压力和重力的关系. 由gR qB mg qvB mg F mg N 2333-=-=-=洛可知，当R 变大时，N 在减小，即对轨道压力在减小.二、填空题（本题共4小题，每小题4分，共16分）11.目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，右图表示它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A 和B 上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压. 请你判断：在图示磁极配置的情况下，金属板__________（选填“A ”或“B ”）的电势较高，通过电阻R 的电流方向是__________（选填“a →b ”或“b →a ”）.答案： A a →b解析：由左手定则可知正电荷偏向A 板，负电荷偏向B 板，故A 板电势高，A 板充当电源的正极，电流从R 的上端流向下端，即a →b .12.某带电粒子从图中（图1）速度选择器左端由中点O 以速度v 0向右射去，从右端中心a 下方的b 点以速度v 1射出；若增大磁感应强度B ，该粒子将打到a 点上方的c 点，且有ac =ab ，则该粒子带___________电；第二次射出时的速度为____________.图1答案：正解析：B 增大后向上偏，说明洛伦兹力向上，所以粒子带正电.由于洛伦兹力永远不做功，所以两次都是只有电场力做功，第一次为正功，第二次为负功，但功的绝对值相同.,2121212122202021mv mv mv mv -=-故 13.电视机显像管的偏转线圈示意图如图2，即时电流方向如图所示.该时刻由里向外射出的电子流将向____________偏转.图2答案：左解析：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外.电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，可判定电子流向左偏转.（本题用其他方法判断也行，但不如这个方法简洁）14.一个带电微粒在图示（图3）的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带____________，旋转方向为___________.若已知圆半径为r ，电场强度为E ，磁感应强度为B ，则线速度为____________.图3答案：负 逆时针 Brg /E解析：因为必须有电场力与重力平衡，所以必为负电；由左手定则得逆时针转动；再由Eq =mg 和得三、解答题（本题共4小题，15、16题各10分，17、18题各12分，共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位）15.如图所示，矩形导线框abcd 处在磁感应强度B ＝0.2 T 的有理想边界的匀强磁场中，线框ab 边长0.1 m ，bc 边长为0.2 m ，求:（1）线框在图示位置时穿过线框的磁通量；（2）线框向右水平移动0.1 m 时，穿过线框的磁通量；（3）若线框的形状可以改变，则线框变成什么形状时，穿过线框的磁通量最大？答案：（1）4×10－3Wb（2）2×10－3Wb（3）圆形解析：（1）Φ＝BS ＝0.2×0.1×0.2 Wb＝4×10－3Wb（2）Φ＝BS ＝0.2×0.1×0.1 Wb＝2×10－3Wb（3）由数学知识可以知道，长度相等的情况下，圆形的面积最大.磁感应强度B 不变，所以，当线框变成圆形时，穿过它的磁通量最大.16.如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ，电荷为e ），它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？答案：解析：由R =mv /Bq 及T =2πm /Bq 知，它们的半径和周期是相同的.另由左手定则知偏转方向相反.先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距由图还可看出，经历时间相差.34326165Bem T T T t π==-=∆关键是找圆心、找半径和用对称关系.17.在原子反应堆中抽动液态金属时，由于不允许转动机械部分和液态金属接触，常使用一种电磁泵.如右图所示是这种电磁泵的结构示意图，图中A 是导管的一段，垂直于匀强磁场放置，导管内充满液态金属.当电流I 垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时，液态金属即被驱动，并保持匀速运动.若导管内截面宽为a ，高为b ，磁场区域中的液体通过的电流为I ，磁感应强度为B .求：（1）电流I 的方向；（2）驱动力对液体造成的压强差.答案：（1）电流方向由下而上（2）IB /a解析：（1）由左手定则可判断电流方向由下而上.（2）把液体看成由许多横切液片组成，因通电而受到安培力作用，液体匀速流动时驱动力跟液体两端的压力差相等，即F =Δp·S ，Δp =F /S =IbB /ab =IB /a .18.已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷.物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在.xx 年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示，PQ 、MN 是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ 中央的小孔O 垂直PQ 进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN 上，留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v 从小孔O 垂直PQ 板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a 、b 、c 、d 四点，已知氢核质量为m ，电荷量为e ，PQ 与MN 间的距离为L ，磁场的磁感应强度为B .（1）指出a 、b 、c 、d 四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?（不要求写出判断过程）（2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径.（3）反氢核在MN 上留下的痕迹与氢核在MN 上留下的痕迹之间的距离是多少?答案：（1）a 、b 、c 、d 四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹.（2）（3）22222'222L Be v m eB mv s s d o ad --== 解析：（1）由左手定则可判定偏转方向，从而判断出a ,b 为反粒子，由半径公式R =mv /Bq 可确定a 、b 、c 、d 四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹.（2）对氢核，在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：得：（3）由图中几何关系知：2222222'L B e v m eB mv L R R s d o --=--= 所以反氢核与氢核留下的痕迹之间的距离22222'222L Be v m eB mv s s d o ad --==。

章末检测(B)(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分) 1．关于磁场的下列说法正确的是( ) A ．磁场和电场一样，是同一种物质B ．磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用C ．磁体与通电导体之间的相互作用不遵循牛顿第三定律D ．电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的 2．关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A ．一小段通电导体放在磁场A 处，受到的磁场力比B 处的大，说明A 处的磁感应强度比B 处的磁感应强度大B ．由B ＝FIL可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F 成正比，与导线的IL 成反比C ．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D ．小磁针N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向3．如图1所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )图1A ．N 极竖直向上B ．N 极竖直向下C ．N 极沿轴线向左D ．N 极沿轴线向右 4．下列说法中正确的是( )A ．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F 与该导线的长度L 、通过的电流I 乘积的比值．即B ＝FILB ．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C ．磁感应强度B ＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F 、I 、L 以及通电导线在磁场中的方向无关D ．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向5．下面所述的几种相互作用中，通过磁场发生的有( )A ．两个静止电荷之间的相互作用B ．两根通电导线之间的相互作用C ．两个运动电荷之间的相互作用D ．磁体与运动电荷之间的相互作用图26．两长直通电导线互相平行，电流方向相同，其截面处于一个等边三角形的A 、B 处，如图2所示，两通电导线在C 处的磁感应强度均为B ，则C 处总磁感应强度为( )A ．2B B ．BC ．0 D.3B7．如图3所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I 通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( )图3A ．沿路径a 运动B ．沿路径b 运动C ．沿路径c 运动D ．沿路径d 运动8. 如图4所示，M 、N 为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v 穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是( )图4A ．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v 射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转B ．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v 入射，都不会发生偏转C ．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动D ．若带电粒子的入射速度v′<v，它将一定向下偏转9．如图5所示，环型对撞机是研究高能粒子的重要装置．正、负离子由静止经过电压为U 的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是( )图5A ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷qm 越大，磁感应强度B 越大B ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷qm越大，磁感应强度B 越小C ．对于给定的带电粒子，加速电压U 越大，粒子运动的周期越大D ．对于给定的带电粒子，不管加速电压U 多大，粒子运动的周期都不变10．如图6所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O 和y 轴上的点a(0，L)．一质量为m 、电荷量为e 的电子从a 点以初速度v 0平行于x 轴正方向射入磁场，并从x 轴上的b 点射出磁场．此时速度方向与x 轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( )图6A ．电子在磁场中运动的时间为πLv 0 B ．电子在磁场中运动的时间为2πL3v 0C ．磁场区域的圆心坐标为(3L 2，L 2) D姓 二、填空题(本题共2个小题，满分12分)11．(6分) 如图7所示，阴极射线管(A 为其阴极)放在蹄形磁铁的N 、S 两极间，射线管的A 、B 两极分别接在直流高压电源的________极和______极．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(选填“向上”“向下”或“不”)．图712．(6分)地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场．如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10－4 T，在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20 m，载有从东往西的电流30 A．则地磁场对这根导线的作用力大小为________，方向为________．三、计算题(本题共4个小题，满分38分)13．(9分)在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5×10－4 N．求：(1)该位置的磁感应强度多大？(2)若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？(3)若将通电导线跟磁场平行放置，该导体所受到的磁场力多大？14．(9分) 如图8所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E为多大时才能使导体杆静止在导轨上？图815．(10分)如图9所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线．一带电粒子从ad边的中点O与ad边成θ＝30°角且垂直于磁场方向射入．若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？图916．(10分) 如图10所示，一质量为m 、电荷量为q 带正电荷的小球静止在倾角为30°足够长的绝缘光滑斜面顶端时，对斜面的压力恰为零，若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？图10第三章 磁 场(B) 答案1．BD [电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，二者虽然都是客观存在的，但有本质的区别，A 项错；磁体与磁体、磁体与电流，电流与电流间的相互作用的磁场力与其它性质的力一样，都遵循牛顿第三定律，所以C 项错误；根据磁场的性质判断B 、D 项正确．]2．D [磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F 、I 、L 都没有关系，B ＝FIL只是磁感应强度的定义式．同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B 和放置的方式共同决定，所以A 、B 、C 都是错误的；磁感应强度的方向就是该处小磁针N 极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D 正确．]3．C [从左向右看圆盘顺时针转动，环形电流方向为逆时针方向，由安培定则可知，环的左侧相当于磁铁的N 极，故小磁针最后平衡时N 极沿轴线向左．]4．C [磁感应强度B ＝FIL是反应磁场力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B 值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向无关．]5．BCD [在磁铁的周围和通电导线周围都存在着磁场，磁体间、电流间、磁体与电流间的相互作用都是通过磁场发生的，而静止电荷间的相互作用是通过电场发生的．]6．D [根据安培定则(右手螺旋定则)可以判断A 导线在C 处的磁感应强度为B A ，大小为B ，方向在纸面内垂直于连线AC ，B 导线在C 处的磁感应强度为B B ，大小为B ，方向在纸面内垂直于连线BC.如图所示，由B A 、B B 按平行四边形定则作出平行四边形，则该平行四边形为菱形，故C 处的总磁感应强度B′＝2×Bcos 30°＝ 3B.]7．B [由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C 、D 必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B 正确，A 错误．]8．B [本题实际上是一个速度选择器的模型，带电粒子以速度v 平行于金属板穿出，说明其所受的电场力和洛伦兹力平衡，即qE ＝qvB ，可得v ＝E B .只要带电粒子的速度v ＝EB，方向为如题图所示方向，均可以匀速通过速度选择器，与粒子的种类、带电的性质及电荷量多少无关，因此A 错误，B 正确．若v′>v，则有qv′B>qE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，C 错．若v′<v ，则qv′B<qE，将向电场力方向偏转，由于粒子电性不知，故D 错．]9．BD 10.BC 11．负 正 向下12．3.0×10－2N 竖直向下解析 地磁场的磁感应强度为0.5×10－4T ，方向由南向北；导线垂直于地磁场放置，长度为20 m ，载有电流30 A ，则其所受安培力F ＝BIL ＝0.5×10－4×30×20 N＝3.0×10－2N ，根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直向下．13．(1)0.1 T (2)0.1 T (3)0解析 (1)根据公式B ＝FIL得：B ＝5×10－40.01×0.5T ＝0.1 T.(2)该处的磁感应强度不变，B ＝0.1 T.(3)电流元平行磁场放置时，所受磁场力为零，F ＝0.14.mgRtan θBd解析 由闭合电路欧姆定律得：E ＝IR ，导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得F 安＝mgtan θ，F 安＝BId ，由以上各式可得出E ＝mgRtan θBd.15.5πm 3qB v≤qBL 3m解析 从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，它做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab 方向偏转，带电粒子可能的轨道如下图所示(磁场方向没有画出)，这些轨道的圆心均在与v 方向垂直的OM 上．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB ＝mv 2r ，r ＝mvqB①运动的周期为T ＝2πr v ＝2πmqB②由于带电粒子做匀速圆周运动的周期与半径和速率均没有关系，这说明了它在磁场中运动的时间仅与轨迹所对的圆心角大小有关．由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad 边飞出的轨迹中，与ab 相切的轨迹的半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r 0：r ＞r 0，在磁场中运动时间是变化的，r≤r 0，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的．由上图可知，三角形O 2EF 和三角形O 2OE 均为等腰三角形，所以有∠OO 2E ＝π3.轨迹所对的圆心角为a ＝2π－π3＝5π3运动的时间t ＝Ta 2π＝5πm3qB由图还可以得到r 0＋r 02＝L 2，r 0＝L 3≥mv qB得v≤qBL 3m带电粒子在磁场中飞行时间最长是5πm 3qB ；带电粒子的速度应符合条件v≤qBL3m.16.3m 2g 2q 2B2解析 由分析知：当小球静止在斜面顶端时，小球受重力mg 、电场力Eq ，且mg ＝Eq ，可得E ＝mgq当电场反向时，小球由于受到重力和电场力作用而沿斜面下滑，产生速度，同时受到洛伦兹力的作用，F ＝qvB ，方向垂直斜面向上．速度v 是在不断增大的，直到mg 和Eq 的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛伦兹力，小球就要离开斜面了，此时qvB ＝(mg ＋Eq)cos 30°，v ＝3mgqB又因为小球在下滑过程中只有重力和电场力做功，所以由动能定理可得：(mg ＋Eq)h ＝12mv 2，所以h ＝3m 2g4q 2B2所以小球在斜面上下滑的距离为x ＝h sin 30°＝2h ＝3m 2g2q 2B 2.。