20182019學(xué)年粵教版高中物理選修21 第二章 磁場(chǎng)與磁磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn) 單元測(cè)試

2019-2019學(xué)年粵教版高中物理選修2-1 第二章 磁場(chǎng)與磁磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn) 單元測(cè)試一、單選題1.如圖，當(dāng)接通電源后，小磁針A按如圖所示方向運(yùn)動(dòng)，則（ ）A.小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)B.小磁針B的N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)C.小磁針B不轉(zhuǎn)動(dòng)D.因電流未標(biāo)出，所以無(wú)法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動(dòng)2.用天平測(cè)量磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的示意圖如圖所示，虛線區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，輕質(zhì)線框懸掛在天平左盤(pán)下面，線框的一部分置于磁場(chǎng)中，此時(shí)天平平衡現(xiàn)在線框中通以圖示方向的電流I，同時(shí)在右盤(pán)中加入一定量的砝碼，天平再次平衡則磁場(chǎng)方向（）A.水平向左B.豎直向下C.垂直紙面向里D.垂直紙面向外3.兩根鋼條相互靠近時(shí)，能自動(dòng)吸引則（ ） A.兩鋼條均為磁鐵B.一根是磁鐵，另一根一定不是磁鐵C.兩根鋼條都不是磁鐵D.一根為磁鐵，另一根可能是磁鐵4.與電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，我們把描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量叫作磁感應(yīng)強(qiáng)度，關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念及其定義式 ，下列說(shuō)法中正確的是() A.在同一磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向，與垂直放在該點(diǎn)的試探電流元所受安培力方向相同C.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小，與垂直放在該點(diǎn)的試探電流元所受到的安培力大小成正比D.在磁場(chǎng)中的某點(diǎn)，試探電流元不受磁場(chǎng)力作用時(shí)，該點(diǎn)B的大小一定為零5.關(guān)于磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是( ) A.由可知，B與F成正比，與IL的乘積成反比B.B的大小與IL的乘積無(wú)關(guān)，由磁場(chǎng)本身決定C.長(zhǎng)通電螺線管周?chē)拇艌?chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D.B的方向與通電導(dǎo)線的受力方向相同6.如圖：一個(gè)小磁針位于圓心，且于與園在同一豎直平面內(nèi)，現(xiàn)使一個(gè)帶正電小球在豎直平面內(nèi)沿圓周高速旋轉(zhuǎn)，則（ ）A.小磁針的N極向內(nèi)轉(zhuǎn)B.小磁針的N極向外轉(zhuǎn)C.小磁針在紙面內(nèi)向左擺動(dòng)D.小磁針在紙面內(nèi)向右擺動(dòng)7.在地球赤道上空，地磁場(chǎng)的磁感線平行赤道平面由南向北，沿東西方向水平放置一根通以由西向東的直線電流，則此導(dǎo)線受到的安培力方向（） A.豎直向上B.豎直向下C.由南向北D.由西向東8.如圖所示為兩根互相平行的通電導(dǎo)線ab的橫截面圖，ab的電流方向已在圖中標(biāo)出那么導(dǎo)線a中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線環(huán)繞方向及導(dǎo)線b所受的磁場(chǎng)力的方向應(yīng)分別是（）A.磁感線順時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向左B.磁感線順時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向右C.磁感線逆時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向左D.磁感線逆時(shí)針?lè)较?，磁?chǎng)力向右二、多選題9.如圖，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為 、l和3l關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是（ ）A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零10.如圖所示，M,N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。靜止的帶電粒子帶電荷量為q，質(zhì)量為m（不計(jì)重力），從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后，從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場(chǎng)邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為30，孔Q到板的下端C的距離為L(zhǎng)，當(dāng)M,N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上，則下列說(shuō)法正確的是( ) A.兩板間電壓的最大值 B.CD板上可能被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度 C.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間 D.能打到N板上的粒子的最大動(dòng)能為 11.如圖所示，直導(dǎo)線處于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁感線成=30角，導(dǎo)線中通過(guò)的電流為I為了增大導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力，采取了下列四種辦法，其中正確的是（ ）A.增大電流IB.增加直導(dǎo)線的長(zhǎng)度C.使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30D.使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)60三、填空題12.光滑絕緣桿與水平面保持角，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿整個(gè)空間，一個(gè)帶正電q，質(zhì)量為m，可以自由滑動(dòng)的小環(huán)套在桿上，如圖所示，小環(huán)下滑過(guò)程中對(duì)桿的壓力為零時(shí)，小環(huán)的速度為_(kāi)。13.如圖所示，將兩根細(xì)鐵絲靠近條形磁鐵的S極，細(xì)鐵絲會(huì)被吸引到磁鐵的S極上 這是因?yàn)殍F絲_ 選填：“磁化”或“退磁” 后，上端相當(dāng)于_ 選填“N極”“S極” ，與條形磁鐵的S極相吸引，下端相當(dāng)于_ 選填“N極”“S極” 兩鐵絲的下端極性_ 選填“相同”“相反” ，由于_ 選填“同名”“異名” 磁極相互排斥，故兩鐵絲的上端距離較近，下端距離較遠(yuǎn)14.如圖，兩根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b平行放置，a、b中的電流強(qiáng)度分別為I和2I ， 此時(shí)a受到的磁場(chǎng)力為F ， 若以該磁場(chǎng)力的方向?yàn)檎瑒tb受到的磁場(chǎng)力為_(kāi)；a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線c后，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)?F ， 則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力為_(kāi)。四、解答題15.關(guān)于月球上的物理現(xiàn)象和規(guī)律，同學(xué)們提出了很多問(wèn)題和猜想，有關(guān)月球有無(wú)磁場(chǎng)，同學(xué)們提出了自己的猜想和檢驗(yàn)猜想的實(shí)驗(yàn)方案：取一小磁針用細(xì)線懸掛在月球表面附近，如果它靜止時(shí)指向某一方向，則可表明月球周?chē)嬖诖艌?chǎng)小磁針靜止時(shí)，它的N極指向就是“月磁”的北極，你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中有沒(méi)有需要改進(jìn)或改正的地方，如有，請(qǐng)改進(jìn)或改正。 五、綜合題16.如圖所示，在傾角為37的斜面上，固定著寬L=0.25m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和變阻器電源電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)電阻r=1.0一質(zhì)量m=20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.80T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中若金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g=10m/s2 ， 且已知sin37=0.60，cos37=0.80，要保持金屬棒靜止在導(dǎo)軌上求：（1）金屬棒ab所受的安培力； （2）回路中電流的大小； （3）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值 17.如圖所示，y軸上A點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過(guò)A點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面向里有一電子（質(zhì)量為m、電荷量為e）從A點(diǎn)以初速度v0沿著x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，并從x軸上的B點(diǎn)射出磁場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)速度方向與x軸正方向之間的夾角為60求：（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??； （2）電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 答案解析部分一、單選題1.【答案】A 【解析】【分析】同名極磁極間相互排斥，異名極磁極間相互吸引，根據(jù)小磁針A的運(yùn)動(dòng)方向可得，通電螺線管的左端為S極，根據(jù)右手螺旋定則可得電源的左端為正極，在小磁針B處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直向外，所以小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)，A正確?！军c(diǎn)評(píng)】此題由磁極間的作用判斷電磁鐵的磁極，再由安培定則判定電流方向，安培定則內(nèi)容為：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的方向是通電螺線管的N極。2.【答案】C 【解析】【解答】線框中未通電流時(shí)，天平處于平衡狀態(tài)，通上電流后，在右盤(pán)中加入一定量的砝碼，天平再次平衡，說(shuō)明線框產(chǎn)生的安培力向下，根據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，故C正確故選：C【分析】天平是等臂杠桿，根據(jù)平衡關(guān)系判斷出線框產(chǎn)生的安培力方向，利用左手定則判斷出磁場(chǎng)的方向3.【答案】D 【解析】【分析】磁體除了異名磁極相互吸引外，若是一個(gè)磁體去靠近另一磁性材料，也可以相互吸引；故本題中有兩種可能：一是兩異名磁極相靠近；二是一個(gè)為磁體，另一個(gè)為磁性材料；D正確?！军c(diǎn)評(píng)】本題應(yīng)掌握磁極間的相互作用，排斥的兩端磁極是同名的，吸引的兩端可能是異名磁極，也可能是磁體吸引磁性材料。4.【答案】A 【解析】【解答】磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式為比值法定義，即磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與該點(diǎn)的試探電流元無(wú)關(guān)，磁感線越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，A符合題意，C不符合題意；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，與垂直放在該點(diǎn)的試探電流元所受安培力方向垂直，B不符合題意；若試探電流元平行于磁場(chǎng)方向，該電流元受到的磁場(chǎng)力為零，所以若試探電流元不受磁場(chǎng)力作用，并不表示該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零，D不符合題意故答案為：A【分析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值上可用計(jì)算其大小，但磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱是由磁場(chǎng)本身性質(zhì)決定的，與該點(diǎn)的試探電流元無(wú)關(guān)；在描述磁場(chǎng)的分布時(shí)，可用磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。5.【答案】B 【解析】【分析】磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度取決于磁體本身，A錯(cuò)誤，B正確；而長(zhǎng)通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)才是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，C錯(cuò)誤，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與磁場(chǎng)的方向相同，故與通電導(dǎo)線受力的方向垂直。D錯(cuò)誤；故選B【點(diǎn)評(píng)】磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是屬于比值定義法，且通電導(dǎo)線垂直放在磁場(chǎng)中。即B與F、I、L均沒(méi)有關(guān)系，它是由磁場(chǎng)的本身決定。6.【答案】B 【解析】【解答】解：帶正電小球在豎直平面內(nèi)沿圓周高速旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于沿逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，根?jù)右手螺旋定則知內(nèi)部磁感線方向向外，故小磁針的N極向外轉(zhuǎn)故選：B【分析】根據(jù)右手螺旋定則知內(nèi)部磁感線方向，小磁針靜止時(shí)N極的指向即為磁感線的方向7.【答案】A 【解析】【解答】解：左手定則的內(nèi)容：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四指垂直，并且與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是安培力的方向磁場(chǎng)的方向從南向北，電流的方向由西向東，所以安培力的方向豎直向上故A正確，B、C、D錯(cuò)誤故選：A【分析】本題考查用左手定則判斷安培力的方向。解題時(shí)首先要明確地磁場(chǎng)的分布情況，然后根據(jù)左手定則判斷安培力方向。8.【答案】B 【解析】【解答】根據(jù)安培定則，伸開(kāi)右手，大拇指與電流方向相同，四指彎曲方向?yàn)榇艌?chǎng)的方向，知導(dǎo)線a中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)為順時(shí)針?lè)较蛟趯?dǎo)線b處，磁場(chǎng)方向豎直向下，根據(jù)左手定則，安培力方向水平向右故B正確，A、C、D錯(cuò)誤故選B【分析】由安培定則判斷磁場(chǎng)的方向再用左手定則判斷安培力的方向二、多選題9.【答案】A,D 【解析】【解答】解：A、B、C、根據(jù)安培定則判斷知：左側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外，右側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，根據(jù)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，可知離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱，可知：a處磁感線比c處密，則a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大由磁場(chǎng)的疊加可知：a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反故A正確，BC錯(cuò)誤；D、由于左右側(cè)導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，大小相等，所以b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故D正確故選：AD【分析】根據(jù)安培定則判斷兩根直導(dǎo)線在三個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，由磁場(chǎng)的疊加原理分析即可10.【答案】A,C,D 【解析】【解答】據(jù)題，M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上，所以其軌跡圓心在C點(diǎn)，CH=QC=L，故軌跡半徑R1=L又由牛頓第二定律得 粒子在MN間加速時(shí)，有 所以聯(lián)立得 ，選項(xiàng)A正確；打在QC間的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，均為半周期粒子運(yùn)動(dòng)的周期為 所以最長(zhǎng)時(shí)間 ，選項(xiàng)C正確；設(shè)軌跡與CD板相切于K點(diǎn)，半徑為R2 ， 在AKC中： 可得 ,即KC長(zhǎng)等于 , 所以CD板上可能被粒子打中的區(qū)域即為HK的長(zhǎng)度， ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；能達(dá)到N板上的粒子最大半徑為R2 ， 根據(jù) ，最大動(dòng)能為： ，選項(xiàng)D正確；故選ACD【分析】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡后，由幾何關(guān)系求軌跡半徑和圓心角是關(guān)鍵，要掌握住半徑公式、周期公式；當(dāng)注意當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)的軌跡恰好與CD板相切時(shí)，這是粒子能達(dá)到的最下邊的邊緣，對(duì)應(yīng)的到達(dá)N板上的粒子的動(dòng)能最大。11.【答案】A,B,D 【解析】【解答】解：A、由公式F=BIL，當(dāng)增大電流時(shí)，可增大通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力故A正確；B、由公式F=BIL，當(dāng)增加直導(dǎo)線的長(zhǎng)度時(shí)，可增大通電導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力故B正確；C、當(dāng)使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)30時(shí)，導(dǎo)線有效切割長(zhǎng)度縮短，則所受磁場(chǎng)力變小，故C錯(cuò)誤；D、當(dāng)使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)60時(shí)，導(dǎo)線有效切割長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，則所受磁場(chǎng)力變大，故D正確；故選：ABD【分析】根據(jù)左手定則的內(nèi)容，判定安培力的方向左手定則的內(nèi)容是：伸開(kāi)左手，讓大拇指與四指方向垂直，并且在同一平面內(nèi)，磁感線穿過(guò)掌心，四指方向與電流的方向相同，大拇指所指的方向?yàn)榘才嗔Φ姆较蚨才嗔Φ拇笮=BIL，且B與I垂直； 若不垂直時(shí)，則將B沿導(dǎo)線方向與垂直方向進(jìn)行分解三、填空題12.【答案】【解析】【解答】以帶電小環(huán)為研究對(duì)象，受力如圖。fmgcos，fqvB解得v 【分析】在垂直于桿方向合力為零，洛倫茲力與重力垂直于桿方向分力等大反向即可。13.【答案】磁化；N極；S極；相同；同名 【解析】【解答】鐵絲被磁體吸引后，本身也具有了磁性，該過(guò)程是磁化的過(guò)程；根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律可知：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。則可知上端N極，下端為S極；兩鐵絲下端極性相同，所以相互排斥而張開(kāi)，而由于上端兩鐵絲均受磁鐵的作用，所以形成上端距離較近，下端距離較遠(yuǎn)的現(xiàn)象【分析】鐵絲靠近磁體后會(huì)被磁化，并且兩磁極間的相互作用規(guī)律是同極相斥、異極相吸。14.【答案】-F；-3F或5F 【解析】【解答】由牛頓第三定律，b受到a對(duì)它的磁場(chǎng)力為-F；a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線c后，c在a、b 兩導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，c導(dǎo)線對(duì)b導(dǎo)線的作用力是它對(duì)a導(dǎo)線的作用力的兩倍，方向相反，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)?F ， 那么c導(dǎo)線對(duì)a導(dǎo)線的作用力可能是F也可能是-3F ， c導(dǎo)線對(duì)b導(dǎo)線的作用力可能是-2F也可能是6F ， 故此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力為-3F或5F。【分析】本題考查安培力的理解和應(yīng)用。四、解答題15.【答案】有需改進(jìn)或改正的地方，具體改進(jìn)措施：應(yīng)做多次實(shí)驗(yàn)，觀察小磁針N極是否總是指向某一個(gè)方向 小磁針靜止時(shí)，它的N極指向就是“月磁”的南極。 【解析】【解答】由于物理實(shí)驗(yàn)必須要具有普適性，所以應(yīng)該應(yīng)做多