20182019学年人教版高中物理选修21 第二章 磁场 单元测试

2019-2019学年人教版高中物理选修2-1 第二章 磁场 单元测试一、单选题1.十九世纪二十年代，以塞贝克 (数学家)为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流的方向是（） A.由东向西垂直磁子午线；B.由西向东垂直磁子午线C.由南向北沿磁子午线方向D.由赤道向两极沿磁子午线方向2.关于安培力和洛伦兹力，说法中正确的是（ ） A.带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用B.放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用C.因洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功D.因安培力垂直通电导线，故安培力对通电导线一定不做功3.如图所示，电子枪向右发射电子束，其正下方水平直导线内通有向右的电流，则电子束将 （ ）A.向上偏转B.向下偏转C.向纸外偏转D.向纸内偏转4.如右图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2 ， 则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()A.FN1FN2 ， 弹簧的伸长量增大D.FN1FN2 ， 弹簧的伸长量减小5.在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以电流由西向东的直导线，则此导线( ) A.受到竖直向上的安培力；B.受到竖直向下的安培力；C.受到由南向北的安培力；D.受到由西向东的安培力。6.在地球赤道上空，地磁场的磁感线平行赤道平面由南向北，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线受到的安培力方向（） A.竖直向上B.竖直向下C.由南向北D.由西向东7.如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针. 现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则（）A.小磁针保持不动B.小磁针的N将向下转动C.小磁针的N极将垂直于纸面向里转动D.小磁针的N极将垂直于纸面向外转动二、多选题8.两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置，顶端接一电阻R，导轨所在平面与匀强磁场垂直将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接，金属棒和导轨接触良好，重力加速度为g，如图所示现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（ ）A.金属棒在最低点的加速度小于gB.回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量C.当弹簧弹力等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大D.金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度9.如图所示，固定倾斜放置的平行导轨足够长且电阻不计，倾角为，导轨间距为L，两阻值均为R的导体棒ab、cd置于导轨上，棒的质量均为m，棒与导轨垂直且始终保持良好接触，整个装置处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，开始时导体棒ab、cd均处于静止状态，现给cd一平行于导轨平面向上的恒力F，使cd向上做加速运动到t0时刻时，cd棒的位移为x，速度达到v0 ， ab刚好要向上滑动棒与导轨的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在0t0的过程中（ ）A.ab棒受到的安培力一直增大B.ab棒受到导轨的摩擦力一直增大C.cd棒克服安培力的功为Fxmgxcos D.在t0时刻突然撤去拉力的一瞬间，cd棒的加速度为 10.电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1 ， 两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为、在泵头通入导电剂后液体的电导率为（电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，则（ ）A.泵体上表面应接电源正极B.通过泵体的电流I= C.增大磁感应强度可获得更大的抽液高度D.增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度三、填空题11.在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，放置一根与磁场方向垂直的长度为0.4m的通电直导线，导线中电流为1A，则该导线所受安培力大小为_N；若让直导线与磁场方向平行，则该导线所受的安培力大小为_N 12.通电螺线管的极性跟螺线管中的_方向有关，它们之间的关系可以用_定则来判定内容是：用_手握住螺线管，让_弯向螺线管中电流的方向，则_所指的那端就是螺线管的N极 四、解答题13.如图所示，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，电池内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上？五、综合题14.如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似于打点计时器，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。请回答以下问题：（1）当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现吸引小磁铁向下运动，则电磁铁的上端为_极，小磁铁的下端为_极。 （2）你认为这种充气泵是利用直流电好，还是利用交流电好？答案：_ （3）缠绕电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。你认为这种铁芯最好用_材料制作。 15.如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m ， 长为L ， 导体所在平行面与水平面成 ，导体棒与导轨垂直，空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B ， 导体棒保持静止状态 求：（1）在图中导体棒上用箭头标出电流方向 （2）电流的大小I 答案解析部分一、单选题1.【答案】A 【解析】【分析】根据右手定则，沿着磁子午线，从东向西方向的电流，能够形成从南极（磁北极）到北极（磁南极）方向的磁场，因此答案为A。【点评】此类题型考察了根据地磁场方向，通过右手定则判断对应电流方向。2.【答案】C 【解析】【解答】解：A、当带电粒子运动方向与磁场反向在同一直线上时，带电粒子不受洛伦兹力，故A错误；B、当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力作用，故B错误；C、洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，在洛伦兹力方向上，粒子位移为零，因此洛伦兹力对运动电荷不做功，故C正确；D、安培力与通电导线垂直，只要通电导线在安培力方向上有位移，则安培力对通电导线做功，故D错误；故选C【分析】根据安培力公式F=BILsin与洛伦兹力公式f=qvBsin及做功的条件分析答题3.【答案】A 【解析】【解答】解：由安培定则可知，在电子枪处电流磁场方向垂直于纸面向外；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力竖直向上，则电子束向上偏转；故选：A【分析】由安培定则判断出通电导线中的电流在电子枪位置的磁场方向；然后由左手定则判断出电子束受到的洛伦兹力方向，最后根据电子束的受力方向判断电子束如何偏转4.【答案】C 【解析】【分析】根据右手螺旋定则可得导线中的电流产生的磁场方向在沿斜面上为沿斜面向下，所以N极受到排斥，故弹簧的伸长量增大，根据左手定则可得导线受到向下的安培力，所以根据牛顿第三定律可得磁铁受到垂直斜面向上的力，故FN1FN2 ， C正确。【点评】磁铁间的受力情况可以看为磁感线方向相同，相吸；反之，相斥。5.【答案】A 【解析】【分析】地球是一个大磁体，地球表面附近赤道上空地磁场呈水平方向，由南向北，其他地方的磁场方向均不言水平方向，水平分量南北半球均由南向北，竖直分量，北半球竖直向下，南半球竖直向上。安培力的方向由左手定则判断。地球表面附近赤道上空地磁场呈水平方向，由南向北，电流方向由西向东，由左手定则可判断导线受到的安培力方向竖直向上所以，A选项正确，BCD选项错误，故选A【点评】中等难度，地磁场的南极、北极分别是地理的北极、南极，赤道上空地磁场呈水平方向，北半球竖有直向下分量，南半球竖有直向上分量，所以涉及地磁场问题一定首先搞清楚问题发生的地理位置。熟练应用左手定则6.【答案】A 【解析】【解答】解：左手定则的内容：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向磁场的方向从南向北，电流的方向由西向东，所以安培力的方向竖直向上故A正确，B、C、D错误故选：A【分析】本题考查用左手定则判断安培力的方向。解题时首先要明确地磁场的分布情况，然后根据左手定则判断安培力方向。7.【答案】C 【解析】【分析】：当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极将垂直于纸面向里转动。故选：C。【点评】右手螺旋定则也叫安培定则，让大拇指所指向为电流的方向，则四指环绕的方向为磁场方向当导线是环形时，则四指向为电流的方向。二、多选题8.【答案】A,D 【解析】【解答】解：A、金属棒先向下做加速运动，后向下做减速运动，假设没有磁场，金属棒运动到最低点时，根据简谐运动的对称性可知，最低点的加速度等于刚释放时的加速度g，由于金属棒向下运动的过程中，产生感应电流，受到安培力，而安培力是阻力，则知金属棒下降的高度小于没有磁场时的高度，故金属棒在最低点的加速度小于g故A正确B、根据能量守恒定律得知，回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹簧弹性势能增加量之差故B错误C、金属棒向下运动的过程中，受到重力、弹簧的弹力和安培力三个力作用，当三力平衡时，速度最大，即当弹簧弹力、安培力之和等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大故C错误D、由于产生内能，弹簧具有弹性势能，由能量守恒得知，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度故D正确故选AD【分析】分析金属棒的运动情况：先向下做加速运动，后向下做减速运动，当重力、安培力与弹簧的弹力平衡时，速度最大根据功能关系得知，回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量与弹簧弹性势能增加量之差由于产生内能，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度9.【答案】A,D 【解析】【解答】解：A、cd棒做加速运动，由E=BLv知cd棒产生的感应电动势增大，由欧姆定律可知回路中产生的感应电流增大，由F=BIL知ab棒受到的安培力一直增大，故A正确B、当ab棒受到的安培力小于mgsin时，由平衡条件得：BIL+f=mgsin，则I增大，ab受到的摩擦力f减小当ab棒受到的安培力大于mgsin时，由平衡条件得：BIL=f+mgsin，则I增大，f增大故B错误C、对cd棒，由动能定理得 FxmgxsinmgxcosW克= 0，得：克服安培力的功 W克=Fxmgxsinmgxcos ，故C错误D、在t0时刻突然撤去拉力的一瞬间，回路中感应电流 I= cd棒的加速度大小为 a= 对于ab分析有：mgcos+mgsin=BIL，联立解得 a= 故D正确故选：AD【分析】分析cd棒产生的感应电动势，由欧姆定律求出回路中的电流，再由安培力公式F=BIL分析ab受到的安培力如何变化由平衡条件分析ab棒受到导轨的摩擦力如何变化根据动能定理求cd棒克服安培力的功由牛顿第二定律求cd棒的加速度10.【答案】A,C 【解析】【解答】解：A、当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，故A正确；B、根据电阻定律，泵体内液体的电阻：R= = = ；因此流过泵体的电流I= ，故B错误；C、增大磁感应强度B，受到的磁场力变大，因此可获得更大的抽液高度，故C正确；D、若增大液体的电阻率，可以使电流减小，受到的磁场力减小，使抽液高度减小，故D错误；故选：AC【分析】当泵体中电流向下时，安培力向左，故液体被抽出；根据电阻定律和欧姆定律列式求解电流表达式分析，根据安培力公式分析安培力大小情况三、填空题11.【答案】0.2；0 【解析】【解答】解：在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，放置一根与磁场方向垂直的长度为0.4m的通电直导线，导线中电流为1A，则该导线所受安培力大小为：F=BIL=0.5T1A0.4m=0.2N；若让直导线与磁场方向平行，则该导线不受安培力；故答案为：0.2，0【分析】通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F=BILsin求出安培力大小，由左手定则来确定安培力的方向安培力方向始终与电流与磁场所构成的平面垂直12.【答案】电流；安培；右；四指；大拇指 【解析】【解答】通电螺线管的极性跟螺线管中的电流方向有关，它们关系可由右手螺旋定则，即安培定则来判定；根据安培定则内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极，故答案为：电流，安培，右，四指，大拇指【分析】根据安培定则内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极，即可求解四、解答题13.【答案】解：导体杆静止在导轨上，受到重力、支持力和安培力三个力作用，如图侧视图所示由平衡条件得：F=mgtan又F=BILI= 由以上三式解得：E= 答：若导轨光滑，电源电动势为 时能使导体杆静止在导轨上 【解析】【分析】导体杆静止在导轨上，受到重力、支持力和安培力三个力作用，安培力大小为F=BIL，根据平衡条件和闭合电路欧姆定律结合求解电源的电动势五、综合题14.【答案】（1）S；N（2）交流电（3）软磁性 【解析】【解答】（1）由安培定则可以判断出电磁铁上端为S极，小磁铁下端为N极。（2）如果用直流电，小磁铁要么被吸引不放，要么被排斥远离，无法进行连续的充气，故用交流电好。（3）因为需要连续充气，所以应