高中物理 第三章 磁场（1-4节）同步训练 新人教版选修3-1.doc

第三章磁场（14节）（时间：90分钟满分：100分）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.下列说法正确的是a.只有磁极周围空间存在磁场b.相互接触的两个磁体之间没有磁场力的作用c.磁体对电流有力的作用，电流对磁体没有力的作用d.磁体和电流之间力的作用是相互的，都是通过磁场产生力的作用答案：d解析：磁体和电流周围都可以产生磁场，故a错；磁场力是非接触力，即磁场力的产生与磁体之间是否接触无关，b错；磁体与电流间的磁场力是相互的，故c错d对.2.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图.过c点的导线所受安培力的方向a.与ab边平行，竖直向上b.与ab边平行，竖直向下c.与ab边垂直，指向左边d.与ab边垂直，指向右边答案：c解析：本题考查了左手定则的应用.导线a在 c处产生的磁场方向由安培定则可判断，即垂直ac向左，同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向下，则由平行四边形定则，过c点的合场方向平行于ab，根据左手定则可判断导线c受到的安培力垂直ab边，指向左边.3.关于磁感应强度，下列说法中正确的是a.若长为l、电流为i的导体在某处受到的磁场力为f，则该处的磁感应强度必为b.由知，b与f成正比，与il成反比c.由知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定无磁场d.磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向答案：d解析：磁场中某点的磁感应强度b是客观存在的，与是否放通电导体无关.定义磁感应强度是对它的一种测量，在测量中要求一小段通电导体的放置方位，力f应是在放置处受到的最大力，也就是应垂直于磁场放才行.故选项a、b、c均错.4.下列说法正确的是a.磁感线从磁体的n极出发，终止于磁体的s极b.磁感线可以表示磁场的方向和强弱c.磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场d.放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的n极一定指向通电螺线管的s极答案：bc解析：磁感线是闭合曲线，故a错.磁感线的疏密可以表示磁场的强弱，切线方向可表示磁场的方向，故b正确.磁铁和电流周围都存在磁场，故c正确.通电螺线管内部磁场方向从s极指向n极，故d错误.5.一条竖直放置的长直导线，通一由下向上的电流，在它正东方某点的磁场方向为a.向东b.向西c.向南d.向北答案：5.d解析：根据安培定则（如右图）可知d正确.6.如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流i和磁感应强度b以及磁场对电流作用力f三者的方向，其中错误的是答案：c解析：当bi时，f=0.另外由左手定则可知，a、b、d选项均正确，故错误的选c.7.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央上方固定一根长直导线，导线与条形磁铁垂直.当导线中通以垂直纸面向里的电流时，用fn表示磁铁对桌面的压力，用ff表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前受力相比较是a.fn减小，ff=0b.fn减小，ff0c.fn增大，ff=0d.fn增大，ff0答案：c解析：用牛顿第三定律分析.画出一条通电电流为i的导线所处的磁铁的磁感线，电流i处的磁场方向水平向左，由左手定则知，电流i受安培力方向竖直向上.根据牛顿第三定律可知，电流对磁铁的反作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，而桌面对磁铁无摩擦力作用，故正确答案为选项c.8.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，且能自由转动.若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是a.都绕圆柱转动b.以不等的加速度相向运动c.以相等的加速度相向运动d.以相等的加速度相背运动答案：c解析：同向环形电流相互吸引，虽两电流大小相等，但根据牛顿第三定律知，两线圈间相互作用力必定大小相等，所以选c.9.在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自东向西沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为a.向北b.向南c.向上d.向下答案：c解析：电流方向自西向东，赤道上空地磁场方向由南向北，则由左手定则得安培力方向向上，应选c.10.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如右图所示.在导线以其中心点为轴转动90的过程中，导线受到的安培力a.大小不变，方向不变b.由零增大到最大，方向时刻变c.由最大减小到零，方向不变d.由零增大到最大，方向不变答案：d解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大.根据左手定则判断知，力的方向始终不变.选项d正确.二、填空题（本题共3小题,每小题5分，共15分）11.如图1所示线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为b，线圈面积为s，则穿过线圈的磁通量=_.图1答案：bscos解析：线圈平面abcd与磁感应强度b方向不垂直，不能直接用=bs计算，处理时可以用不同的方法.解法一：把s投影到与b垂直的方向，即水平方向，如图中abcd，s=scos，故=bs=bscos.解法二：把b分解为平行于线圈平面的分量b和垂直于线圈平面的分量b，显然b不穿过线圈，且b=bcos，故=bs=bscos.12.如图2所示，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时n极指向右，则电流的正极为_，负极为_.图2答案：c端d端解析：小磁针n极的指向即为该处的磁场方向，所以螺线管内部磁感线由ab.根据安培定则可判断出电流由电源的c端流出，d端流入，故c端为正极，d端为负极.13.在倾角为30的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图3所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流i时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小为b=_.图3答案：解析：通电导体棒受三个力：重力、弹力和安培力.其中安培力沿斜面向上，与导体棒重力沿斜面向下的分力平衡，故有：bil=mgsin30,所以三、解答题（本题共4小题,14、15、16题各10分,17题15分,共45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）14.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：若导线光滑，电源电动势e多大才能使导体杆静止在导轨上？答案：解析：由闭合电路欧姆定律得：e=ir，导体杆受力情况如图，则由共点力平衡条件可得f安=mgtan,f安=bid，由以上各式可得出15.如图所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 a时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 a时，金属棒能获得2 m/s2的加速度，则磁场的磁感应强度为多少？答案：1.2 t解析：对金属棒进行受力分析，利用牛顿第二定律可得：当金属棒中的电流为5 a时bi1lf阻=0当金属棒中的电流为8 a时bi2lf阻=ma由整理方程组可得：t=1.2 t.16.三根平行的直导线，分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点，如右图所示，现使每条通电导线在斜边中点o所产生的磁感应强度的大小为b.则该处的实际磁感应强度的大小和方向如何？答案：方向在三角形平面内与斜边夹角=arctan2解析：根据安培定则，i1与i3在o点处产生的磁感应强度相同，i2在o点处产生的磁感应强度的方向与b1（b3）相垂直.又知b1、b2、b3的大小相等均为b，根据矢量的运算可知o处的实际磁感应强度的大小方向在三角形平面内与斜边夹角=arctan2，如下图所示.17.如右图所示，有一电阻不计、质量为m的金属棒ab可在两条轨道上滑动，轨道宽为l，轨道平面与水平面间夹角为，置于垂直轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为b.金属棒与轨道间的最大静摩擦力为重力的k倍，回路中电源电动势为e，内阻不计，轨道电阻也不计.问：滑动变阻器调节在什么阻值范围内，金属棒恰能静止在轨道上？答案：解析