人教版高中物理选修3 1第三章 磁场单元练习包含答案

1、人教版选修第三章磁场 3-1 一、单选题 如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子1.aO点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的以一定的初速度由左边界的不计重力)(Ob不计重力穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子图中未标出仍)(Ob 以相同初速度由 点射入，从区域右边界穿出，则粒子)( O点下方穿出位置一定在 AO点上方穿出位置一定在 B运动时，在电场中的电势能一定减小 C在电场中运动时，动能一定减小 DLI的电流，静止在导轨上，已知垂直于导体棒的如图所示，一根长度的直导体棒中通以大小为2.BB角下列说法中正确的是（匀强磁场的

2、磁感应强度为）， 的方向与竖直方向成 . BLI 导体棒受到磁场力大小为sin AmgBLI 导体棒对轨道压力大小为sin+B 导体棒受到导轨摩擦力为 CBLI 导体棒受到导轨摩擦力cos D 下列关于磁场的说法中正确的是 )(3. 磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的 A 将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 B 把磁体放在真空中，磁场就消失了 C 当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失 DOO匀速旋转，在盘左侧轴线上的小磁针最后平如图所示，带负电的金属圆盘绕轴以角速度4.衡的位置是 )( 极竖直向上 NA极竖直向下 NB极沿轴线向右 N

3、C极沿轴线向左 ND如图所示，一根通电直导线置于水平向右的匀强磁场中，电流方向垂直于纸面向里，该导线所受5.F将导线长度减少为原来的一半时，导线受到的安培力为 安培力大小为 )(. A BF CF 2DP不计重质谱仪主要由加速电场和偏转磁场组成，其原理图如图设想有一个静止的带电粒子(6.UBD的匀强磁场中，最后打到底片上的力，经电压为的电场加速后，垂直进入磁感应强度为)2UxODx 之间函数关系的是，则图中能正确反映 与点，设)( DBCAabcd已静止，极指向正确的是 如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针、)(7.N a 小磁针 Ab 小磁针 Bc 小磁针 Cd 小磁针 Dv，若加上一

4、个垂直纸面向外如图，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为8.的磁场，则滑到底端时 )( v变小 Av变大 Bv不变 Cv的变化不能确定 D关于磁场对通电直导线作用力的大小，下列说法中正确的是 )9.(通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，但不为零 A通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大 B作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关 C通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力 Dabab等远处有，通有等值电流在纸面上距如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线、和10.PPBab中的电流方向是 的方向水平向左，则导线 一点、，若点合磁感应强度)( ab中向纸外中向纸里， Aab中向纸

5、里 中向纸外，Bab中均向纸外 、Cab中均向纸里 、D二、多选题 xOy平面内，存在正交的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场的磁感应强度大小多选如图所示的)11.(BxOyEym、带电量为，方向垂直平面向里，匀强电场大小为轴正方向将一质量为，方向沿为qOTPx轴的距离为粒子点距，点由静止释放，粒子的运动曲线如图所示，运动周期为的粒子从x轴最大距离的一半，粒子的重力忽略不计以下说法正确的是 运动过程中距 )( 粒子带正电 A粒子运动到最低点时，粒子所受电场力与洛伦兹力大小相等 B QP点所用时间为点运动到与之等高的粒子由 C x轴的最大距离为粒子在运动过程中，距 D多选如图所示，一束正离子先后通过正

6、交电场磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子)12.(流在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的 )( 电荷 A质量 B速度 C比荷 D（多选）安培的分子环流假设，可用来解释（ ） 13.两通电导体间有相互作用的原因 A通电线圈产生磁场的原因 B永久磁铁产生磁场的原因 C铁质类物体被磁化而具有磁性的原因 D三、填空题 BL的匀强磁场中，一根与磁场方向垂直放置、长度在磁感应强度的通电导线中mT0.2 14.0.8 I的电流，则导线所受磁场力大小为通有；若将导线转过与磁场方向平行时，90_A0.4 导线所受磁场力为，此时磁场的磁感应强度为 _22S一矩形线圈面积m15.

7、10，穿过线圈的磁通量，它和匀强磁场方向之间的夹角3013B；若线圈以一条边为轴转，则穿过线圈，则磁场的磁感应强度180_Wb101，则；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为的磁通量的变化量为0_02 _.aB的匀强磁场中，如图所示求出下列四种情况的正方形线圈，放在磁感应强度为边长为16.下，穿过线圈的磁通量 v从两板的在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子以速度17.0正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过 供下列各小题选择的答案有： 不偏转向上偏转 BA向下偏转向纸内或纸外偏转 DCv从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将若质子以速度

8、 _(1)0v从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将若电子以速度 _(2)0v的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入，质子将若质子以大于 _(3)0v沿垂直于电场和磁场的方向，从若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度(4)0两极正中央射入时，电子将 _mq，紧贴着水平绝缘板的下表面滑动，滑动带正电的带电体电荷量为如图所示，一个质量为18.B垂直，则能沿绝缘面水平滑动的速度方向，大小应不方向与垂直纸面向里的匀强磁场_v开始运动，则它沿绝缘面运动的过程中速若，小于从度，克服摩擦力做功为_0 _ 四、实验题 霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的

9、实验研究上取得了突破性进展如19.PQIBMN、间通入电流，在，同时外加与薄片垂直的磁场图甲所示，在一矩形半导体薄片的 kdUUU为薄片的厚称为霍尔电压，且满足，这种现象称为霍尔效应，式中间出现电压HHHk为霍尔系数某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数 度，若该半导体材料是空穴可视为带正电粒子导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表)(1)UMN端通过导线相连或接线柱与填测量 时，应将电压表的”)”“_(“”“HdBI的大小，测量，该同学保持磁感应强度已知薄片厚度不变，改变电流T0.40 mm0.10 (2)U值，记录数据如下表所示 相应的.H 3IUAmV图线，利用图线求出该材料

10、的霍尔系数为根据表中数据在图乙中画出10_H11 位有效数字保留)(2T 该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以(3)减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丙所示的测量电路，、均为单刀双掷开关，SS21QPa或填端流出，应将虚线框内为半导体薄片未画出为使电流从端流入，掷向”S()“_(1bcd或 填掷向，”)”_(“”)S2 为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件和填器件代号 之间)_(_年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时，发现了一种新的电磁效

11、应：将20.1879导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差，这种现象后来被称为霍尔效应，这个横向的电势差称为霍尔电势差 abcdabcdhl，其中的载流子为自由电子，自的高度为如图甲所示，某长方体导体、宽度为(1)eabbaB在导体中通有，导体处在与由电子电荷量为面垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为.0bccbIU，此导体中单面的恒定电流，若测得通过导体的恒定电流为垂直于，横向霍尔电势差为H位体积内自由电子的个数为 _nq均为定值，人对于某种确定的导体材料，其单位体积内的载流子数目和载流子所带电荷量(2) HH已知的材料可以制成测量磁感

12、应强度定义为该导体材料的霍尔系数利用霍尔系数们将2aabb以的面积可以在的探头，有些探头的体积很小，其正对横截面相当于图甲中的面cm(0.1 )下，因此可以用来较精确地测量空间某一位置的磁感应强度如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中探头装在探杆的前端，且使探头的正对横截面与探杆垂直这种仪器既UI，并自动计算出探可以控制通过探头的恒定电流的大小，又可以监测探头所产生的霍尔电势差H 头所测位置磁场的磁感应强度的大小，且显示在仪器的显示窗内 在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对控杆的放置方位要求为：_.UIH量理知道物外，还要感应强度，除了知道需、要、磁置出要计算所测位磁场的H：

13、达式小的表度测位置磁感应强大所理用推导出上述物量表示_ _. 五、计算题 如图所示，空间内有方向垂直纸面（竖直面）向里的界匀强磁场区域、，磁感应强度大小21.未知，区域内有竖直向上的匀强电场，区域内有水平向右的匀强电场，两区城内的电场强度 、电荷量的带正电滑块从区域左侧与边界大小相等，现有一质量相距 的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动，进入区域点以后，滑块立即在竖的 直平面内做匀速圆周运动，在区域内运动一段时间后离开磁场落回点已知滑块与水平面间的 . ，重力加速度动摩擦因数 . 中磁场的磁感应强度大小 （）求匀强电场的电场强度大小和区域 ;1（）求滑块从点出发到再次落回点所经历的时间（可用分

14、数表示，圆周率用字母表示）； 2 点以的初速度沿水平面向右运动，当滑块进入区域）若滑块在后恰好能做匀速直（ 3 内磁场的磁感应强度大小（可用分数表示） 线运动，求有界磁场区域的宽度及区域 . abcd为两根相距如图所示，的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根、m2 22.质量为金属棒，当通以的电流时，金属棒沿导轨做匀速运动；当金属棒中电流增加到8 5 3.6 kgA2时，金属棒能获得2 m/sA 的加速度，求匀强磁场的磁感应强度的大小 L垂直放于匀强磁场各点的磁感应强度大小和方向均相同中，导线长如图所示，通电导线8 )(23.B的值为，导线所受的力为，求导线中电流的大小 ，磁感应

15、强度32 Nm2 T 答案解析 【答案】 C1.a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定做匀速直线运动，故对粒【解析】aBqvEqEBv，无论粒子带正电还是负电，都可以沿直线穿出复合场区，当子有：即只要满足bO点的上方还是下方穿出，故由于电性不确定，故无法判断是从撤去磁场只保留电场时，粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正错误；粒子、BA功，其电势能减小，动能增大，故项正确，项错误 DC【答案】 D2.【解析】根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示 . BI垂直，故导体棒受到磁场力大小为，故与因为错误；根据共点力平衡规律得：A ，故错误；由题意

16、知导体棒受，得导体棒对轨道的压力大小为B ，故错误，正确 到的是静摩擦力，由平衡条件可得：.CD 【答案】B3. 【解析】 【答案】C4.【解析】等效电流的方向与转动方向相反，由安培定则知轴线上的磁场方向向右，所以小磁针N极受力向右，故正确 C【答案】 B5.FBIL 【解析】电流与磁场垂直，安培力： BIF 当导线长度减少为原来的一半时，导线受到的安培力为： F 联立解得：.【答案】 A6.2mvqU 【解析】根据动能定理 v得， mqvB，粒子在磁场中偏转洛伦兹力提供向心力 R则 . Rx 2.2U故正确，、错误 xDC.BA知【答案】 C7.【解析】根据安培定则，判断出通电螺线管左边为，

17、右边为，则静止时小磁针极指向磁场方NNSc 向，所以图中正确的只有小磁针.【答案】 A8.【解析】根据左手定则，带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力，所以物体与斜面间的摩擦力增大，从而使物体滑到斜面底端时速度变小，故正确 A【答案】 B9.FBIL为导线和磁场的夹角，当导线的方向与磁场的方向平行时，所【解析】由于安培力，sin受安培力为；当导线的方向与磁场方向垂直时，安培力最大 0【答案】 A10.abaP处产生的磁场在中向纸里，中向纸外，根据安培定则判断可知：方向垂直于【解析】若BaaPbPbP连线向上，如图所示，根据平行四处产生的磁场在方向垂直于连线向下，如图所示BbP点的磁

18、感应强度方向水平向左符合题意故正确边形定则进行合成，则得 AabP点的磁感应强度方向水平向右故错误中向纸里，同理可知，若中向纸外， BabP点的磁感应强度方向竖直向上故错误、 中均向纸外，同理可知，若CabP点的磁感应强度方向竖直向下故错误中均向纸里，同理可知，若、 D 【答案】 AC11.【解析】粒子由静止开始运动，故开始时电场力向下，故粒子带正电，故正确； A粒子运动到最低点时，合力向上，电场力向下，合力提供向心力，故洛伦兹力大于电场力，故B错误； v和粒子的初速度为零，将初速度沿着水平方向分解为水平向左和水平向右的两个相等分速度1vv， ，大小均为2v，对应的洛伦兹力与电场力平衡，故：

19、向右的分速度2qvBqE 2v，做逆时针的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：向左的分速度 1qvBm 1其中： vvv 21联立解得： R T PQ点所用时间为：粒子由 点运动到与之等高的 Tt x轴的最大距离为： 粒子在运动过程中，距 R 2ym故正确，错误 DC【答案】 CD12. vqvBqE，说明离子有相同速度，【解析】离子在区域内不偏转，则有对；在区域C r知，离子有相同的比荷，内半径相同，由对；至于离子的电荷与质量是否相等，由题意D无法确定，故、错 BA【答案】 CD13.【解析】两通电导体有相互作用，是通过磁体之间的磁场的作用产生的，故错误； A通电线圈产生磁场的原因是电流的周

20、围存在磁场，与分子电流无关，故错误； B安培提出的分子环形电流假说，解释了为什么磁体具有磁性，说明了磁现象产生的本质，故正C确； 安培认为，在原子、分子或分子团等物质微粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性；磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显出显示出磁性，故 正确D2 0.8 T0N【答案】14.106.4 BILBIFB与电流可知垂直放置时，由公式【解析】当磁感应强度106.40.80.40.2 N2 N当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时，受到的磁场力的大小为零，磁场中某点的磁感应强B

21、度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关， 0.8 T.3 0Wb 【答案】15.100.2 T2 BSBSB，所以 【解析】线圈的磁通量0.2 Tsin 30 若线圈以一条边为轴转，则穿过线圈的磁通量的变化量180333 101Wb)Wb10Wb(2110 线圈平面和磁场方向之间的夹角变为，则0.00 22BaBa0.5 16.【答案】0 可知，线圈与磁场的方向平行，根据【解析】由图； 可知，穿过线圈的磁通量等于10 可知，穿过线圈的磁通量为； 由图可知，线圈与磁场垂直，根据2 ，根据可知，穿过线圈的磁通量为由图可知，线圈与磁场之间的夹角是303 ； 可知，穿过线圈的磁通量为，根据由图可

22、知，线圈与磁场之间的夹角额604 17.【答案】 (4)C(2)A(1)A(3)BmqE，匀强磁场的磁感应强【解析】设带电粒子的质量为，匀强电场的电场强度为，带电荷量为Bv垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所带电粒子以速度度为.0qEBqv沿直线匀速通过时，显然有受电场力方向向下，大小为；所受磁场力方向向上，大小为.0 vqEBqv，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关如果粒子带负00电荷，电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立所以，两小题应选若质子A.(1)(2)vFBqv，磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向的速度射入两板之间，由于磁

23、场力以大于0BF增大时，电子射入的其他条件不变，所受磁场力磁场的磁感应强度上偏转，第小题应选B.(3)Bqv也增大，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第小题应选择 C.(4)0 2 vm18.【答案】水平向右，)( 【解析】cMbE或如 案【19.答】图 或 所示S(1.5(1.4(1)(2)1.6)(3)S21 E )MM端通过导线根据左手定则得，正电荷向接线柱与端偏转，所以应将电压表的【解析】”(1)“ kUkkUI，解得霍尔图线如图所示根据相连知，图线的斜率为0.375(2)HH113QPbc，为了掷向为使电流从掷向端流入，端流出，应将kSVST.(3)mA系数101.521ESE之间 保护电路，定值电阻应串联在和和或)(S21 应调整探杆的放置位置或调整探头的方