苏教版高三物理选修3-1第一章磁场测试卷及答案

苏教版高三物理选修3-1第一章磁场测试卷及答案第1页共1页苏教版高三物理选修3-1第一章磁场测试卷及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）（每小题只有一个选项符合题意，请把正确选项的字母填在题后括号内）1.一条形磁铁放在水平桌面上，用水平力F向右拉它，磁铁保持静止，则桌面对磁铁的摩擦力大小和方向是（）A.等于F，水平向左B.大于F，水平向左C.小于F，水平向右D.等于F，水平向右参考答案：A2.如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，一轻质弹簧连接着条形磁铁的N极，弹簧处于原长状态，现用水平力F向右缓慢拉动磁铁，过程中弹簧的长度变化情况是（）A.伸长B.缩短C.不变D.无法确定参考答案：A3.两个相同的条形磁铁分别固定在光滑水平面上的A、B两点，A、B相距较远，用一根不可伸长的轻绳连接，现用水平力F向右拉B磁铁，当系统达到平衡时，绳的拉力大小为（）A.等于FB.大于FC.小于FD.无法确定参考答案：B4.在赤道附近，将一小磁针悬挂起来，静止时N极的指向（）A.指向东B.指向西C.指向地磁北极D.指向地磁南极参考答案：C5.一电子以速度v₀垂直于磁感线方向进入一匀强磁场，受到的洛伦兹力大小为F，则（）A.若速度变为2v₀，洛伦兹力变为2FB.若速度方向与磁感线成30°角，洛伦兹力变为F/2C.若磁感强度变为2倍，洛伦兹力变为2FD.洛伦兹力方向与速度方向始终相同参考答案：B6.如图所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，磁感线方向垂直纸面向里，当线圈以ab边为轴匀速转动时，下列说法正确的是（）A.线圈中产生恒定电流B.线圈中产生交流电，周期为转动周期的一半C.线圈中产生交流电，周期与转动周期相同D.线圈中产生直流电参考答案：C7.一长直导线通有电流I，在其附近放置一个小磁针，磁针N极的指向（）A.垂直于导线，指向导线电流方向B.垂直于导线，背离导线电流方向C.平行于导线，与导线电流方向相同D.平行于导线，与导线电流方向相反参考答案：A8.如图所示，两根平行长直导线分别通有电流I₁和I₂，方向相反，P点是两导线之间的一点，则P点磁感强度方向（）A.水平向左B.水平向右C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外参考答案：B9.一带电粒子以速度v₀垂直于磁感线方向进入一匀强磁场，做匀速圆周运动，则（）A.粒子的动能会发生变化B.粒子的电势能会发生变化C.粒子的机械能会发生变化D.粒子的速率保持不变参考答案：D10.如图所示，一个矩形线圈abcd放在匀强磁场中，磁感线方向垂直纸面向里，当线圈以ad边为轴匀速转动时，下列说法正确的是（）A.线圈中产生恒定电流B.线圈中产生交流电，周期为转动周期的一半C.线圈中产生交流电，周期与转动周期相同D.线圈中产生直流电参考答案：C二、填空题（共10小题，每题2分）（请把正确答案直接填写在题中横线上，填写不完整的不得分）1.一电子以速度v₀垂直于磁感线方向进入一匀强磁场，受到的洛伦兹力大小为______。参考答案：ev₀B2.一条形磁铁放在水平桌面上，用水平力F向右拉它，磁铁保持静止，则桌面对磁铁的摩擦力大小为______。参考答案：F3.两个相同的条形磁铁分别固定在光滑水平面上的A、B两点，A、B两点相距L，A点磁铁N极指向B点磁铁S极，则两点间磁场力大小为______。参考答案：μm₁m₂G/(L²)4.在赤道附近，将一小磁针悬挂起来，静止时N极的指向是______。参考答案：地理北极5.一长直导线通有电流I，在其附近放置一个小磁针，磁针N极的指向是______。参考答案：垂直于导线指向导线6.两根平行长直导线分别通有电流I₁和I₂，方向相反，导线间相互作用力大小为______。参考答案：μI₁I₂L/(2πd)7.一个矩形线圈abcd放在匀强磁场中，磁感线方向垂直纸面向里，线圈中通有电流I，则线圈受到的磁力矩大小为______。参考答案：NIABsinθ8.一带电粒子以速度v₀垂直于磁感线方向进入一匀强磁场，做匀速圆周运动的半径为______。参考答案：mv₀²/(eB)9.一电子（电荷量e=-1.6×10⁻¹⁹C）从电势φ₁=100V的A点运动到电势φ₂=200V的B点，电场力做功为______。参考答案：-3.2×10⁻⁷J10.一个电子（电荷量e=-1.6×10⁻¹⁹C）以速度v=3×10⁶m/s垂直于磁感线方向进入一匀强磁场，受到的洛伦兹力大小为6×10⁻¹³N，则磁感应强度大小为______。参考答案：2T三、判断题（共10小题，每题2分）（正确的打“√”，错误的打“×”，把判断符号填在题后括号内）1.匀强磁场中，通电导线所受安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向所构成的平面。参考答案：√2.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向规定为小磁针N极在磁场中受力的方向。参考答案：√3.两个通有电流的长直导线相互平行放置时，若电流方向相同，则它们会相互吸引。参考答案：√4.在磁场中，闭合线圈转动产生感应电流的条件是线圈平面与磁感线不平行。参考答案：×5.楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。参考答案：√6.法拉第电磁感应定律指出，闭合电路中感应电动势的大小等于穿过该电路的磁通量的变化率。参考答案：√7.磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用，这种力称为磁场力，也叫洛伦兹力。参考答案：×8.地球是一个巨大的磁体，地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。参考答案：×9.磁感线是闭合曲线，在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极。参考答案：√10.运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力不做功，因为洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向垂直。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）（请分点作答，语言简明、要点齐全，写在对应题目下方的横线上）1.简述磁感应强度的定义及其物理意义。参考答案：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，定义为放入磁场中某点的通电导线所受安培力F与电流I和导线长度L的乘积的比值，即B=F/IL。其物理意义是表示磁场对电流的作用力的大小和方向。2.列举三种常见的磁现象。参考答案：常见的磁现象包括磁铁吸铁、磁铁与磁铁间相互作用、磁化现象、电磁感应现象等。3.说明安培力的方向判定方法。参考答案：安培力的方向判定方法可用左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。4.比较洛伦兹力与安培力的异同点。参考答案：洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，其大小为F=qvBsinθ，方向用左手定则判定（对于正电荷）；安培力是通电导线在磁场中受到的力，是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，其大小为F=ILBsinθ，方向用左手定则判定。两者本质相同，都是磁场对电荷的作用力，但表现形式不同。5.简述楞次定律的内容及其应用。参考答案：楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤为：①确定原磁场的方向；②判断穿过闭合回路的原磁通量是增加还是减少；③根据原磁通量的变化情况，确定感应电流的磁场方向（阻碍原磁通量的变化）；④用左手定则判断感应电流的方向。6.解释法拉第电磁感应定律的物理意义。参考答案：法拉第电磁感应定律指出，闭合电路中感应电动势的大小等于穿过该电路的磁通量变化率的绝对值，即E=|ΔΦ/Δt|。其物理意义是表示磁通量变化快慢与感应电动势大小的关系，磁通量变化越快，感应电动势越大。7.列举两个产生感应电流的条件。参考答案：产生感应电流的条件有两个：①闭合电路；②穿过闭合回路的磁通量发生变化。8.说明地磁场的基本特征。参考答案：地磁场的基本特征包括：①地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近；②地磁场是一个近似于磁偶极子的磁场；③地磁场的磁感线从地理南极附近出发，回到地理北极附近；④地磁场的强度随地理位置的变化而变化。五、应用题（共8小题，每题3分）（请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后结果不得分）1.在一个倾角为30°的固定斜面上，放置一个质量为2kg的物块，物块与斜面间的动摩擦因数为0.5。现用一个与斜面平行且向上的拉力F，使物块沿斜面匀速向上运动。求拉力F的大小。（g取10m/s²）参考答案：4.6N2.一个边长为0.1m的正方形导线框，总电阻为2Ω，以速度v=0.5m/s匀速进入一个宽度大于导线框的匀强磁场区域。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.2T。求导线框进入磁场过程中产生的感应电流大小和方向。参考答案：0.1A，沿逆时针方向3.如图所示，一个质量为0.1kg的小球，用长为0.5m的细线悬挂于O点，将小球拉到与悬线垂直的位置A，然后由静止释放。当小球运动到悬线与水平方向成30°的B点时，求小球受到的洛伦兹力大小。（磁场方向垂直纸面向外，B=0.1T，小球带电量为+1×10⁻⁶C）参考答案：5×10⁻⁷N，水平向左4.一个质量为0.5kg的金属棒ab，放置在相距为0.4m的平行金属导轨上，导轨电阻不计。金属棒电阻为2Ω，导轨所在区域存在一个竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。金属棒在水平恒力F=1N的作用下，从静止开始沿导轨向右运动，运动过程中保持与导轨垂直。求金属棒运动2s后产生的感应电动势大小和方向。参考答案：1V，沿逆时针方向5.如图所示，一个半径为R的绝缘半球置于匀强磁场中，磁场方向垂直于半球表面。一个质量为m、带电量为+q的小球，从半球的最高点A由静止开始沿半球表面下滑，不计小球与半球间的摩擦。求小球滑到半球的最低点B时，对半球的压力大小。参考答案：3mg6.一个质量为0.2kg的金属球，用绝缘细线悬挂于O点，将金属球拉到与悬线垂直的位置A，然后由静止释放。当金属球运动到悬线与水平方向成60°的B点时，进入一个水平方向的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.1T，金属球带电量为+1×10⁻⁶C。求此时金属球受到的洛伦兹力大小和方向。参考答案：5×10⁻⁷N，水平向左7.如图所示，一个边长为0.2m的正方形导线框，总电阻为4Ω，以速度v=1m/s匀速进入一个宽度大于导线框的匀强磁场区域。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.2T。求导线框进入磁场过程中产生的感应电流大小和方向。参考答案：0.05A，沿逆时针方向8.一个质量为0.1kg的小球，用长为0.5m的细线悬挂于O点，将小球拉到与悬线垂直的位置A，然后由静止释放。当小球运动到悬线与水平方向成45°的B点时，进入一个水平方向的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=0.1T，小球带电量为+1×10⁻⁶C。求此时小球受到的洛伦兹力大小和方向。参考答案：5×10⁻⁷N，水平向左标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：A解析：本题考查“磁场中物体受力平衡”。条形磁铁保持静止，说明水平方向受力平衡，拉力F与桌面对磁铁的摩擦力f大小相等，方向相反，故摩擦力大小等于F，方向水平向左。2.参考答案：A解析：本题考查“磁场对磁铁的作用力”。用水平力F向右拉磁铁，N极受到的磁场力方向水平向左，根据牛顿第三定律，弹簧受到向右的力，被拉长。3.参考答案：B解析：本题考查“磁场中物体受力平衡”。用水平力F向右拉B磁铁，A磁铁的N极会受到B磁铁的排斥力，该力水平向右，绳的拉力需要克服该排斥力，故拉力大于F。4.参考答案：C解析：本题考查“地磁场”。地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，赤道附近地磁场水平分量指向地理北极，故小磁针N极指向地磁北极。5.参考答案：B解析：本题考查“洛伦兹力”。洛伦兹力大小F=qvBsinθ，速度方向与磁感线成30°角，sin30°=1/2，洛伦兹力变为F/2。6.参考答案：C解析：本题考查“交流电的产生”。矩形线圈以ab边为轴匀速转动，磁感线垂直纸面向里，线圈中产生交流电，周期与转动周期相同。7.参考答案：A解析：本题考查“安培定则”。根据安培定则，通电直导线周围磁感线呈同心圆状，P点磁感强度方向垂直于导线，指向导线电流方向。8.参考答案：B解析：本题考查“安培定则”。两平行长直导线电流方向相反，P点磁感强度方向为两导线产生的磁感强度叠加结果，根据安培定则，两导线在P点产生的磁感强度方向水平向右，叠加后方向水平向右。9.参考答案：D解析：本题考查“洛伦兹力”。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，大小不变，方向始终指向圆心，粒子速率保持不变。10.参考答案：C解析：本题考查“交流电的产生”。矩形线圈以ad边为轴匀速转动，磁感线方向垂直纸面向里，线圈中产生交流电，周期与转动周期相同。二、填空题1.参考答案：ev₀B解析：本题考查〈洛伦兹力〉。电子电荷量为e，速度为v₀，磁感应强度为B，根据洛伦兹力公式F=ev₀B，得出答案。2.参考答案：F解析：本题考查〈受力分析〉。磁铁保持静止，说明受力平衡，水平方向拉力F与摩擦力大小相等，方向相反，故摩擦力大小为F。3.参考答案：μm₁m₂G/(L²)解析：本题考查〈磁场力〉。两个条形磁铁间存在相互吸引力，根据万有引力公式G=m₁m₂/r²，其中μ为磁导率，r为距离L，得出答案。4.参考答案：地理北极解析：本题考查〈地磁场〉。在赤道附近，地磁场水平分量指向地理北极，故小磁针N极指向地理北极。5.参考答案：垂直于导线指向导线解析：本题考查〈安培定则〉。根据安培定则，电流I产生的磁场方向垂直于导线，小磁针N极指向磁场方向。6.参考答案：μI₁I₂L/(2πd)解析：本题考查〈安培力〉。两根平行长直导线间存在相互作用力，根据安培力公式F=μI₁I₂L/(2πd)，其中μ为磁导率，L为导线长度，d为距离，得出答案。7.参考答案：NIABsinθ解析：本题考查〈磁力矩〉。矩形线圈abcd受到的磁力矩大小为NIABsinθ，其中N为线圈匝数，I为电流，A为线圈面积，B为磁感应强度，θ为线圈平面与磁场方向的夹角。8.参考答案：mv₀²/(eB)解析：本题考查〈匀速圆周运动〉。带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律F=ma，其中a=v₀²/r，得出r=mv₀²/(eB)。9.参考答案：-3.2×10⁻⁷J解析：本题考查〈电场力做功〉。电子从A点运动到B点，电场力做功为W=e(φ₂-φ₁)，其中e为电子电荷量，φ₁为A点电势，φ₂为B点电势，得出答案。10.参考答案：2T解析：本题考查〈洛伦兹力〉。电子电荷量为e，速度为v，磁感应强度为B，洛伦兹力大小为F=evB，根据题意F=6×10⁻¹³N，v=3×10⁶m/s，e=-1.6×10⁻¹⁹C，代入公式得出B=2T。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查〈安培力的方向〉。根据左手定则，安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向所构成的平面，即垂直于I和B的叉积方向。该结论是电磁学中的基本定律，适用于所有通电导线在磁场中的情况。2.参考答案：√解析：本题考查〈磁感应强度的定义与方向〉。磁感应强度B是描述磁场性质的物理量，其大小表示磁场的强弱，方向规定为小磁针N极在该点受力的方向。这是磁场的基本定义，在教材中有明确阐述。3.参考答案：√解析：本题考查〈电流间相互作用力〉。根据安培力的定律，两个通有电流的长直导线相互平行放置时，若电流方向相同，则它们会相互吸引；若电流方向相反，则它们会相互排斥。该结论可以通过左手定则推导得出。4.参考答案：×解析：本题考查〈产生感应电流的条件〉。闭合线圈转动产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化，而不是线圈平面与磁感线不平行。即使线圈平面与磁感线平行，只要磁通量发生变化（如磁场强度变化），同样会产生感应电流。5.参考答案：√解析：本题考查〈楞次定律〉。楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这是电磁感应的基本定律之一，在教材中有详细解释，用于判断感应电流的方向。6.参考答案：√解析：本题考查〈法拉第电磁感应定律〉。法拉第电磁感应定律指出，闭合电路中感应电动势的大小等于穿过该电路的磁通量的变化率，即E=|ΔΦ/Δt|。这是电磁感应的核心定律，在教材中有明确表述。7.参考答案：×解析：本题考查〈磁场力的概念〉。磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用，这种力称为磁场力。对于通电导线，这种力称为安培力；对于运动电荷，这种力称为洛伦兹力。洛伦兹力是磁场力的更广义的表述，包含安培力。因此，该说法不够准确。8.参考答案：×解析：本题考查〈地磁场〉。地球是一个巨大的磁体，地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。这是因为地磁场的N极实际上指向地理南极，S极指向地理北极。这个现象在教材中有详细说明。9.参考答案：√解析：本题考查〈磁感线的性质〉。磁感线是闭合曲线，在磁体外部从N极指向S极，在磁体内部从S极指向N极。这是磁感线的基本性质，在教材中有明确描述，用于形象地描述磁场的分布。10.参考答案：√解析：本题考查〈洛伦兹力做功〉。运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功。这是电磁学中的基本结论，因为功的定义是力与位移的乘积，而洛伦兹力与位移方向垂直，所以做功为零。四、简答题1.参考答案：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，定义为放入磁场中某点的通电导线所受安培力F与电流I和导线长度L的乘积的比值，即B=F/IL。其物理意义是表示磁场对电流的作用力的大小和方向。解析：本题考查“磁感应强度的定义与物理意义”。磁感应强度是描述磁场性质的物理量，其定义式为B=F/IL，其中F是安培力，I是电流，L是导线长度。磁感应强度的方向规定为小磁针N极在该点的受力方向。磁感应强度是矢量，既有大小又有方向。其物理意义是表示磁场对电流的作用力的大小和方向，磁感应强度越大，表示磁场越强，通电导线所受安培力越大。2.参考答案：常见的磁现象包括磁铁吸铁、磁铁与磁铁间相互作用、磁化现象、电磁感应现象等。解析：本题考查“常见的磁现象”。磁现象是自然界中广泛存在的一种现象，主要包括磁铁吸铁、磁铁与磁铁间相互作用（吸引或排斥）、磁化现象（使原来没有磁性的物体获得磁性的过程）、电磁感应现象（闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流）等。3.参考答案：安培力的方向判定方法可用左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。解析：本题考查“安培力的方向判定方法”。安培力的方向判定方法可用左手定则，具体操作为伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。注意，安培力的方向与电流方向和磁感线方向都垂直。4.参考答案：洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，其大小为F=qvBsinθ，方向用左手定则判定（对于正电荷）；安培力是通电导线在磁场中受到的力，是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，其大小为F=ILBsinθ，方向用左手定则判定。两者本质相同，都是磁场对电荷的作用力，但表现形式不同。解析：本题考查“洛伦兹力与安培力的异同点”。洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，其大小为F=qvBsinθ，方向用左手定则判定（对于正电荷）；安培力是通电导线在磁场中受到的力，是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，其大小为F=ILBsinθ，方向用左手定则判定。两者本质相同，都是磁场对电荷的作用力，但洛伦兹力是微观表现，安培力是宏观表现。5.参考答案：楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤为：①确定原磁场的方向；②判断穿过闭合回路的原磁通量是增加还是减少；③根据原磁通量的变化情况，确定感应电流的磁场方向（阻碍原磁通量的变化）；④用左手定则判断感应电流的方向。解析：本题考查“楞次定律的内容及其应用”。楞次定律是电磁感应现象的基本规律，其内容是：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤为：①确定原磁场的方向；②判断穿过闭合回路的原磁通量是增加还是减少；③根据原磁通量的变化情况，确定感应电流的磁场方向（阻碍原磁通量的变化）；④用左手定则判断感应电流的方向。6.参考答案：法拉第电磁感应定律指出，闭合电路中感应电动势的大小等于穿过该电路的磁通量变化率的绝对值，即E=|ΔΦ/Δt|。其物理意义是表示磁通量变化快慢与感应电动势大小的关系，磁通量变化越快，感应电动势越大。解析：本题考查“法拉第电磁感应定律的物理意义”。法拉第电磁感应定律是电磁感应现象的基本规律，其内容是：闭合电路中感应电动势的大小等于穿过该电路的磁通量变化率的绝对值，即E=|ΔΦ/Δt|。其物理意义是表示磁通量变化快慢与感应电动势大小的关系，磁通量变化越快，感应电动势越大。7.参考答案：产生感应电流的条件有两个：①闭合电路；②穿过闭合回路的磁通量发生变化。解析：本题考查“产生感应电流的条件”。产生感应电流的条件有两个：①闭合电路；②穿过闭合回路