人教版高中物理选修3-1第三章 《磁场》单元测试题(解析版)

第三章《磁场》单元测试题

一、单选题（每小题只有一个正确答案）

1．如图所示，一根质量为m的金属棒AC，用软线悬挂在磁感强度为B的匀强磁场中，通入A→C方向的电流时，悬线张力不为零，欲使悬线张力为零，可以采用的办法是（）

A．不改变电流和磁场方向，适当减小电流

B．不改变磁场和电流方向，适当增大磁感强度

C．只改变电流方向，并适当增加电流

D．只改变电流方向，并适当减小电流

2．如图所示是用阴极射线管演示电子在磁场中受洛仑兹力的实验装置，图上管中虚虚线是电子的运动轨迹，那么下列相关说法中正确的有（）

A．阴极射线管的A端应接正极 B．C端是蹄形磁铁的N极

C．无法确定磁极C的极性 D．洛仑兹力对电子做正功

3．当摇动如图所示的手摇交流发电机时，发现小灯泡闪烁．此时流过小灯泡的电流是（）

A．交流电 B．直流电 C．恒定电流 D．涡流

4．如图所示为通电螺线管的纵剖面图，“?”和“⊙”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针(涂黑的一端为N极)静止时的指向一定画错了的是( )

5．在如图所示的电路中，放在光滑金属导轨上的ab导体向右移动，这可能发生在（）

A.闭合S的瞬间

B.断开S的瞬间

C.闭合S后，减小电阻R时

D.闭合S后，增大电阻R时

6．关于磁感应强度为B，电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法中正确的是( )

A．在B＝0的地方，F一定等于零

B．在F＝0的地方，B一定等于零

C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 N

D．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T

7．如图所示，PQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k．导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．图中E是电动势为E，内阻不计的直流电源，电容器的电容为C．闭合开关，待电路稳定后，则有（）

8．如图所示，一块光滑的长方形铝板放在水平桌面上，铝板的右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁．一质量分布均匀的闭合铝环以速度v从板的左端沿中线向右端滚动，下列判断正确的是（）

A.铝环沿直线滚动，速度越来越小

B.铝环沿直线滚动，速度越来越大

C.铝环的运动方向将逐渐偏向条形磁铁的N极

D.铝环的运动方向将逐渐偏向条形磁铁的S极

9．如图所示，一个绝缘且内避光滑的环形细圆管，固定于竖直平面内，环的半径为R （比细管的内径大得多），在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g．空间存在一磁感应强度大小未知（不为零），方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场．某时刻，给小球一方向水平向右，大小为v0=的初速度，则以下判断正确的是（）

A.无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用

B.无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细管的最高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用

C.无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细管的最高点，且小球到达最高点时的速度大小都相同

D.小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中，水平方向分速度的大小一直减小

10．在高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现五颜六色的弧状、带状或幕状的极其美丽壮观的发光现象，这就是我们常说的“极光”．“极光”是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的．假如我们在北极地区忽然发现正上方的高空出现了射向地球的沿顺时针方向生成的紫色弧状极光(显示带电粒子的运动轨迹)．则关于引起这一现象的高速带电粒子的电性及弧状极光的弯曲程度的说法中，正确的是( )

A．高速粒子带负电 B．高速粒子带正电

C．轨迹半径逐渐减小 D．轨迹半径逐渐增大

11．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是（）

12．如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2．且I1>I2，与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等，b是两根导线连线的中点，b、d连线与两根导线连线垂直。则（）

A．I2受到的磁场力水平向左 B．b点磁感应强度为零

C．d点磁感应强度的方向必定竖直向下 D．a点和c点的磁感应强度不可能都为零

二、多选题（每小题至少有两个正确答案）

13．关于洛伦兹力的特点下列说法正确的是( )

A．洛伦兹力既垂直磁场方向又垂直电荷运动方向

B．洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力

C．当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力

D．只要电荷放在磁场中，就一定受到洛伦兹力

14．“卫星悬绳发电”是人类为寻找卫星的新型电力能源供应系统而进行的实验.假设在实验中，用飞机拖着一根很长的金属线(其下端悬挂一个金属球，以保证金属线总是呈竖直状态)在高空环绕地球飞行，且每次飞经我国上空时都是由西北飞向东南方向，则下列说法正确的是()

A．这是利用运动导线切割地磁场的磁感线产生电动势的原理，金属线相当于发电机的绕组

B．该发电机可产生直流电，且金属线的上端为正极

C．该发电机可产生直流电，且金属线的上端为负极

D．该发电机可产生交流电，当飞机在北半球飞行时、金属线的上端为其正极，当飞机在南半球飞行时、金属线的上端为其负极

工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞，排出污水，牵引电磁铁的结构如图所示.以下说法正确的是()

A．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a，b处输入交变电流，铁芯2不能吸入线圈中

D．若a，b处输入交变电流，铁芯2能吸入线圈中

16．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )

A．该交变电压的周期是1×10－2 s B．副线圈输出电压的有效值为100√2 V

C．输出交变电流的频率为50 Hz D．流过电阻的最大电流为10√2A

17．如图所示，S为一垂直纸面放置的通电直导线的横截面，当通以垂直纸面向里的恒定电流I后，在距导线的轴线为R的a处产生的磁感应强度大小为B，b、c、d是与a 在同一圆周上的三点，现将导线放在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，以下关于a、b、c、d四点磁感应强度的说法中正确的是()

A．a、c点的磁感应强度均为0

B．a点的磁感应强度大小为2B，竖直向上；c点的磁感应强度为0

C．b点的磁感应强度大小为√2B，和水平方向成45°斜向右上方

D．d点的磁感应强度大小为√2B，和水平方向成45°斜向左下方

18．演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示.首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针______ (填：“有”或“无”)偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针______ (填：“有”或“无”)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针______ (填：“有”或“无”)偏转．

四、解答题

19．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30°，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．

20．把长L=0.2m的导体棒置于磁感应强度B=10T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示若导体棒中的电流I=2A，方向向左，求：

(1)导体棒受到的安培力大小和方向；

(2)若导线的重0.1kg，g取10m/s2，不计空气阻力，导线的加速度大小．

参考答案

1．B

【解析】

根据左手定则可得，电流由M流向N时，受到的安培力方向向上，要使线的拉力为零，则需要增大安培力，根据公式F=BIL可得B正确。

2．B

【解析】

解：A、如图，电子从A极射向B极，电子带负电，则B端应接正极，A端应接负极．故A 错误．

B、C电子束向下偏转，洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断可知，C端是蹄形磁铁的N 极．故B正确，C错误．

D、洛伦兹力方向总是与电子速度方向垂直，不做功．故D错误．

故选B．

【点评】本题考查对阴极射线管结构、特性及左手定则理解和应用能力．左手定则应用时要注意四指指向负电荷运动的反方向．

3．A

【解析】

解：交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流电的方向不变，而恒定电流是指大小与方向均不变，涡流是感应电流，而手摇交流发电机产生是交流电，故A正确，BCD错误．

故选：A．

【点评】交流电的最大的特点是电流方向在不断的变化，对于其大小是否变化没有要求，注意它们之间的区别与联系．

4．B

【解析】

由安培定则可判断螺线管的左端为N极，右端为S极，所以在螺线管内部磁场方向向左，故d的方向正确；左右两侧的磁场的方向向左，故a、c的方向正确；而在螺线管的上方，磁感线方向由左向右．故在螺线管的上方小磁针静止时N极应与磁感线的切线方向相同，b的方向错误，所以B错误，A、C、D正确．本题选错误的故选B.

【点睛】安培定则（右手螺旋定则）为考试中的重点及难点，应能做到熟练应用右手螺旋定则判断电流及磁极的关系.

【解析】

试题分析：金属杆向右运动则说明金属杆受到向右的作用力，由左手定则可知电流的方向；由楞次定律可知左侧产生的磁通量的变化；则可知左侧电流的变化情况．

解：金属杆向右运动说明金属杆受到向右的安培力，由左手定则可知，金属杆中的电流由a 到b；

右侧线框中感应电流产生的磁通量向上；则由楞次定律可知，左侧线框中的磁场可能向下减小，也可能向上增加；

左侧电流由上方进入，由安培定则可知，内部磁场方向向上；故产生以上现象只能是磁通量突然增加；故只能为A或C；

故选：AC．

点评：当减小电阻R的阻值时，电路中电阻减小，由欧姆定律可知电流将增大，则内部磁通量将增大．

6．A

【解析】

判断B时，B一定要和通电导线垂直，没由F＝ILB，当B＝0时，F一定为零．但是用B＝F

IL

有垂直这个条件，是无法判断的．故只有A正确．

7．C

8．A

【解析】

试题分析：滚动铝环处于磁场中，导致穿过铝环的磁通量发生变化，从而产生感应电流，因此受到安培阻力，当铝环不动时，则磁通量不变，因此不受到安培力作用．

解：A、由于铝环的移动，导致产生感应电动势，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其速度越来越小，故A正确；B错误；

C、运动的铝环受到安培力，与磁场方向垂直，因此不会偏向磁铁的N极或S极，故C错误，故D也错误，

故选：A

点评：考查楞次定律、左手定则的理解与掌握，并弄清铝环的磁通量如何变化，及怎样变化．9．B

11．C

【解析】

试题分析：带电粒子在磁场中运动时受到洛伦兹力方向根据左手定则判断，由磁感线方向确定手心方向，由电荷运动方向确定四指指向，由大拇指指向来判断洛伦兹力的方向．

解：A、根据左手定则，垂直纸面向里的磁感线穿过手心，四指指向正电荷的运动方向向右，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出来洛伦兹力向上．故A正确．

B、根据左手定则，垂直纸面向外的磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向向右，大拇指指向洛伦兹力的方向，判断出来洛伦兹力向下．故B正确．

C、当速度与磁感线平行时，电荷不受洛伦兹力．故C错误．

D、根据左手定则，水平向左的磁感线穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向向上，拇指指向洛伦兹力的方向，判断出来洛伦兹力方向垂直纸面向外．故D正确．

本题选择错误的，故选C

点评：本题考查基本定则的运用能力．运用左手判断洛伦兹力方向时，要注意四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向．

12．D

【解析】试题分析：电流I1在I2处的磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，I2受到的安培力的方向水平向右，故A错误；当电流I1与I2的大小相等时，则在b处的磁场大小相等，方向相同，所以合磁场方向向下，不等于0．故B错误；两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反、大小相等的电流I1与I2．由右手螺旋定则判得，电流 I1在d处产生的磁场方向向右下，电流I2在d点产生的磁场的方向向左下，d点的磁感应强度的方向是竖直向下．当两个电流的大小不相等的时候，d点的合磁场方向不是竖直向下．故C错误；当电流I2的大小比电流I1的大时，则a点的磁感应强度可能等于0；当电流I2的大小比电流I1的小时，则c点的磁感应强度可能等于0，故D正确；故选D.

考点：右手定则；磁场的叠加；左手定则

【名师点睛】本题考查了安培定则及矢量的合成方法，注意判断通电导线周围的磁场方向用右手定则，而判断通电导线在磁场中的受力方向时用左手定则；特别应注意磁场的空间性，注意培养空间想象能力.

13．ABC

【解析】

A、根据左手定则洛伦兹力既垂直磁场方向又垂直电荷运动方向，故A正确；

B、洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力．故B正确；

C、当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力，故C正确；

D、静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，当电荷运动方向与磁场方向平行时，也不受洛伦兹力，故D错误．故选ABC.

【点睛】洛伦兹力由左手定则来确定，其方向垂直与磁场、运动电荷的方向．且电荷在磁场中的运动关系决定了洛伦兹力是否存在，或大小．

14．AB

【解析】

【详解】

运动导线切割地磁场的磁感线产生电动势，金属线相当于发电机的绕组。地磁场的方向由南向北，根据右手定则，上端的电势高，即金属线的上端为正极，产生的电流方向不变，为直流电，故AB正确，CD错误。

15．BD

【解析】

【详解】

若输入的控制电流由a流入，由b流出，则根据右手螺旋定则可知，铁芯2中A端为S极，B端为N极，故A错误，B正确；根据磁化原理可知，若a，b处输入交变电流，铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈要发生相吸的作用，则铁芯2能吸入线圈中，故C错误，D正确．故选BD.

【点睛】

本题考查电磁铁的应用，要注意明确铁芯1通电时，铁芯2被磁化；注意相互作用是铁芯2受到内部磁场的作用；同时正确理解不论是直流还是交流，均会相互磁化，从而吸引铁芯2．16．CD

【解析】

【详解】

由图象知该交变电压的周期为T＝2×10－2s，所以频率为f=1

T

=50Hz，故A错误，C正确；

由电压关系U1

U2=n1

n2

，可得副线圈输出电压的最大值U2=100√2V，所以有效值为2

2

=

√2V 2=100V，故B错误；流过电阻的电流最大值I I2m=U2

R

=100√2

10

A=10√2A，故D正

确。所以CD正确，AB错误。

17．BC

【解析】

【详解】

用右手螺旋定则判断通电直导线在abcd四个点上所产生的磁场方向，如图所示：

a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相同，叠加变大，则磁感应强度大小为2B，竖直向上；b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上，则磁感应强度大小为√2B，和水平方向成45°斜向右上方；c点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变为零；d 点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上.d点与b点叠加后的磁场大小相等，但是方向不同，即为左上方．选项AD错误，选项BC正确．故选BC．

【点睛】

注意磁感应强度既有大小，又有方向，是矢量。它的合成遵循矢量合成的平行四边形法则。18．有无无

【解析】

判断有无感应电流的关键是判断磁通量是否发生变化。地磁场在北半球两个分量，水平分量南向北，竖直分量向下。线圈以竖直为轴转动，磁通量变化。东西移动，磁感应强度不变，与线圈平面夹角不变。磁通量不变。无感应电流。水平也是如此

【考点定位】地磁场的分布。感应电流产生的条件

19．(1) (2)√3mg 3BL

【解析】

【详解】 导体棒静止，处于平衡状态，导体棒受力如图所示：

导体棒受到的安培力：F =BIL

由图示可知：F =mgtan30°=

√3mg 3 由联立可得：I =mgtan30°

BL =√3mg 3BL

由左手定则可知，电流方向：由b 指向a ；如图；

【点睛】

解决本题的关键会利用共点力平衡求出安培力的大小，以及掌握左手定则判断磁场方向、电流方向、安培力方向的关系．

20．(1) 4N ，方向竖直向下；(2) 50m/s 2

【解析】

【详解】

（1）由图看出，导体棒与匀强磁场垂直，则安培力大小为：

F =BIL =10×2×0.2N =4N

根据左手定则判断可知，安培力的方向向下．

(2)根据牛顿第二定律可得：F+mg=ma

得：a=F+mg

m =4+0.1×10

0.1

m/s2=50m/s2

【点睛】

本题是安培力的分析和计算问题.安培力大小的一般计算公式是F=BILsinα，α是导体与磁场的夹角，当B、I、L互相垂直的时候安培力最大为F=BIL.