20三维总复习选考物理第十二单元 第一节 磁场的基本概念AB卷附解析Word下载.docx

20三维总复习选考物理第十二单元 第一节 磁场的基本概念AB卷附解析Word下载.docx

《20三维总复习选考物理第十二单元 第一节 磁场的基本概念AB卷附解析Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20三维总复习选考物理第十二单元 第一节 磁场的基本概念AB卷附解析Word下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

5．（2018·

安庆模拟）如图所示，厚度均匀的木板放在水平地面上，木板上放置两个相同的条形磁铁，两磁铁的N极正对。

在两磁铁竖直对称轴上的C点固定一垂直于纸面的长直导线，并通一垂直纸面向里的恒定电流，木板和磁铁始终处于静止状态，则（　　）

A．导线受到的安培力竖直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右

B．导线受到的安培力竖直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左

C．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右

D．导线受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力为零

选C　条形磁铁的磁场在C处的磁感应强度方向竖直向上，由左手定则可知，长直导线所受的安培力水平向右。

把木板和条形磁铁看成整体，由牛顿第三定律可知，木板和条形磁铁所受安培力向左。

对木板和条形磁铁整体，由平衡条件可知，木板收到地面的摩擦力水平向右，故C正确。

6．（2018·

温州调研）某空间存在匀强磁场和匀强电场，一个带电粒子（不计重力）以一定的初速度射入该空间后做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　）

A．磁场与电场可以不垂直

B．粒子运行方向可以与电场不垂直

C．粒子运行方向可以与磁场不垂直

D．同时增大磁场和电场的强度，粒子一定不做直线运动

选C　粒子做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力应等大反向，在一条直线上，洛伦兹力垂直于磁场方向，即电场力也垂直于磁场方向，电场与磁场一定垂直，A错误。

如图所示，磁场与平面有一定夹角，正电荷运动方向水平向右，电场方向与粒子运动方向垂直，根据左手定则可以判断其所受洛伦兹力方向如图，当洛伦兹力与电场力等大，则粒子也能够做匀速直线运动，因此选项C正确。

带电粒子所受的电场力方向不变，因此若要粒子做匀速直线运动，则洛伦兹力必须与电场力方向相反，因此粒子运行速度方向必须与电场方向垂直，选项B错误。

同时增大磁场和电场的强度，洛伦兹力f＝Bvq变大，电场力变大，因此仍有可能做匀速直线运动，选项D错误。

7．如图所示，把一个多匝正方形线框悬挂在弹簧秤下，线框底边处在磁场中，当开关闭合时，线框中的电流如图所示，则（　　）

A．开关闭合后，只有线框下边框受到安培力

B．开关闭合后，向右移动滑动变阻器滑片，弹簧秤读数变小

C．开关闭合后，增加线框的匝数，调节滑片保证线圈电流不变，则弹簧秤读数变大

D．调换电源正负极，开关闭合后，弹簧秤示数一定减小

选C　根据电流方向和磁场方向可知，正方形线框下边框受安培力竖直向上，而上边框受安培力竖直向下，但由于下边框处的磁场比上边框处磁场强，因此总的安培力竖直向上，故A项错误。

根据平衡条件，F弹＋F安＝mg，向右滑动滑片，电阻变大，即电流变小，所以安培力变小，即弹簧秤读数变大，故B项错误。

设线圈匝数为N，Nm′g＝N（F安上－F安下）＋F弹，由此可知，增加线框匝数，弹力变大，故C项正确。

调换电源正负极，线框中电流方向反向，安培力方向反向（向下），弹簧秤示数增加，故D项错误。

8.（2018·

金华模拟）如图所示，有一根质量分布均匀的通电硬直导体棒ab，用绝缘细线由中点O静止悬挂于通电螺线管的正上方O′点，O点非常靠近螺线管，且位于螺旋管的轴线上，直导体棒中的电流恒定，方向从a到b，假设连接螺线管的电路对空间磁场没有影响。

下列说法正确的是（　　）

A．接通开关S瞬间，导体棒ab绕O点转动，其中a端向外转动

B．接通开关S瞬间，导体棒ab绕O点转动，其中b端向外转动

C．接通开关S瞬间，导体棒ab受到竖直向上的安培力，不转动

D．接通开关S瞬间，导体棒ab受到垂直纸面向外的安培力，整体绕O′向外摆动

选D　通电后，由安培定则可知电磁铁上端为N极，分析导线a、b两端的磁场情况可知，a端磁场斜向左上方，b端磁场斜向右上方，将磁场沿水平方向和竖直方向分解，可知a、b两端竖直分量均向上，水平分量对导线的安培力为0，由左手定则可知导体棒ab所受安培力向外。

9.（2018·

温州六校联考）如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为L，电流均为I，方向垂直纸面向里。

已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度B＝

，其中k为常量。

某时刻有一电荷量为q的带正电粒子经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，该粒子此时所受洛伦兹力为（　　）

A．方向垂直纸面向外，大小为

B．方向指向x轴正方向，大小为

C．方向垂直纸面向外，大小为

D．方向指向x轴正方向，大小为

选A　由安培定则可知，通电直导线P在O点产生的磁场的方向竖直向下，Q在O点产生的磁场方向竖直向上，由于O到P、Q的距离相等，所以P与Q在O点的磁场的磁感应强度大小相等，而方向相反。

R在O点产生的磁场的方向沿x轴负方向，大小为：

B＝

＝

，由左手定则可知，带正电粒子经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面向外，大小为：

f＝qvB＝

，选项B、C、D错误，A正确。

10.利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量和自动控制等领域。

霍尔元件一般由半导体材料做成，有的半导体中的载流子（即自由电荷）是电子，有的半导体中的载流子是空穴（相当于正电荷）。

如图所示，将扁平长方体形状的霍尔元件水平放置接入电路，匀强磁场垂直于霍尔元件的水平面竖直向下，闭合开关，让电流从霍尔元件的左侧流向右侧，则其前后两表面会形成电势差。

现有载流子是电子的霍尔元件1和载流子是空穴的霍尔元件2，两元件均按图示方式接入电路（闭合开关），则关于前后两表面电势高低的判断，下列说法中正确的是（　　）

A．若接入元件1时，前表面电势高；

若接入元件2时，前表面电势低

B．若接入元件1时，前表面电势低；

若接入元件2时，前表面电势高

C．不论接入哪个元件，都是前表面电势高

D．不论接入哪个元件，都是前表面电势低

选A　若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下向后表面偏，则前表面的电势高于后表面的电势。

若载流子为空穴（相当于正电荷），根据左手定则，空穴在洛伦兹力的作用下也是向后表面聚集，则前表面的电势低于后表面的电势。

11.（2018·

杭州期末）电视机显像管的阴极工作时能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光。

可是，很细的一束电子打在荧光屏上只能产生一个亮点。

如图所示，为使电子束偏转，产生一幅画面，需要在管颈安装偏转线圈来提供偏转磁场。

如果要使电子束打在荧光屏上的位置由A逐渐向B点移动，则下列关于偏转磁场说法正确的是（　　）

A．偏转磁场应该是匀强磁场，方向垂直于纸面向里

B．偏转磁场应该是匀强磁场，方向垂直于纸面向外

C．偏转磁场应该是先垂直于纸面向外，其磁感应强度逐渐减小为0，然后反方向增大

D．偏转磁场应该是先垂直于纸面向里，其磁感应强度逐渐减小为0，然后反方向增大

选C　由左手定则可知磁场应该先垂直纸面向外，并且根据r＝

可知，磁场减小，则在磁场中运动的半径变大，才可以使电子束从A向O逐渐移动。

磁场再变为垂直纸面向里，电子向下偏转，同时磁场变强，半径变小，从O点向B点运动，选项C正确。

12.实验观察到，静止在匀强磁场A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图，则（　　）

A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向里

B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向里

C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向外

D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向外

选A　静止的原子核发生β衰变（

X→

Y＋－

e），由于内力作用，满足动量守恒，则新核Y和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由qvB＝m

可知r＝

，则两个新核的运动半径与电量成反比，即

，则新核为小圆，电子为大圆，而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项A正确。

13．（2018·

宁波五校联考）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血液速度。

电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。

使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。

由于血流中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。

在达到平衡时，血流内部的电场可看作匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。

在某次监测中，两触点间的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160μV，磁感应强度的大小为0.040T。

则血流速度的近似值和电极a、b的正负为（　　）

A．1.3m/s，a正、b负B．2.7m/s，a正、b负

C．1.3m/s，a负、b正D．2.7m/s，a负、b正

选A　血液中的离子在磁场的作用下会在a、b之间形成电势差，当电场力与洛伦兹力相等时达到稳定状态（与速度选择器原理相似），血流速度v＝

≈1.3m/s，又由左手定则可得a为正极，b为负极，故A正确。

14.如图，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流；

a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为

、l和3l。

关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是（　　）

A．a处的磁感应强度大小比c处的小

B．b、c两处的磁感应强度大小相等

C．a、c两处的磁感应强度方向相同

D．b处的磁感应强度为零

选D　根据通电直导线的磁场，利用右手螺旋定则，可知b处场强为零，两导线分别在a处产生的场强的大小大于在c处产生的场强的大小，a、c两处的场强叠加都是同向叠加，其中a处的磁场垂直纸面向里，c处的磁场垂直于纸面向外，选项D正确。

15.如图所示，两个质量不同的铝环套在一个光滑绝缘长圆柱体上。

现在两环中同时通入大小不同、方向相反的电流后（　　）

A．两环组成的系统机械能增加

B．两环组成的系统机械能守恒

C．两环始终具有相等的速率

D．两环反向而行，且均做匀加速运动

选A　通电电流方向相反，两环会互相排斥，因排斥力对通电铝环都做正功，因此系统机械能增加，选项A正确，B错误。

将两个铝环看成一个整体，整体的合外力为零，即系统动量守恒，m1v1＋m2v2＝0，由此可见，质量大的铝环速度小，所以选项C错误。

铝环互相排斥，所受安培力逐渐变小，所以加速度也逐渐变小，因此选项D错误。

16.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直。

现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90°

变为竖直向下，在这个过程中（　　）

A．细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大

B．细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大

C．细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小

D．细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小

选A　初始状态时，金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡。

在磁场方向由垂直纸面向里缓慢地转过90°

变为竖直向下的过程中，安培力的大小F安＝BIL不变，方向由竖直向上变为垂直纸面向里。

根据共点力平衡知，细线向纸面内偏转。

因为金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡，重力和安培力的合力与拉力等值反向，重力和安培力的大小不变，它们之间的夹角由180°

变为90°

，知两个力的合力一直增大，所以拉力一直增大。

故选项A正确。

B卷——提能增分练

浙江6月学考）质量m＝1×

10－3kg、电量q＝＋1×

10－6C的带电小球，以速度v在某一区域内做匀速直线运动。

该区域内既有水平向东的匀强电场（电场强度E＝1.73×

104N/C），又有匀强磁场B。

则v、B的方向可能是（　　）

A．v与E成30°

、B水平向北

B．v与E成60°

C．v与E成53°

、B水平向南

D．v与E成45°

选B　小球受力如图所示，重力mg＝1×

10－2N，竖直向下，电场力qE＝1.73×

10－2N，水平向东，根据受力平衡，洛伦兹力F向西与竖直向上成60°

角，根据左手定则，v、B的方向可能是v与E成60°

、B水平向北，也可能是v与E成120°

、B水平向南，选项B正确。

2.如图所示，一带正电的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管，若不计重力，则粒子（　　）

A．做匀速直线运动

B．沿螺线管中轴线做匀加速直线运动

C．沿螺线管中轴线做往复运动

D．沿螺线管中轴线做匀减速直线运动

选A　当带正电的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管时，v∥B，运动电荷不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动。

3.如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹的锐角为45°

。

将一个

金属圆环ab置于磁场中，圆环的圆心为O，半径为r，两条半径Oa和Ob相互垂直，且Oa沿水平方向。

当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为（　　）

A.

BIrB.

πBIr

C．BIrD．2BIr

选A　连接题图中a、b两点，由几何关系知ab连线与磁场方向垂直，故金属圆环在磁场中受安培力的等效长度为

r，所受安培力则为

BIr，A项正确。

4．教学中常用如图1所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。

现将图中的蹄形磁铁改用图2所示的电磁铁代替，则合上开关时，以下判断正确的是（　　）

A．电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向左运动

B．电磁铁上端为N极，下端为S极，导体棒ab向右运动

C．电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向右运动

D．电磁铁上端为S极，下端为N极，导体棒ab向左运动

选A　根据右手螺旋定则，题图2中的螺线管产生的磁场，上方为N极，下方为S极，通电电流从a到b，则根据左手定则，可以判断导体棒ab向左运动，所以选项A正确。

5.一长为l＝0.5m、质量为m＝0.2kg的水平直导线通过绝缘细线悬挂在天花板上，整个装置处于一方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。

当给该导线通以垂直纸面向里且大小为I＝10A的电流时，细线与竖直方向之间的夹角为θ＝37°

，如图所示。

现保持磁场的磁感应强度大小不变，让磁场方向在纸面内沿逆时针方向缓慢转过90°

，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8，则下列说法中正确的是（　　）

A．磁场未转动时，绝缘细线对通电导线的拉力大小为1.5N

B．该磁场的磁感应强度大小为1.5T

C．转动过程中绝缘细线与竖直方向的夹角先变大后变小

D．整个过程中绝缘细线受到的拉力最小值为1.6N

选C　磁场未转动时，通电导线的受力情况如图甲所示。

由受力分析可知，绝缘细线对通电导线的拉力FT＝

，代入数据可得FT＝2.5N，选项A错误。

由图甲可知，安培力F＝mgtanθ，又因为F＝BIl，两式联立并代入数据可得B＝0.3T，选项B错误。

在磁场方向沿逆时针方向缓慢转过90°

的过程中，由左手定则可知，通电导线受到的安培力方向逐渐由水平向右变为竖直向上，在此过程中，安培力大小不变且导线处于动态平衡状态。

由图乙可知，转动过程中绝缘细线与竖直方向的夹角先变大后变小，选项C正确。

当磁场方向转到水平向左时，安培力的方向竖直向上，由平衡条件可知，此时绝缘细线与竖直方向的夹角变为零，拉力最小且其值为FT′＝mg－BIl，代入数据可得FT′＝0.5N，选项D错误。

6.（2018·

浙江“七彩阳光”联盟联考）如图所示，水平放置的两条金属导轨与电阻、电源及开关相连，导轨的电阻不计。

两根粗细均匀的导体棒a、b放在导轨上，两棒的材料、横截面积均相同，电阻不能忽略，它们与导轨夹角分别为90°

、60°

整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。

已知导轨间距为L，a、b棒与导轨接触良好，合上开关后导体棒a中的电流为I。

关于a、b两棒所受安培力Fa、Fb，下列说法正确的是（　　）

A．Fa＝BIL，Fb＝

BIL

B．Fa＝0，Fb＝

C．Fa＝BIL，Fb＝

D．Fa＝BIL，Fb＝BIL

选D　根据题意，a、b两金属棒并联，则Ua＝Ub，I＝

，安培力F＝BIL，连立起来可知F＝BIL＝B

S，说明两根金属棒所受安培力相等，所以选项D正确。

7．如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。

垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。

从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。

则关于金属棒的运动，下列说法不正确的是（　　）

A．一直向右移动

B．速度随时间周期性变化

C．受到的安培力随时间周期性变化

D．受到的安培力在一个周期内做正功

选D　根据左手定则知金属棒在0～

内所受安培力向右，大小恒定，故金属棒向右做匀加速运动，在

～T内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等、方向相反，金属棒向右做匀减速运动，一个周期结束时金属棒速度恰好为零，以后始终向右重复上述运动，选项A、B、C正确；

在0～

时间内，安培力方向与运动方向相同，安培力做正功，在

～T时间内，安培力方向与运动方向相反，安培力做负功，在一个周期内，安培力所做的总功为零，选项D错误。

8.如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接。

一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝

，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，保持金属棒的速度不变，通过改变磁感应强度的方向和滑动变阻器滑片的位置，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为（　　）

A．37°

B．30°

C．45°

D．60°

选B　由题意对棒受力分析如图所示，设磁感应强度的方向与竖直方向成θ角，则有BILcosθ＝μ（mg－BILsinθ），整理得BIL＝

，电流有最小值，就相当于安培力有最小值，最后由数学知识解得：

θ＝30°

，则A、C、D错，B对。

9.小明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。

若图中电源的电压固定，则下列叙述正确的是（　　）

A．电路中的a端点须连接直流电源的负极

B．电路中的a端点连接直流电源的正极或负极

C．若将可变电阻的电阻值调大，则玩偶在该位置具有向上的加速度

D．若将可变电阻的电阻值调大，可减小玩偶飘浮的最大高度

选D　由题意可知，螺线管上方应该为N极，即电流应该从线圈下方流向上方，所以a为电源正极，选项A、B均错；

增加滑动变阻器电阻，则电流减小，产生磁场变小，所以减小了玩偶飘浮的最大高度，选项C错误，D正确。

10.细线A、B悬挂一根水平通电直导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面。

现带正电圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是（　　）

A．细线所受弹力变小

B．细线所受弹力不变

C．细线所受弹力变大

D．若改变圆盘转动方向，细线所受弹力变大

选C　圆盘静止时，通电直导线受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力，两者等大反向，合力为零。

当圆盘匀速转动时，根据右手螺旋定则，圆盘产生水平向右的磁场，根据左手定则，通电直导线受到方向向下的安培力，故细线所受的弹力变大，选项A、B错误，C正确。

若改变圆盘转动方向，通电直导线受到的安培力方向向上，细线所受的弹力变小，选项D错误。

浙江名校协作体联考）如图所示，质量为m，长为l的铜棒ab，用长度也为l的两根轻导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中。

未通电时，轻导线静止在竖直方向，通入大小为I的恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为θ，则（　　）

A．棒中电流的方向为b→a

B．磁场的磁感应强度为

C．磁场的磁感应强度为

D．若只增大轻导线的长度，则θ角度增大

选C　根据ab的摆动情况来看，利用左手定则，电流方向应该为从a到b，所以选项A错误；

安培力的大小、方向保持不变，最大摆角θ处金属棒速度为0，根据动能定理BIl·

lsinθ－mgl（1－cosθ）＝0，化简之后B＝

，选项C正确，B错误；

若只增大轻导线的长度，θ角不变，选项D错误。

12.（2018·

汕头模拟）如图所示，质量为m的导体棒ab垂直圆弧形金属导轨MN、PQ放置，导轨下端接有电源，导体棒与导轨接触良好，不计一切摩擦。

现欲使导体棒静止在导轨上，则下列方法可行的是（　　）

A．施加一个沿ab方向的匀强磁场

B．施加一个沿ba方向的匀强磁场

C．施加一个竖直向下的匀强磁场

D．施加一个竖直向上的匀强磁场

选C　施加一个沿ab方向的匀强磁场或ba方向的匀强磁场，导体棒都不受安培力，不可能静止在导轨上，则A、B错误；

由b看向a时，施加一个竖直向下的匀强磁场，由左手定则可知导体棒所受安培力方向水平向右，可能静止在导轨上，则C正确；

由b看向a时，施加一个竖直向上的匀强磁场，由左手定则可知，导体棒所受安培力方向水平向左，不可能静止在导轨上，则D错误。

13.（