高二物理同步测试第2章磁场 11页

第 1 页 共 11 页 第二章磁场 第一节 指南针与远洋航海 第二节 电流的磁场 典型例题 例 1、 把一条导线（南北方向）平行地放在小磁针的上方，给导线中通入电流。问将发 生什么现象？ 解析：当导线中通入电流，导线下方的小磁针发生转动。 除磁体周围有磁场外，丹麦物理学家奥斯特首先发现电流周围也 存在着磁场。导线下方的小磁针发生转动，说明电流周围 的周围也有 磁场。 例 2、如图所示，在通有恒定电流的螺线管内有一点 P，过 P 点的磁感线方向一定是： （CD） A．从螺线管的 N 极指向 S 极； B．放在 P 点的小磁针 S 极受力的方向； C．静止在 P 点的小磁针 N 极指的方向； D．在 P 点放一通电小线圈，磁感线一定看不起于小线圈平面． 解析：由右手螺旋定则判定出螺线管磁场左 S 右 N，在其内部磁感线由 S→N，则：P 点 的磁感线是由 S 极指向 N 极的，是静止在 P 点的小磁针 N 极指的方向，在 P 点放一小通 电线圈，由环形电流安培定则知磁感线一定垂直于小线圈平面． 例 3、一个轻质弹簧，上端悬挂，下端与水银槽中的水银面接触，将上述装置安在电路中， 如图所示，当闭合开关后会出现什么现象?如何解释? 解析：小灯炮忽明忽暗．当开关闭合后，由于水银导电，所以 轻质弹簧上有电流通过，每一匝线圈都可以看成一个单独的螺线管， 上端为 N 极，下端为 S 极，相邻部分为异名磁极，各线圈间相互吸 引．因为弹簧上端固定，弹簧长度缩短，A 点离开水银面，电路断 开，线圈失去磁性，弹簧恢复原长，又和水银面接触，于是又重复 上述过程．这样由于弹簧不断上下振动，使 A 点时而接触水银面， 时而离开水银面，所以看到灯泡忽明忽暗 基础练习 一、选择题 1、首先发现电流磁效应的科学家是( B ) A.安培 B.奥斯特 C.库仑 D.麦克斯韦 2、正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截，则两截铁心将（ A ） A．互相吸引． B．互相排斥． C．不发生相互作用． D．无法判断． 3、如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的 S 极向纸内偏转， 这一束带电粒子可能是（ BC ） A．向右飞行的正离子． B．向左飞行的正离子． C．向右飞行的负离子． D．向左飞行的负离子． 4、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同 向电流时，两导线环将：（A） A．吸引． B．排斥． C．保持静止． D．边吸引边转动． 第 2 页 共 11 页 5、如图所示，甲、乙两地间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N 极向读者 偏转，接在 A 与 B 间的电压表向 B 接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此可知 ( C ) A. 甲处可能是负载也可能是电源 B.甲处一定是电源，乙处一定是负载 C.甲处一定是负载，乙处一定是电源 D.乙处可能是负载也可能是电源 6、关于磁场和磁力线的描述，下列说法中正确的是（AB） A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向． B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的． C．磁感线是磁场中客观存在的线． D．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止 二、填空题 1、如图所示，环形导线的 A、B 处另用导线与直导线 ab 相连，图中标出了环形电流磁 场的方向，则 C 和 D 接电源正极的是______，放在 ab 下方的小磁针的________极转向纸外. （ c 端为电源正极，d 端为电源负极） 2、如图所示所在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时 N 极指向右端，则电源的 c 端 为________极，螺线管的 a 端为_________极． （正，S） 3、如图所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针_________ 极，若将小磁针放到该通电螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指向相___________（填 “同”或“反”）． （N，同） 三、计算题 1、有两根外形基本相同的铁条，已知其中一根是永磁体，另一根是普通软铁，单凭视觉是无法将它们 区分开的.若不用其他任何器材，如何才能把它们区分开来? （用手拿一根铁条，用它的一端接近另一根铁条的中部，如果吸引力较强，则手拿的一根为 永久磁体，如吸力较弱则手拿的一根为软铁棒.） 2、氢原子的核外电子绕原子核按顺时针方向做圆周运动时,设想在原子核处放一小磁针,则小磁针 N 极 指向何方？ （垂直纸面向外） 3、在下面如图所示的各图中画出导线中通电电流方向或通电导线周围磁感线的方向．其中 （a）、（b）为平面图，（c）、（d）为立体图． 第 3 页 共 11 页 （ 答案： ） 能力提升 一、选择题 1、如图所示，A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和 C（包括支架）的总质量为 M，B 为铁片，质量为 m， 整个装置用轻绳悬挂于 O 点，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉力 F 的大小为：（D） A.F=mg B.mg(M+m)g 2、如图所示：在一个平面内有六根绝缘的通电导线，电流强度大小相同，1、2、3、4 为面积相等的正方 形区域，其中指向纸面内的磁场最强的区域是（D ） A.1 区 B.2 区 C.3 区 D.4 区 3、如图 16-1-10 所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁 N 极的一部分位于未 通电的螺线管内，则下列说法正确的是（AC ） A.若将 a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤的示数将减小 B.若将 a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤的示数将增大 C.若将 b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤的示数将增大 D.若将 b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤的示数将减小 二、填空题 1、通电螺线管的极性跟螺线管中的________有关，它们之间的关系可以用________来判定．内容是：用 ________手握住螺线管，让________弯向螺线管中电流的方向，则所指的那端就是螺线管的北极． （电流方向 安培定则 右 四指 大拇指） 三、计算题 1、在条形或蹄形铁芯上绕有线圈，根据如图所示小磁针指向在图中画出线圈的绕线方 向． 第 4 页 共 11 页 答案： 第三节 磁场对通电导线的作用 典型例题 例 1、如图所示，三根通电直导线垂直纸面放置，位于 b、c、d 处， 通电电流大小相同，方向如图。a 位于 bd 中点。则 a 点的磁感应强度方 向是( ) A．垂直纸面指向纸里 B．垂直纸面指向纸外 C．沿纸面由 a 指向 b D．沿纸面由 a 指向 c 解析：根据安培定则：b、d 两根导线在 a 点形成的磁场，磁感应强度大小相等，方向 相反，合磁感应强度应为零，故 a 点磁场就由通电导线 c 来决定，根据安培定则在 a 点 处的磁场，磁感应强度方向应为沿纸面由 a 指向 b，正确选项为 C。 例 2、如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自 由移动，当导线通过图示方向电流时，导线的运动情况是（从上往下看）（） A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升 解析：根据蹄形磁铁磁感线分布和左手定则可判断 A 端受垂直纸面向里的安培力，B 端 受垂直纸面向外的安培力，故导线逆时针转动；假设导线自图示位置转过 90°，由左 手定则可知，导线 AB 受竖直向下安培力作用；导线下降，故导线在逆时针转动的同时 向下运动， 所以本题答案应选 C。 例 3、如图所示，倾角为 θ的光滑斜面上， 有一长为 L，质量为 m 的通电导线，导 线中的电流强度为 I，电流方向垂直纸面向外．在图中 加一匀强磁场，可使导线平衡，试求：最小的磁感应强度 B 是多少？方 向如何？ 解析：导体棒受重力、支持力和安培力作用而平衡，由力学知识可知，当第三个力（安 培力）F 与 F＇垂直时，F 有最小值，如图，即安培力方向平行于斜面 向上，F＝mgsinθ，又因为当导体棒与磁感应强度垂直时，安培力最大， 故本题所求最小磁感应强度 B＝mgsinθ/（IL），方向为垂直斜面向下。 基础练习 ab c d 第 5 页 共 11 页 一、选择题 1．下列说法正确的是（ D ） A．磁场中某处磁感强度的大小，等于长为 L，通以电流 I 的一小段导线放在该处时所受 磁场力 F 与乘积 IL 的比值． B．一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零． C．因为 B＝F／IL，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力 F 的大小成正比，与 IL 的大小成反比． D．磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场 力的大小均无关． 2．两条导线 AB 和 CD 互相垂直，如图所示，其中的 AB 固定，CD 可自由活动，两者相 隔一小段距离，当两条导线分别通以图示方向的电流时，垂直纸面向里看导线 CD 将（ B ） A．顺时针方向转动，同时靠近 AB． B．逆时针方向转动，同时靠近 AB． C．顺时外方向转动，同时远离 AB． D．逆时针方向转动，同时远离 AB． 3．如图所示通电闭合线框 abc 处在匀强磁场中，它受到磁场力的合力： (D) A．方向垂直于 ab 斜向上． B．方向垂直于 ac 斜向上． C．方向垂直于 bc 向下． D．为零． 4．相互绝缘的直导线和环形导线，通以如图所示的电流 1I 和 2I ，若环形导线固定不动， 则直导线将：(C) 第 6 页 共 11 页 A．向左移动． B．顺时针移动． C．向右移动． D．逆时针移动． 5．如图所示，一根有质量的金属棒 MN，两端用细软导线连接后悬挂于 a、b 两点．棒 的中部处于方向垂直纸面向里的句强磁场中，棒中通有电流，方向从 M 流向 N，此时是线 上有拉力．为了使拉力等于零，可以：(C) A．适当减小孩感应强度． B．使磁场反向． C．适当增大电流强度． D．使电流反向． 6．水平桌面上放条形磁铁，磁铁正中上方吊着导线与磁铁垂直，导线中通入向纸内的电 流，如图所示，产生的情况是：(BD) A．悬线上的拉力没有变化； B．悬线上的拉力变大； C．悬线上的拉力变小； D．条形磁铁对桌面压力变小． 二、填空题 1、通电导体在磁场中要________的作用，它受力的方向跟________方向和________方向有关，而且 这个力的方向既跟________方向垂直，又跟________方向垂直． 答案：受到力 电流 磁感线 磁感线 电流 第 7 页 共 11 页 2、通电线圈在磁场中能够________，当线圈平面跟磁感线________时，线圈所受的磁场作用力是一对 平衡力． 答案: 转动 垂直 3、两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中 AB 固定，CD 可自由活动，当通以如图所示电流后， CD 导线将 （填顺时针或逆时针）方向转动，同时 （填靠近或远离）AB。 答案：逆时针，靠近 三、计算题 1、如图所示，悬挂着的通电圆环能绕竖直对称轴自由转动.在圆环正下方有垂直于纸面的固定直导线， 当直导线中通有流向纸内电流时，通电圆环将如何动? 答案：左侧向外，右侧向里 2、. 如图所示，在条形磁铁的正上方悬挂着一个环形线圈，开始时线圈与条形磁铁处在同一竖直面 中，当线圈中通以逆时针方向的电流时，线圈将如何动? 答案：右侧向外 左侧向里 3、如图 12-18 所示，闭合线框用细线悬挂，使条形磁铁跟线框居于同一平面内，若让磁铁固定不动，给 线框通以 abcd 方向的电流，通电后线框将怎样运动? 答案：逆时针转动，并靠近磁铁 能力提升 一、选择题 1、下列说法中错误．．的是(ABCD ) A.磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流 I、长为ｌ的一小段导线放在该处时所受磁场力 F 与 Ｉ、ｌ的乘积的比值 B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场 C.一小段通电导线放在磁场中 A 处时受磁场力比放在Ｂ处大，则Ａ处磁感应强度比Ｂ处的磁感应强度 大 D.因为Ｂ＝Ｆ／ＩL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线ＩL 乘积成反比 2、如图所示，a、b 是两根靠在一起的平行通电直导线，其中电流分别为 IA 和 IB(已知 IA＞IB)，电流 方向如图.当给垂直于 a、b 所在平面加一个磁感应强度为 B 的匀强磁场时，导线 a 恰好能处于平衡状态， 则导线 b 的受力情况与加磁场 B 以前相比( C ) 第 8 页 共 11 页 A.不再受磁场力作用 B.所受磁场力是原来的 2 倍 C.所受磁场力小于原来的 2 倍 D.所受磁场力大于原来的 2 倍 3、如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线 通过图示方向电流时，导线的运动情况是（从上往下看）（ C ） A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升 二、填空题 1、一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环的平面，导线和环的电流方向如图 所示，则环受到的磁场力等于 。 答案：零 三、计算题 1、导线 AB 与 CD 跟金属导轨 MN、PQ 紧密接触（都是裸线），磁感线方向如图 12-17 所示， 如果外力 F 拉着 AB 向右运动，CD 将会怎样运动?（不计摩擦） 答案：向右 第四节 磁场对运动电荷的作用 第五节、磁性材料 典型例题 例 1、运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做 。 解析：洛伦兹力。荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作 用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹 力的宏观表现。 例 2、试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向. 解析：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让 磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向，那么，拇指所指的方向就是正电荷所受 洛伦兹力的方向。运动的负电荷在磁场中所受的洛伦兹力，方向跟正电荷受的力相反。在用 左手定则判断时，若四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛 第 9 页 共 11 页 伦兹力的方向。甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下； 丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者；丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂 直于纸面指向纸里。 例 3、如图所示，一个带正电 q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强 度为 B，若小带电体的质量为 m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（ ） （已知洛伦兹力大小为 f＝qvB） A．使 B 的数值增大 B．使磁场以速率 v＝mg qB ，向上移动 C．使磁场以速率 v＝mg qB ，向右移动 D．使磁场以速率 v＝mg qB ，向左移动 解析：为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大 B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力， A 不可能；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛 伦兹力向右，也不可能平衡重力，故 B、C 也不对；磁场以 V 向左移动，等同于电荷以速 率 v 向右运动，此时洛伦兹力向上。当 qvB＝mg 时，带电体对绝缘水平面无压力，则 v＝mg qB ， 选项 D 正确。 基础练习 一、选择题 1、如图中表示磁场 B，正电荷运动方向 v 和磁场对电荷作用力 F 的相互关系图，这四 个图中画得正确的图是（其中 B、F、V 两两垂直）（ D ） 2、下列说法正确的是（D） A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用． B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零． C．洛伦兹力即不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的动量． D．洛伦兹力对带电粒子永不做功． 3、一束电子从上向下运动，在地球磁场的作用下，它将：（B ） A．向东偏转． B．向西偏转． C．向南偏转． D．向北偏转． 4、关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是：（BD ） A．有磁必有电荷；有电荷必有磁 B．一切磁现象都起源于电荷或电流，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而 发生的相互作用 C．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的 D．根据安培的分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同时， 第 10 页 共 11 页 物体就被磁化，两端形成磁极 5、把磁铁靠近铁棒，铁棒会被磁化，这是由于：（D ） A．铁棒两端出现电荷 B．铁棒受到磁铁的吸引力 C．铁棒内的分子电流取向杂乱无章造成的 D．铁棒内的分子电流取向大致相同造成的 6、质子流从南向北进入匀强磁场，磁场方向是从东向西的，则质子所受洛仑兹力的方 向为（ C ） A．向东 B．向南 C．向上 D．向下 二、填空题 1、一个电子在匀强磁场中运动而不受到磁场力的作用，则电子运动的方向是_______． 答案：平行于磁场方向．（电子沿平行于磁力线射入匀强磁场时，洛伦兹力为零．） 2、一束电子流从东向西射来，受地磁场的作用，电子流将偏向 . 答案：(上方) 3、根据物质在外磁场中表现的特征，物质可分为________、________和________三类．磁 性材料根据磁化后去磁的难易可分为_______________和_________________． 答案：（顺磁性物质 抗磁性物质 铁磁性物质 软磁性材料 硬磁性材料） 三、计算题 1、如图所示，一带负电的粒子从上向下射入相互垂直的匀强电场和匀强磁场并存的区域．磁 感应强度为 B，若使该粒子做匀速运动，电场方向应从怎样？ 答案：水平向左 2、画出下图中带电粒子所受洛仑兹力的方向或粒子运动方向． 答案：略 3、普通录音机是通过一个磁头来录音的。磁头的结构如图，在一个环形铁心上绕一组线圈， 铁心有个缝隙，工作时，磁带就贴着缝隙移动。录音时、磁头线圈跟微音器相连，磁带上涂 有一层磁粉，磁粉能被磁化且有剩磁。微音器的作用是把声音变化转化成电流变化，问普通 录音机是根据物理学什么来工作的？ 第 11 页 共 11 页 能力提升 一、选择题 1、以下关于洛仑兹力的各种说法中正确的是（ C D ） A. 电荷在磁场中一定受到洛仑兹力 B.运动的电荷在磁场中一定受到洛仑兹力 C.洛仑兹力对电荷永远不做功 D.洛仑兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷速度方向所构成的平面 2、在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向从右向左，如图， 阴极射线将（ C ） A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 3、如图所示，表示磁场 B、电荷运动方向 v 和磁场对电荷的作用力 F 的相互关系图中正确 的是：（D ） 二、填空题 1、电子沿垂直于磁场的方向射入磁场，电子的动量 、动能 填（变化或 不变），电子沿磁场方向射入磁场，电子的动量 、动能 填（变化或不变） 答案：变化，不变，不变，不变 三、计算题 1、如图所示，质量为 m、带电量为＋q 的液滴处在水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为 B， 液滴运动速度为 v．若要液滴在竖直平面内做匀速圆周运动，则施加的电场场强的大小应为 多少？方向怎样？液滴绕行方向又如何？ 答案： q mg 竖直向上 逆时针