高中物理选修21第二章磁场（含解析）

12/1212/1212/12高中物理选修2-1第二章磁场〔含解析〕一、单项选择题1.通电直导线所受安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系,以下图示正确的选项是〔

〕A.

B.

C.

D.

2.磁场中任一点的磁场方向规定为小磁针在磁场中〔

〕A.

受磁场力的方向

B.

北极受磁场力的方向

C.

南极受磁场力的方向

D.

受磁场力作用转动的方向3.如下图,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直,“×〞表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．电键闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是〔〕A.

水平向左

B.

水平向右

C.

竖直向下

D.

竖直向上4.10.用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来,让两者等高平行放置,如下图．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时,那么有()

A.

两导线环相互吸引

B.

两导线环相互排斥

C.

两导线环无相互作用力

D.

两导线环先吸引后排斥5.一个长螺线管中通有电流,把一个带电粒子沿中轴线射入〔假设不计重力影响〕,粒子将在管中〔〕A.

做圆周运动

B.

沿轴线来回运动

C.

做匀加速直线运动

D.

做匀速直线运动6.关于磁场和磁感线,以下说法中正确的选项是〔

〕A.

磁场看不见、摸不到,但在磁体周围确实存在着磁场；而磁感线是一种假想曲线,是不存在的

B.

磁场对放入其中的磁体产生力的作用,当其中没放入磁体时,那么无力的作用,也就不存在磁场

C.

在磁场中画出磁感线处存在磁场,在磁感线间的空白处不存在磁场

D.

磁体周围的磁感线是从磁体北极出来,回到南极,所以磁体内部不存在磁场,也画不出来7.如下图,在圆环状导体圆心处,放一个可以自由转动的小磁针．现给导体通以顺时针方向的恒定电流,不计其他磁场的影响,那么〔〕

A.

小磁针保持不动

B.

小磁针的N极将向下转动

C.

小磁针的N极将垂直于纸面向里转动

D.

小磁针的N极将垂直于纸面向外转动8.发电机和电动机的创造使人类步入电气化时代,其中电动机依据的原理是〔

〕A.

磁场对电流的作用

B.

磁铁间的相互作用

C.

惯性定律

D.

万有引力定律9.在物理学史上,发现电流周围存在磁场的著名科学家是A.

奥斯特

B.

伽利略

C.

焦耳

D.

库仑二、多项选择题10.图中标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受磁场力F的方向,其中正确的选项是〔

〕A.

B.

C.

D.

11.在赤道处沿东西方向水平放置一根长直导线,导线正下方放一小磁针,以下现象可能发生的是〔

〕A.

长直导线通电时,小磁针仍然静止

B.

长直导线通电时,小磁针逆时针转动90°

C.

长直导线通电时,小磁针顺时针转动90°

D.

长直导线通电时,小磁针静止,将长直导线在水平面内稍作转动,小磁针转动近180°12.〔多项选择〕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〔

〕

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13.如图1,两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2的变化电流I、周期为T,电流值为Im,图1中I所示方向为电流正方向．那么金属棒〔

〕

A.

位移随时间周期性变化

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14.图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动．以下说法正确的选项是〔

〕

A.

假设a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,那么L向右滑动

B.

假设a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,那么L向右滑动

C.

假设a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,那么L向左滑动

D.

假设a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,那么L向左滑动15.如下图,直导线处于足够大的匀强磁场中,与磁感线成θ=30°角,导线中通过的电流为I为了增大导线所受的磁场力,采取了以下四种方法,其中正确的选项是〔

〕

A.

增大电流I

B.

增加直导线的长度

C.

使导线在纸面内顺时针转30°

D.

使导线在纸面内逆时针转60°三、填空题16.通电螺线管的极性跟螺线管中的________方向有关,它们之间的关系可以用________定那么来判定．内容是：用________手握住螺线管,让________弯向螺线管中电流的方向,那么________所指的那端就是螺线管的N极．17.________是世界上最早研究磁现象的国家．并制成了指向仪器________,它是用天然磁石磨制成的________,静止时其________指向南方．指南针是我国________之一,其最早记载于北宋学者________的?梦溪笔谈?．18.一个磁场的磁感线如下图,一个小磁针被放入磁场中,那么小磁针沿顺时针转动,那么磁场方向________。〔填“向左〞或“向右〞〕

19.一个带负电的橡胶圆盘,在垂直纸面的平面内,绕着处在纸面内的中心轴OO′高速旋转,转动方向如下图,在其右面放置一个在水平面内可自由转动的小磁针,小磁针N极原先指向纸内,橡胶圆盘转动后,俯视观察小磁针将做________时针转动,最后静止时N极指向________方(不考虑地磁场的作用).

20.如下图,将两根细铁丝靠近条形磁铁的S

极,细铁丝会被吸引到磁铁的S

极上这是因为铁丝________选填：“磁化〞或“退磁〞后,上端相当于________选填“N极〞“S极〞,与条形磁铁的S

极相吸引,下端相当于________选填“N极〞“S极〞两铁丝的下端极性________选填“相同〞“相反〞,由于________选填“同名〞“异名〞磁极相互排斥,故两铁丝的上端距离较近,下端距离较远．

21.地球是个大磁体,在地球上,指南针能指南北是因为受到________的作用．人类将在本世纪登上火星．目前,火星上的磁场情况不明,如果现在登上火星,你认为在火星上的宇航员________依靠指南针来导向吗？〔填“能〞、或“不能〞〕22.如下图,小磁针的正上方平行放置一根直导线,当导线中通过图示方向的电流时,小磁针的N极将垂直纸面________〔填“向里“或“向外〞〕转动．

四、解答题23.关于月球上的物理现象和规律,同学们提出了很多问题和猜测,有关月球有无磁场,同学们提出了自己的猜测和检验猜测的实验方案：

①取一小磁针用细线悬挂在月球外表附近,如果它静止时指向某一方向,那么可说明月球周围存在磁场．

②小磁针静止时,它的N极指向就是“月磁〞的北极,你认为这个实验方案中有没有需要改良或改正的地方,如有,请改良或改正。24.如下图,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计,问：假设导轨光滑,电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上？

五、实验探究题25.如图为“电流天平〞示意图,它可用于测定磁感应强度B．在天平的右端挂有一个用一根较粗导线制成的矩形线框,底边cd长l=20cm,放在待测匀强磁场中,使线圈平面与磁场垂直．设磁场方向垂直于纸面向里,当线框中通入电流I=500mA时,两盘均不放砝码,天平平衡．假设保持电流大小不变,使电流方向反向,那么要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡．那么：

〔1〕cd边的电流在方向反向之后的方向为________〔填“向左〞或“向右〞〕〔2〕计算磁感应强度大小的表达式为B=________；磁感应强度B的大小为________

T．〔结果保存两位有效数字〕六、综合题26.如下图：宽度的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度,框架导轨上放一根质量、电阻的金属棒ab,棒ab与导轨间的动摩擦因数,现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动棒始终与导轨接触良好且垂直,当棒的电阻R产生热量时获得稳定速度,此过程中,通过棒的电量框架电阻不计,g取问：

〔1〕ab棒到达的稳定速度多大？〔2〕ab棒从静止到稳定速度的时间为多少？27.用两个一样的弹簧吊着一根铜棒,铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流〔如下图〕,当棒静止时,两弹簧秤的读数为F1；假设将棒中的电流方向反向〔大小保持不变〕,当棒静止时,两弹簧秤的示数为F2,且F2＞F1,根据这两个数据,试求：

〔1〕磁场的方向；〔2〕安培力的大小；〔3〕铜棒的重力．28.在磁场中放入一通电导线,导线与磁场垂直,导线长为1cm,电流为0.5A,所受的磁场力为5×10﹣4N．求：〔1〕该位置的磁感应强度多大？〔2〕假设将该电流撤去,该位置的磁感应强度又是多大？〔3〕假设将通电导线跟磁场平行放置,该导体所受到的磁场力多大？答案解析局部一、单项选择题1.【答案】D【考点】左手定那么【解析】【解答】解：根据左手定那么：伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向里穿过手心,四指指向电流方向,那么大拇指指向即为安培力方向,故由此可得A图中安培力水平向右,故A错误；

B图中竖直向上,故B错误；C图中垂直与电流方向向上,故C错误；D图中垂直电流方向向上,故D正确．

应选D．

【分析】熟练应用左手定那么是解决此题的关键,在应用时可以先确定一个方向,然后逐步进行,如可先让磁感线穿过手心,然后通过旋转手,让四指和电流方向一致或让大拇指和力方向一致,从而判断出另一个物理量的方向,用这种程序法,防止弄错方向．2.【答案】B【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【分析】把小磁针放入磁场中,小磁针受力的作用会指向某一方向不变,人们规定小磁针在磁场中北极受磁场力的方向为该点磁场方向。

应选B

【点评】容易题。磁场是一种看不见的物质,人们为了描述它,就给它规定了大小和方向。3.【答案】C【考点】安培力【解析】【解答】首先根据安培定那么判断通电螺线管在A处产生的磁场方向：水平向右．根据左手定那么判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向：竖直向下．

应选C

【分析】首先根据安培定那么判断通电螺线管在A处产生的磁场方向,再根据左手定那么判断通电直导线A受到的磁场的作用力的方向．4.【答案】A【考点】安培力【解析】【解答】两者同位置处的电流方向完全相同,可等效于于通入同向电流的直导线,由于同向电流相互吸引,所以两导线环应相互吸引,故A正确。

应选A

【分析】通电的导线环周围能够产生磁场,磁场的根本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同,两者同位置处的电流方向完全相同,相当于通入同向电流的直导线,据同向电流相互吸引的规律,判知两导线环应相互吸引。5.【答案】D【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【分析】由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线,与电子的运动方向平行,那么电子在磁场中不受洛伦兹力,电子重力又不计,那么电子做匀速直线运动。

应选D

【点评】此题关键是了解通电螺线管磁场方向特点,当带电粒子与磁场方向平行时不受洛伦兹力。6.【答案】A【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】磁体周围的磁场中,无论有无力的存在,无论是否放有其他磁体,这个磁场都是客观存在的,故B是错误的；

磁感线描述的是磁场的分布情况,它的疏密程度反映着磁场的强弱,密集处磁场强,稀疏处磁场弱,并不是说有磁感线通过的地方就有磁场,没有磁感线通过的地方就没有磁场,故C是错误的；

磁感线是闭合曲线,磁体外部有磁场,能画出磁感线,磁体内部也有磁场,也能画出相应的磁感线,故D也是错误的；

应选A

【分析】磁感线描述的是磁场的分布情况,它的疏密程度反映着磁场的强弱,密集处磁场强,稀疏处磁场弱,并不是说有磁感线通过的地方就有磁场,没有磁感线通过的地方就没有磁场；磁体内也有磁场。7.【答案】C【考点】磁场,磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】如下图,假设通电时,据安培定那么不难看出此时圆形线圈的前面是S极,其后面是N极,故其磁感线的方向是应该是垂直于纸面向里,故此时小磁针静止时的N极指向与圆形线圈的磁感线的方向是一致的,由于小磁针的磁感线应是从小磁针的N极出发回到S极的,故此时小磁针的静止时的N极应该是垂直于纸面向里转动,故C正确,ABD错误．应选：C．

【分析】〔1〕对于磁体的每一条磁感线都是闭合的,即在磁体的外部是从N极指向S极,在磁体内部,磁感线是从磁体的S极指向N极；〔2〕据安培定那么可以判断出此时圆形线圈的N极和S极,而后据据小磁针磁感线的方向和圆形线圈磁感线的方向一致即可判断出小磁针的N极指向．8.【答案】A【考点】安培力【解析】【解答】解：电动机依据的原理是磁场对电流的作用．故A正确,B、C、D错误．

应选A．

【分析】电动机中的线圈通电后,在磁场中受到安培力,然后转动．所以电动机依据的原理是磁场对电流的作用．9.【答案】A【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【分析】伽利略、牛顿成就主要在力学,奥斯特首先在实验中发现电流的周围存在磁场,库仑主要成就在电学．

奥斯特首先在实验中发现电流的周围存在磁场,故A正确。

应选A．

【点评】注意零碎知识的积累是解决此类题目的前提条件。二、多项选择题10.【答案】A,C【考点】安培力,左手定那么【解析】【解答】解：A、由左手定那么可知,通电导线所受安培力竖直向上,故A正确；

B、由图可知,磁感应强度B与电流I平行,导线不受安培力,故B错误；

C、由左手定那么可知,通电导线所受安培力竖直向下,故C正确；

D、由左手定那么可知,通电导线所受安培力垂直于纸面向外,故D错误；

应选AC．

【分析】由左手定那么可以判断出B、I、F方向间的关系,然后选出正确的选项．11.【答案】A,D【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】解：由于地球磁场的作用,小磁针静止时N极指向地球的北极,如果通电导线是南北方向放置的,那么不管电流方向指向南还是指向北,小磁针静止时将偏离南北方向而指向东西方向,即磁针转动的角度接近90°．

如果通电导线是东西方向放置,通以由东向西的电流,通电导线在其下方产生的磁场方向向南,与地球磁场的方向相反,那么小磁针被用手轻轻拨动一下,北极静止时N极由指向北方变为指向南边,转动近180°；

如果通以由西向东的电流,通电导线在其下方产生的磁场方向向北,与地球磁场的方向相同,那么小磁针指向不变,

由上分析可知,故AD正确,BC错误．

应选：AD．

【分析】知道通电导体周围存在着磁场,地磁场的方向．磁场的根本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力作用．磁场方向跟电流方向有关,电流方向改变,磁场方向改变．掌握奥斯特实验说明的问题,并且掌握电流磁场大小和方向的影响因素,注意安培定那么的应用．12.【答案】B,C【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】解：小磁针的S极向纸内偏转,N极向外偏转,因此在粒子下方磁场方向向外,根据安培定那么可知电流方向向左,假设这束粒子带正电,那么向左飞行,假设带负电,那么向右飞行,故AD错误,BC正确．

应选：BC．

【分析】带电粒子运动时将形成电流,在电流周围形成磁场,根据小磁针的偏转情况,判断出电流形成磁场方向,然后根据安培定那么判断出电流方向,从而判断出粒子的正负．13.【答案】B,C【考点】安培力【解析】【解答】解：AB、根据左手定那么知,导体棒开始所受的安培力方向水平向右,根据F=BIL知,安培力在第一个内做匀加速直线运动,在第二个内,安培力方向水平向左,大小不变,做匀减速直线运动,根据运动的对称性知,一个周期末速度为零,金属棒的速度方向未变．知金属棒一直向右移动,先向右做匀加速直线运动,再向右做匀减速运动,速度随时间周期性变化,而位移一直增大．故A错误、B正确．

C、因为电流周期性变化,那么安培力也周期性变化．故C正确．

D、在一个周期内,动能的变化量为零,那么安培力在一个周期内做功为零．故D错误．

应选：BC．

【分析】根据左手定那么判断出安培力的方向,结合加速度方向与速度方向的关系判断金属棒的运动规律．从而得出速度、安培力随时间的变化规律．14.【答案】B,D【考点】磁现象和磁场、磁感线,安培力,左手定那么【解析】【解答】解：A、由安培定那么与左手定那么可知,假设a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,L所受安培力向左,L向左滑动,故A错误；

B、由安培定那么与左手定那么可知,假设a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,L受到的安培力向右,L向右滑动,故B正确；

C、由安培定那么与左手定那么可知,假设a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,L所受安培力向右,L向右滑动,故C错误；

D、由安培定那么与左手定那么可知,假设a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,L所受安培力向左,那么L向左滑动,故D正确；

应选BD．

【分析】由安培定那么判断出电流产生的磁场方向,然后由左手定那么判断出导体棒受到的安培力方向,从而判断出导轨L的移动方向．15.【答案】A,B,D【考点】安培力【解析】【解答】解：A、由公式F=BIL,当增大电流时,可增大通电导线所受的磁场力．故A正确；

B、由公式F=BIL,当增加直导线的长度时,可增大通电导线所受的磁场力．故B正确；

C、当使导线在纸面内顺时针转30°时,导线有效切割长度缩短,那么所受磁场力变小,故C错误；

D、当使导线在纸面内逆时针转60°时,导线有效切割长度伸长,那么所受磁场力变大,故D正确；

应选：ABD

【分析】根据左手定那么的内容,判定安培力的方向．左手定那么的内容是：伸开左手,让大拇指与四指方向垂直,并且在同一平面内,磁感线穿过掌心,四指方向与电流的方向相同,大拇指所指的方向为安培力的方向．而安培力的大小F=BIL,且B与I垂直；假设不垂直时,那么将B沿导线方向与垂直方向进行分解．三、填空题16.【答案】电流；安培；右；四指；大拇指【考点】磁场,磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】通电螺线管的极性跟螺线管中的电流方向有关,它们关系可由右手螺旋定那么,即安培定那么来判定；

根据安培定那么内容：用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,那么大拇指所指的那端就是螺线管的N极,

故答案为：电流,安培,右,四指,大拇指．

【分析】根据安培定那么内容：用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,那么大拇指所指的那端就是螺线管的N极,即可求解．17.【答案】中国；司南；勺子；勺柄；四大创造；沈括【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】答：中国是世界上最早研究磁现象的国家．并制成了指向仪器司南,它是用天然磁石磨制成的勺子,静止时其勺柄指向南方．指南针是我国四大创造之一,其最早记载于北宋学者沈括的?梦溪笔谈?．

故答案为：中国,司南；勺子,勺柄,四大创造,沈括

【分析】〔1〕中国是世界上最早研究磁现象的国家；〔2〕司南是用天然磁石磨制成的；〔3〕指南针是我国四大创造之一,其最早记载于北宋学者沈括．18.【答案】向右【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】小磁针N极的受力方向即为磁感线的方向,小磁针沿顺时针转动,N极受力向右,所以磁场方向向右。

【分析】小磁针N极的受力方向即为磁感线的方向。19.【答案】顺；右【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】圆盘带负电,等效电流的方向与圆盘转动方向相反,即电流为顺时针。用安培定那么可以判断环形电流磁场指向右,所以小磁针顺时针转动,静止后N极指向右边。

【分析】圆盘带负电,等效电流的方向与圆盘转动方向相反,即电流为顺时针。用安培定那么可以分析判断小磁针转动情况。20.【答案】磁化；N极；S极；相同；同名【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】铁丝被磁体吸引后,本身也具有了磁性,该过程是磁化的过程；根据磁极间的相互作用规律可知：同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。那么可知上端N极,下端为S极；两铁丝下端极性相同,所以相互排斥而张开,而由于上端两铁丝均受磁铁的作用,所以形成上端距离较近,下端距离较远的现象．【分析】铁丝靠近磁体后会被磁化,并且两磁极间的相互作用规律是同极相斥、异极相吸。21.【答案】地磁场；不能【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】指南针能指南北是由于地球是个大磁体,指南针受到了地磁场的作用,火星上的磁场情况不明,故无法知道是否能依靠指南针来导向．

故答案为：地磁场、不能

【分析】根据指南针指南北的原因：指南针受到了地磁场的作用而指南北来答题．22.【答案】向里【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】当导线中通过图示方向的电流时,根据安培定那么判断可知,小磁针所在处磁场方向垂直纸面向里,小磁针N受力向里,S极受力向外,那么小磁针N极转向里,S极转向读者．

故答案为：向里．

【分析】当导线中通过图示方向的电流时,产生磁场,根据安培定那么判断磁场的方向．小磁针处于磁场中,N极受力方向与磁场方向相同．根据磁场方向判断小磁针的转动方向．四、解答题23.【答案】有需改良或改正的地方,具体改良措施：①应做屡次实验,观察小磁针N极是否总是指向某一个方向②小磁针静止时,它的N极指向就是“月磁〞的南极。【考点】磁现象和磁场、磁感线【解析】【解答】由于物理实验必须要具有普适性,所以应该应做屡次实验,观察小磁针N极是否总是指向某一个方向；和地磁场向比照可知小磁针静止时,它的N极指向就是“月磁〞的南极。

【分析】物理实验必须要具有普适性,所以应该应做屡次实验,至少3~5次。24.【答案】解：导体杆静止在导轨上,受到重力、支持力和安培力三个力作用,如图侧视图所示．由平衡条件得：

F=mgtanθ

又F=BIL

I=

由以上三式解得：E=

答：假设导轨光滑,电源电动势为时能使导体杆静止在导轨上【考点】安培力【解析】【分析】导体杆静止在导轨上,受到重力、支持力和安培力三个力作用,安培力大小为F=BIL,根据平衡条件和闭合电路欧姆定律结合求解电源的电动势．五、实验探究题25.【答案】〔1〕向左

〔2〕；0.41T【考点】安培力【解析】【解答】解：〔1〕电流反向后要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡,故开始时cd边安培力的方向竖直向上,电流反向后安培力向下,根据左手定那么,cd边的电流在方向反向之后的方向向左；〔2〕开始时cd边所受的安培