高三物理磁场单元测试题
组题：于忠慈（2008）
一、选择题
1、关于磁场和磁感线的描述，下列说法错误的是【 】
A.磁感线从磁体的N极出发，终止于S极；
B.磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向；
C.沿磁感应线方向，磁场逐渐减弱；
D.在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小。
2、如下图所示，条形磁铁放在桌子上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图，则在这个过程中磁铁受到的摩擦力（保持静止）【
】
A．为零.
B．方向由左变为向右.
C．方向保持不变.
D．方向由右变为向左.
3、在赤道上某处有一支避雷针。当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为【 】
A．正东 B．正西 C．正南 D．正北
4、如图，环形导线和直导线AB相互绝缘，且直导线又紧靠环的直径，若直导线被固定不动，则两者通以图示方向的电流后，环形导线的运动情况是【 】
（A）静止不动，（B）以直导线为轴转动，
（C）向上运动，（D）向下运动。
5、均匀直角金属杆aob可绕水平光滑轴o在竖直平面内转动，oa＜ob。现加一水平方向的匀强磁场B并通以电流I，若撤去外力后恰能使直角金属杆ob部分保持水平，如图所示．则【
】
A．电流I一定从a点流入才能使杆保持平衡．
B．电流I从b点流入也可能使杆保持平衡．
C．直角金属杆受到的顺时针力矩一共有二个．
D．直角金属杆受到安培力与重力的合力为零．
6、如图，ef、gh为两水平放置相互平行的金属导轨，ab、cd为搁在导轨上的金属棒，与导轨接触良好且无摩擦，当一条形磁铁向上远离导轨时，关于两金属棒的运动情况的描述正确的是【 】
A．如果下端是N极，两棒向外运动，如果下端是S极，
两棒相向靠近
B．如果下端是S极，两棒向外运动，如果下端是N极，
两棒相向靠近
C．无论下端是何极性，两棒均向外相互远离
D．无论下端是何极性，两棒均相互靠近
7、如图（a）所示，在方向竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨AB、CD。导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为m。现从t = 0时刻起，给棒中通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即：I = kt，其中k为恒量。若金属棒与导轨始终垂直，则在图（b）所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化四幅图中，正确的是【 】
二、填空题
8、有一种假说，认为地磁场是由于地球自转形成的大地环流——— 一种电流所产生的。按照这一假说，大地环流的方向是 绕行的（选填“从东向西”、“从西向东”、 “从南向北”或 “从北向南”）。由此可以推断，地球表层存在着多余的 电荷（选填“正”或“负”）。
9、国际单位制中，“安培”的定义是：截面可忽略的两根相距1 m的无限长平行直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N，则每根导线中的电流为l A。据此可计算在距离通以电流强度为1A的无限长直导线1m处的磁感应强度的大小为________T。
10、如图所示，原来静止的圆形线圈通以逆时针方向的电流I，在其直径AB上靠近B点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线，并通以电流I '，方向如图。线圈上A点处受到的安培力力大小为 _ ____；而圆形线圈将
动。
11、、如图，这是一种自动跳闸的闸刀开关，O是固定轴， A是手柄，C是闸刀卡口，MN是通电电极，磁场垂直纸面向里，磁感强度为1特，CO间距离是10厘米，C处的最大静摩擦力是1牛。闸刀通电，电流经NOCM，当流过闸刀的电流为10A时，闸刀C处受的静摩擦力为 牛；要使闸刀能自动跳闸，电流至少要达到__________ 安。
12、在倾角为q 的光滑供销斜面上垂直纸面放一根长为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小为__________________，若磁感应强度大小不变，方向改为竖直向上，则导体棒的滑动方向为沿斜面向_________。
13、如图所示，匀强磁场竖直向下，磁感应强度为B。有一边长为L的正方形导线框abcd，匝数为N，可绕oo’边转动，导线框总质量为m，总电阻为R．现将导线框从水平位置由静止释放，不计摩擦，转到竖直位置时动能为Ek，则在此过程中流过导线某一截面的电量为____________；导线框中产生热量为__________．
14、 等边三角形的金属框abc，置于垂直纸面指向读者的匀强磁场中，且线框平面与磁感线垂直,方向如图所示，则线框各边所受安培力的方向为垂直于线框各边且指向三角形________（填“外侧”或“内侧”）；线框所受安培力的合力是_________。
15、半径为r，电流为I1的通电圆环圆心处的磁感强度为B，在圆环下距环心a处水平放置一根电流为I2的无限长直导线MN时，圆环圆心的磁感强度变为零。设圆环平面和长直导线在同一竖直平面内，如图所示，根据对称性，直导线电流I2在导线下方a处的磁感强度的大小为___ ____，方向__ __。
16、如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点，当三根导线中通以大小相等，方向如图的电流时，O点磁感应强度大小为B1 ， M点磁感应强度的大小为B2，则N点磁感应强度的大小为___________；若将导线ef中的电流撤去，而保持另两根导线中的电流不变，则N点磁感应强度的大小为____________．
17、横截面为矩形的管道中充满了水银，管道的上下两壁为绝缘板，前后两壁为导体板（阴影部分）。各有关尺寸如图所示。两导体壁被一导线cd短路，管道放在一匀强磁场中，磁感强度为B，方向向上。当水银沿管长方向自左向右流动时，作用在这段水银上的粘滞阻力f与速度v成正比，即f = kv，已知管两端截面的压强差为p，电阻的大小R = rL/S(L为导体的长度，ρ为水银的电阻率，S为导体的横截面积)。则无磁场时，水银的稳定流速v1为____________，存在磁场后，水银的稳定流速v2为____________。
三、计算题
18、如图甲所示，质量为m=50g，长l=10cm的铜棒，用长度亦为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。未通电时，轻线在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度θ＝37°，求此棒中恒定电流的大小。
同学甲的解法如下：对铜棒进行受力分析，通电时导线向外偏转，说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外，受力如图乙所示（侧视图）。
当最大偏转角θ＝37°时，棒受力平衡，有：
得
同学乙的解法如下：铜棒向外偏转过程中，导线拉力不做
功，如图丙所示。
F做功为：
重力做功为：
由动能定理得：
请你对同学甲和乙的解答以说理的方式作出评价；若你两者都不支持，则给出你认为正确的解答。
19、导电的正方形线框
边长为
，质量为m，每边的电阻均为r0，线框置于xoy光滑水平面上，处在磁感强度大小为B的匀强磁场中．现将
通过柔软导线接到电压为U的电源两端，求：
（1）若磁场方向竖直向下，正方形线框所受安培力的方向和线框的加速度大小；
（2）若磁场方向沿y轴正方向，请分析回答线框通电后可能会出现哪些情况？
20、如图所示，在绝缘的水平桌面上，固定着两个圆环，它们的半径相等，环面竖直，相互平行，间距为20cm.两环均由均匀的电阻丝制成，电阻都是9Ω，在两环的最高点a和b之间接有一个内阻为0.5Ω的电池，连接导线的电阻可忽略不计，空间有竖直向上的磁感应强度为3.46×101的匀强磁场，一根长度等于两环间距、质量为1.0×l02kg、电阻为1.5Ω的均匀导体棒水平地置于两环内侧，不计与环间的摩擦，当将棒放在其两端点与两环最低点之间所夹圆弧对应的圆心角θ＝60°时，棒刚好静止不动，试求电源的电动势E.(g取l0m/s2)
参考答案
一、选择题
1、 ABC
2、 B
3、 B
4、 D
5、 AC
6、 C
7、 C
二、填空题
8、 从东向西，负
9、 (2×10-7 )
10、 0，以直径AB为轴转动
11、 0.5 、 20
12、 mg sinq /IL，下、
13、NBL2/R mgL/2－Ek
14、垂直于线框各边且指向三角形外侧；零
15、 B ； 垂直纸面向外
16、Ｂ１（Ｂ１＋Ｂ２）／2
17、pab/k，
三、计算题
18、解：
甲同学的错误原因：认为物体速度为零时，一定处于平衡状态，或者认为偏角最大的是平衡位置。
乙同学的错误原因：将安培力表示
导致F做功出错。
正解如下：铜棒向外偏转过程中，导线拉力不做功，如图丙所示。
F做功为：
重力做功为：
由动能定理得：
19、解：
（1）根据左手定则，安培力的方向沿+y轴方向
， 
根据F=BI l，线框所受的安培力的合力为 F=Fab+Fdc=
线框的加速度大小为 
（2）若磁场方向方向沿y轴正方向，线框可能会①保持静止②向上跳起并转动
20、
解：
导体棒将圆环分成长度之比为2:1的并联两部分，两部分电阻
，
，整个电路可整理成如图的直流电路.
由此司求出流过导体棒上的电流表达式
①
再对导体棒受力分析如图所示，导体棒受力平衡，由∑F＝0，有
②
由安培力表达式，有F＝BIL. ③
联解①②③式，可解得
.
代值计算得
.