第一周 磁场的性质（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

第一周　磁场的性质 一、单项选择题 1.(2025·镇江高二检测)将可以自由转动的小磁针平行于地表放在赤道上,当在小磁针正上方放置一根南北方向的通电直导线,并且电流方向自北向南,稳定静止时小磁针的指向可能正确的是(黑色一端代表小磁针的N极) (　　) 2.(2025·江苏泰州高二期中)在磁场中有a、b两点,同一电流元在两点垂直磁场放置时受到的安培力F与电流I满足如图所示的关系。则a、b两点磁感应强度大小之比为 (　　) A.1∶2 B.2∶1 C.2∶5 D.1∶5 3.如图所示,长为5 m的直导线折成边长相等、夹角为120°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=0.2 T。当在导线中通以电流I=2 A时,该V形通电导线受到的安培力大小为 (　　) A.1 N B.2 N C. N D.2 N 4.(2025·徐州高二检测)如图所示,在水平桌面上有一绝缘木板,木板上固定一关于直线ab对称的50匝心形导线圈,导线圈与木板的总质量m=200 g。导线圈与直线ab交于M、N两点,两点间的距离l=10 cm。直线ab左、右两侧分别加上水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反且与ab垂直。导线圈中通入顺时针方向的电流I=2 A时,水平桌面所受木板压力恰好为零。重力加速度g取10 m/s2,则磁感应强度大小为 (　　) A.0.05 T B.0.1 T C.0.2 T D.5 T 5.(2025·海南省直辖县级单位高二期末)如图所示,质量为m、电荷量为-q(q>0)的小球A套在粗细均匀的固定绝缘水平杆上,整个装置处在垂直于纸面向外的水平匀强磁场中。现对A施加一个水平向右、大小恒为F(F<mg)的拉力,使小球A从静止开始运动,已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,小球A与杆间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g,则当小球的加速度大小第一次达到时,小球的速度大小为 (　　) A. B. C. D. 6.如图所示,三根质量均为m的通电直导线垂直纸面水平放置,导线甲放在水平桌面上,乙、丙固定在甲的上方且连线水平,三根导线的截面连线刚好构成正三角形,现在三根导线中通有大小相等的电流,甲、丙的电流方向向里,乙的电流方向向外,已知相邻两导线间的作用力大小均为,此时甲刚好静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g。则下列说法正确的是 (　　) A.甲对桌面的压力大小为mg B.甲与水平桌面间的动摩擦因数为 C.仅将丙中电流反向,甲所受的摩擦力变为0 D.仅撤走乙,甲在水平桌面上开始滑动 7.(2025·新沂高二检测)下列说法正确的是 (　　) A.一小段通电导线在某处不受安培力的作用,则该处的磁感应强度一定为零 B.如图甲所示,线圈ABCO的面积为0.4 m2,匀强磁场的磁感应强度B=0.1 T,方向沿x轴正方向(图中未画出),在线圈由图示实线位置绕z轴向下转过60°的过程中,通过线圈的磁通量的变化量为2×10-2 Wb C.如图乙所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,则O点处的磁感应强度为零 D.三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,导线中通过的电流大小均为I,方向如图丙所示。a、b、c三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c点的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,则B1<B2<B3 8.(2025·高邮高二阶段练习)如图所示,在光滑绝缘水平桌面上有矩形导体框abcd,ab边长为L,ab、cd边的电阻均为R,其余电阻不计,整个导体框与电源和弹簧连接,弹簧与桌面平行,导体框处在垂直于桌面的匀强磁场中。已知电源电动势为E、内阻为r,弹簧的劲度系数为k。当开关S断开时,弹簧处于原长状态;当开关S闭合,导体框再次静止时,弹簧伸长了x。下列说法正确的是 (　　) A.磁场方向为垂直桌面向里 B.磁场方向为垂直桌面向外 C.磁感应强度大小为 D.磁感应强度大小为 9.(2025·四川成都高二期末)如图所示,两足够长的通电直导线P、Q(垂直纸面)关于粗糙程度均匀的水平面对称分布,P、Q连线与水平面交点为O,P、Q通以大小相等、方向相反的恒定电流。一带正电的绝缘物块从A点以某一初速度向右运动,恰好运动到O点。下列说法正确的是 (　　) A.从A到O,磁感应强度逐渐增大 B.从A到O,磁感应强度先增大后减小 C.从A到O,物块做加速度逐渐减小的减速运动 D.从A到O,物块做加速度逐渐增大的减速运动 10.(2025·北京朝阳高二检测)如图所示,将一由绝缘材料制成的带一定正电荷的滑块放在装有光电门的固定木板上,空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。测得滑块与遮光条的总质量为m,木板的倾角为θ,木板与滑块之间的动摩擦因数为μ,遮光条的宽度为d,滑块由静止释放,遮光条通过两光电门所用的时间均为t,重力加速度为g。下列说法正确的是 (　　) A.到达光电门2之前滑块先加速后减速 B.到达光电门2之前滑块所受的摩擦力先增大后减小 C.滑块所带的电荷量为- D.滑块所带的电荷量为+ 11.(2025·河南高考,改编)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量,光学防抖技术可以消除这种影响。如图所示,镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连,两个相同的线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧,c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。拍照时,手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向,依此自动调节c、d中通入的电流Ic和Id的大小和方向(无抖动时Ic和Id均为零),使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是 (　　) A.若Ic沿顺时针方向,Id=0,则表明a的方向向右 B.若Id沿顺时针方向,Ic=0,则表明a的方向向上 C.若a的方向沿左偏上30°,则Ic沿顺时针方向,Id沿逆时针方向,且Ic>Id D.若a的方向沿右偏上30°,则Ic沿顺时针方向,Id沿顺时针方向,且Ic<Id 二、解答题 12.(12分)(2025·南京高二检测)空间中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=2 T。质量m=0.05 kg 的细金属棒MN用绝缘细线OM、O'N悬挂,且始终保持水平。OMNO'是边长L=1 m 的正方形,在金属棒中通以I=0.25 A的电流,金属棒最终静止的位置如图所示。取重力加速度g=10 m/s2,求: (1)金属棒中的电流是M流向N还是N流向M;(2分) (2)绝缘细线与竖直方向的夹角θ;(6分) (3)通过正方形OMNO'的磁通量。(4分) 13.(12分)如图所示,在垂直于纸面向里的匀强磁场中,水平面上有两个并排放置的小滑块A、B,它们的质量分别为mA和mB,两滑块与水平面间的动摩擦因数均为μ。滑块A、B均带有负电荷,电荷量大小分别为qA和qB,不考虑两滑块间相互作用的静电力。在A、B之间有少量炸药,某时刻炸药突然爆炸,爆炸后滑块A沿水平面以速度大小v0向左匀速运动,滑块B沿水平面向右运动。炸药爆炸的过程时间很短,可忽略不计。重力加速度为g。 (1)判断滑块A在运动过程中所受洛伦兹力的方向。(2分) (2)求磁场的磁感应强度大小B0。(3分) (3)求炸药爆炸后瞬间滑块B所受水平面摩擦力的大小。(7分) 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 大周末作业答案 第一周 1．选A　地磁场方向由南向北，故只在地磁场作用下，小磁针的N极指向北极，当直导线中通以方向由北向南的电流时，在直导线下方会产生由西向东的磁场，则小磁针的N极将由北向东偏转。故选A。 2．选D　根据磁感应强度的定义式B＝可知，对于同一电流元，在F－I图像中，图像的斜率大小即为磁感应强度的大小，故a、b两点的磁感应强度大小之比为1∶5。故选D。 3．选C　根据题意，由几何关系可得，该V形导线的有效长度为L′＝2·sin 60°＝ m，则该V形通电导线受到的安培力大小为F＝BIL′＝0.2×2× N＝ N，故选C。 4．选B　由题意可知MN左右部分心形导线圈的有效长度均为l，左右部分导线圈受到的安培力均向上且大小相等，由于水平桌面所受木板压力恰好为零，对木板、导线圈整体分析，由平衡条件有mg＝2nBIl，代入数据解得磁感应强度大小B＝0.1 T，故选B。 5．选A　对小球分析，在竖直方向根据平衡条件有mg＝qvB＋N，在水平方向根据牛顿第二定律有F－μN＝ma，当小球的加速度大小第一次达到时，联立解得v＝，故选A。 6．选C　对导线甲受力分析，如图1所示，由题意可知，导线甲刚好静止，在竖直方向上有mg＋F乙sin 60°＝FN1＋F丙sin 60°，水平方向上有Ff1＝F乙cos 60°＋F丙cos 60°，其中F乙＝F丙＝，Ff1＝μFN1，解得FN1＝mg，Ff1＝mg，μ＝0.5，又由牛顿第三定律得导线甲对桌面的压力大小为FN1′＝FN1＝mg，故A、B错误；仅将导线丙中电流反向，导线甲受力分析如图2所示，由对称性可知，导线乙和导线丙在水平方向的分力大小相等，所以导线甲所受的摩擦力为0，故C正确；仅撤走导线乙，导线甲的受力分析如图3所示，假设导线甲不滑动，则竖直方向有mg＝FN3＋F丙sin 60°，则FN3＝mg－mg，导线甲与桌面间的最大静摩擦力为Ffm＝μFN3＝－mg，F丙在水平方向的分力为Fx＝F丙cos 60°＝mg，显然Fx<Ffm，所以导线甲仍静止，故D错误。 　　 7．选B　当通电导线在磁场内和磁场平行，则此时导线不受力，A错误；在实线位置时，线圈和磁场方向平行，则通过线圈的磁通量Φ1＝0，当线圈在虚线位置时，磁通量为Φ2＝BSsin 60°＝2×10－2 Wb，所以变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝2×10－2 Wb，B正确；由右手螺旋定则可知，两根导线在O点产生的磁场方向都向下，叠加之后不为0，C错误；a、b、c三处的磁感应强度是三根通电导线所产生的磁感应强度的叠加，根据安培定则可知左、右两根导线在a处产生的磁感应强度方向相反，因为到a处距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度大小等于下面导线在该处产生的磁感应强度大小，同理可知，b处的磁感应强度大小等于右面的导线在该处产生的磁感应强度大小，三根通电导线在c处产生的磁感应强度方向均垂直于纸面向里，所以合磁感应强度大小最大，所以有B1＝B2<B3，D错误。 8．选B　当开关S闭合后，弹簧伸长，则安培力方向由a指向d，结合左手定则，可知磁场垂直桌面向外，故A错误，B正确；由题意可知，导体框所受合力为零，则F安＝kx，又F安＝BIL＝BL，可得B＝，故C、D错误。 9．选A　根据安培定则可得，两导线在AO之间产生的磁感应强度如图所示， 根据平行四边形定则，将两磁感应强度合成可知，合磁感应强度方向水平向左，由A到O两导线产生的磁感应强度增大且与水平夹角变小，则合磁感应强度逐渐增大，故A正确，B错误；由于AO之间合磁感应强度方向水平向左，与物块的运动方向共线，所以物块不受洛伦兹力，物块在运动过程中受到恒定不变的摩擦力，根据牛顿第二定律，物块做匀减速直线运动，故C、D错误。 10．选C　以滑块为对象，根据左手定则可知，滑块运动过程受到的洛伦兹力垂直斜面向下，滑块由静止释放，根据牛顿第二定律可得mgsin θ－μ(mgcos θ＋qvB)＝ma，可知随着滑块速度的增大，滑块的加速度减小，所以滑块先做加速度减小的加速运动，由于遮光条通过两光电门所用的时间均为t，可知滑块到达光电门前已经做匀速运动，到达光电门2之前滑块先加速后匀速，滑块所受的摩擦力先增大后不变，故A、B错误；遮光条通过两光电门速度大小为v＝，根据受力平衡可得mgsin θ－μ(mgcos θ＋qvB)＝0，联立解得滑块所带的电荷量为q＝－，故C正确，D错误。 11．选C　若Ic沿顺时针方向，Id＝0，c线圈所受安培力方向水平向右，为使镜头处于零加速度状态，镜头应受到弹簧水平向左的拉力，所以手机框架应向左做加速运动，所以a方向向左，A错误；若Id沿顺时针方向，Ic＝0，d线圈所受安培力方向竖直向上，同理可知，手机框架应向下做加速运动，所以a方向向下，B错误；若a的方向沿左偏上30°，说明左、下两侧弹簧对镜头的合力方向沿左偏上30°，为使镜头保持零加速度状态，c、d线圈所受安培力的合力方向应沿右偏下30°，根据力的合成与分解可知，c线圈所受安培力方向水平向右，d线圈所受安培力方向竖直向下，且向右的安培力大于向下的安培力，根据左手定则可知，Id沿逆时针方向，Ic沿顺时针方向，由F＝BIL可知，Ic＞Id，C正确，同理可知，D错误。 12．解析：(1)以金属棒为对象进行受力分析，可知金属棒受到的安培力水平向右，根据左手定则可知，金属棒中的电流由M流向N。 (2)金属棒的受力如图所示， 根据受力平衡可得tan θ＝ 又F安＝BIL 联立可得tan θ＝1 则绝缘细线与竖直方向的夹角θ＝45°。 (3)通过正方形OMNO′的磁通量Φ＝BSsin θ＝BL2sin θ 解得Φ＝ Wb。 答案：(1)M流向N　(2)45°　(3) Wb 13．解析：(1)滑块A向左做匀速直线运动，则说明A不受水平面摩擦力作用，水平面支持力为零，滑块A所受重力与洛伦兹力两个力平衡，则洛伦兹力方向为竖直向上。 (2)对滑块A，由二力平衡有qAv0B0＝mAg，则B0＝。 (3)爆炸过程A、B动量守恒，爆炸后瞬间B的速度大小为vB，由动量守恒定律有0＝mAv0－mBvB，得vB＝，滑块B运动方向与A运动方向相反，向右运动，B受到的支持力FN＝mBg＋qBvBB0，B受摩擦力Ff＝μFN，解得Ff＝μg。 答案：(1)竖直向上　(2)　(3)μg $