磁場習(xí)題(含答案解析).doc

磁場典型例題（一）磁通量的大小比較與磁通量的變化例題1. 如圖所示，a、b為兩同心圓線圈，且線圈平面均垂直于條形磁鐵，a的半徑大于b，兩線圈中的磁通量較大的是線圈_。解析：b 部分學(xué)生由于對所有磁感線均通過磁鐵內(nèi)部形成閉合曲線理解不深，容易出錯。例題2. 磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向水平向右，一面積為S的線圈abcd如圖所示放置，平面abcd與豎直面成角。將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)180角，則穿過線圈的磁通量的變化量為（）A. 0B. 2BSC. 2BScosD. 2BSsin解析：C部分學(xué)生由于不理解關(guān)于穿過一個面的磁通量正負(fù)的規(guī)定而出現(xiàn)錯誤。（二）等效分析法在空間問題中的應(yīng)用例題3. 一個可自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個圓線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈都通過如圖所示的電流時，則從左向右看，線圈L1將（）A. 不動B. 順時針轉(zhuǎn)動C. 逆時針轉(zhuǎn)動D. 向紙外平動解析：C 本題可把L1、L2等效成兩個條形磁鐵，利用同名磁極相斥，異名磁極相吸，即可判斷出L1將逆時針轉(zhuǎn)動。（三）安培力作用下的平衡問題例題4. 一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框abcd，bc邊長為l。線框的下半部處在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向與線框平面垂直，在圖中垂直于紙面向里。線框中通以電流I，方向如圖所示。開始時線框處于平衡狀態(tài)。令磁場反向，磁感應(yīng)強度的大小仍為B，線框達(dá)到新的平衡。在此過程中線框位移的大小_，方向_。解析：，向下。本題為靜力學(xué)與安培力綜合，把安培力看成靜力學(xué)中按性質(zhì)來命名的一個力進行受力分析，是本題解答的基本思路。例題5. 如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距為20cm，金屬棒MN質(zhì)量為10g，電阻R8，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向豎直向下，大小為0.8T，電源電動勢為10V，內(nèi)阻為1。當(dāng)開關(guān)S閉合時，MN處于平衡狀態(tài)時變阻器R1多大？（已知45）解析：R17。本題考查的知識點有三個：安培力的大小和方向、閉合電路歐姆定律、物體受力平衡。關(guān)鍵在于畫出通電導(dǎo)線受力的平面圖。（四）洛侖茲力作用下的勻速圓周運動（有界磁場）例題6. 如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強度為B，寬度為d的勻強磁場中，穿過磁場后速度方向與電子原來入射方向的夾角為30，則電子的質(zhì)量是_，穿過磁場的時間_。解析：。求解本題的關(guān)鍵是找出圓心位置，確定半徑。（五）洛侖茲力作用下的多解問題例題7. 如圖所示，在某裝置中有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于Oxy所在的紙面向外。某時刻在xl0，y0處，一質(zhì)子沿y軸的負(fù)方向進入磁場；同一時刻，在xl0，y0處，一個粒子進入磁場，速度方向與磁場垂直。不考慮質(zhì)子與粒子的相互作用。設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m、電量為e。如果質(zhì)子經(jīng)過坐標(biāo)原點O，它的速度為多大？如果粒子與質(zhì)子在坐標(biāo)原點相遇，粒子的速度應(yīng)為何值？方向如何？解析：；，方向有兩個，與x方向間夾角分別為、出現(xiàn)多解問題的因素是：帶電性質(zhì)的不明確；磁場方向的不明確；臨界狀態(tài)的不唯一；運動的重復(fù)性。（六）復(fù)合場中的帶電粒子的運動不考慮帶電粒子重力的情況：例題8. 如圖所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強電場，場強為E。一質(zhì)量為m、電量為q的粒子從坐標(biāo)原點O沿著y軸正方向射出，射出之后，第三次到達(dá)x軸時，它與點O的距離為L，求此粒子射出時的速度v和運動的總路程s（重力不計）。解析：；。求解本題的關(guān)鍵在于從分析帶電粒子受力情況、運動情況入手，判斷、描繪出帶電粒子的運動圖景?？紤]帶電粒子重力時的直線運動：例9. 空間存在水平方向互相正交的勻強電場和勻強磁場，電場強度E10N/C，磁感應(yīng)強度B1T，方向如圖所示。有一個質(zhì)量m2.0106kg、帶正電荷q2.0106C的微粒在空間作直線運動，試求其速度的大小和方向（g取10m/s2）解析：v20m/s，與電場方向成60角斜向上作勻速直線運動。考慮帶電粒子重力時的圓周運動：例題10. 如圖所示，在真空中同時存在著相互正交的勻強電場和勻強磁場，且電場方向豎直向下，有甲、乙兩個帶電微粒，甲帶負(fù)電，電量為q1，恰好靜止于A點；乙也帶負(fù)電，電量為q2，正在過A點的豎直平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運動；運動中乙與甲發(fā)生碰撞并粘在一起，試分析它們以后的運動。解析：勻速圓周運動，軌道半徑為（七）幾種近代物理實驗裝置速度選擇器：如圖所示，在正交的電場和磁場中，由qEqvB得，即經(jīng)過速度選擇器后的粒子，其質(zhì)量、電量、電性可能會有不同，但運動速度相同，即均做勻速直線運動。速度選擇器常作為儀器的一個單元。質(zhì)譜儀：經(jīng)速度選擇器的各種帶電粒子，射入偏轉(zhuǎn)磁場B，不同電性、不同荷質(zhì)比的粒子就會沉積在不同的地方。例題11. 如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理圖。質(zhì)譜儀由離子源O、加速電場U、速度選擇器E和B1、偏轉(zhuǎn)磁場B2和核乳膠片組成。試問：怎樣測定同位素荷質(zhì)比？怎樣用質(zhì)譜儀確定同位素種數(shù)和含量？解析：；由于不同荷質(zhì)比的同位素離子打在乳膠片上的位置不同，即d不同，根據(jù)膠片上譜線的條數(shù)就可確定同位素的種數(shù)，根據(jù)譜線的強弱可判斷出同位素含量的多少。例題12. 如圖所示，有a、b、c、d四個離子，它們帶等量同種電荷，質(zhì)量不等，其質(zhì)量關(guān)系為mambmcmd，以不等的速率vavbvcvd進入速度選拔器后，有兩種離子從速度選拔器中射出，進入B2磁場，由此可判定（）A. 射向P1的是a離子B. 射向P2的是b離子C. 射向A1的是c離子D. 射向A2的是d離子解析：A磁流體發(fā)電機：如圖所示，等離子體射入勻強磁場中，受洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電，兩極電壓穩(wěn)定時，UBdv0例題13. 如圖所示是等離子體發(fā)電機示意圖。磁感應(yīng)強度B0.5T，兩極間的距離為d20cm，要使輸出電壓為220V，則等離子體的速度為_，a是電源的_極。解析：2200m/s；正【模擬試題】一、選擇題1. 科學(xué)研究表明，地球自西向東的自轉(zhuǎn)速度正在變慢，我國已在2006年1月1日零時進行了時間調(diào)整。假如地球的磁場是由地球表面帶負(fù)電引起的，則可能判定（ ） A. 地球表面帶正電，由于地球自轉(zhuǎn)變慢，地磁場將變?nèi)?B. 地球表面帶正電，由于地球自轉(zhuǎn)變慢，地磁場將變強 C. 地球表面帶負(fù)電，由于地球自轉(zhuǎn)變慢，地磁場將變?nèi)?D. 地球表面帶負(fù)電，由于地球自轉(zhuǎn)變慢，地磁場將變強2. 兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖所示，在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連接的延長線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連接的垂直平分線上。則導(dǎo)體中的電流在這四點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度可能為零的是（ ） A. a點 B. b點 C. c點 D. d點3. 如圖所示，條形磁鐵放在桌面上，一條通電的直導(dǎo)線由S極的上端平移到N極的上端的過程中，導(dǎo)線保持與磁鐵垂直，導(dǎo)線的通電方向如圖示，則這個過程中磁鐵受到的摩擦力（磁鐵保持靜止）A. 為零 B. 方向由向左變?yōu)橄蛴褻. 方向保持不變 D. 方向由向右變?yōu)橄蜃?. 如圖所示。一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直于紙面向外運動，則：（ ）A. 將b、c端接在電源正極，a、d端接在電源負(fù)極 B. 將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極 C. 將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極 D. 將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極5. 如圖所示，在沿水平方向向里的勻強磁場中，帶電小球A與B在同一直線上，其中小球B帶正電荷并被固定，小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將絕緣板C沿水平方向抽去后，以下說法正確的是（ ） A. 小球A仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài) B. 小球A將可能沿軌跡1運動 C. 小球A將可能沿軌跡2運動 D. 小球A將可能沿軌跡3運動6. 如圖所示，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，一對正、負(fù)電子分別以相同速度沿與x軸成30角從原點射入磁場，則正、負(fù)電子在磁場中運動時間之比為 （ ）A. 12 B. 21 C. 1 D. 117. 質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，從傾角為的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個斜面置于方向水平向外的勻強磁場中，其磁感應(yīng)強度為B，如圖所示。若帶電小球下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零，下面說法中正確的是小球帶正電；小球在斜面上運動時做勻加速直線運動；小球在斜面上運動時做加速度增大，而速度也增大的變加速直線運動；小球在斜面上下滑過程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r的速率為mgcosBq。A. B. C. D. 8. 如圖所示，一個質(zhì)量為m的帶電液滴在相互垂直的勻強磁場和勻強電場中的豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，電場和磁場的方向如圖。那么這個液滴的電性與轉(zhuǎn)動方向應(yīng)是 （ ） A. 一定帶正電，沿逆時針方向轉(zhuǎn)動B. 一定帶負(fù)電，沿順時針方向轉(zhuǎn)動C. 一定帶負(fù)電，但旋轉(zhuǎn)方向不能確定D. 電性和旋轉(zhuǎn)方向不能確定9. 如圖，空間有垂直于xOy平面的勻強磁場。t0的時刻，一電子以速度v0經(jīng)過x軸上的A點，方向沿x軸正方向。A點坐標(biāo)為（，0），其中R為電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑。不計重力影響，則以上說法正確的是 （ ）A. 電子經(jīng)過y軸時，速度大小仍為v0 B. 電子在時，第一次經(jīng)過y軸C. 電子第一次經(jīng)過y軸的坐標(biāo)為（0，）D. 電子第一次經(jīng)過y軸的坐標(biāo)為（0，）10. 如圖所示，兩個半徑相同的半圓形光滑軌道置于豎直平面內(nèi)，左右兩端點等高，分別處于沿水平方向的勻強電場和勻強磁場中。兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放。M、N為軌道的最低點，則下列說法中正確的是 （ ）A. 兩個小球到達(dá)軌道最低點的速度vMFN C. 小球第一次到達(dá)M點的時間大于小球第一次到達(dá)N點的時間D. 在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端最高處，在電場中小球不能到達(dá)軌道另一端最高處二、11. 某同學(xué)在研究長直導(dǎo)線周圍的磁場時，為增大電流，用多根導(dǎo)線捆在一起代替長直導(dǎo)線，不斷改變多根導(dǎo)線中的總電流I和測試點與直導(dǎo)線的距離，測得下表所示數(shù)據(jù)：由上述數(shù)據(jù)可得出磁感應(yīng)強度B與電流I及距離r的關(guān)系式為B_T。在由數(shù)據(jù)得出關(guān)系式時可以采用保持某一物理量不變，采用作圖或從數(shù)據(jù)上得出另外兩個物理量之間的關(guān)系，這在物理量上被稱作_法，是物理學(xué)中經(jīng)常應(yīng)用的方法之一。（要求估算出比例系數(shù)，用等式表示）12. 磁體和電流之間、磁體和運動電荷之間、電流和電流之間都可通過磁場而相互作用，此現(xiàn)象可通過以下實驗證明：（1）如圖（a）所示，在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實驗時，為使實驗方便效果明顯，通電導(dǎo)線應(yīng)_ 。 A. 平行于南北方向，位于小磁針上方 B. 平行于東西方向，位于小磁針上方 C. 平行于東南方向，位于小磁針下方 D. 平行于西南方向，位于小磁針下方此時從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是_。（2）如圖（b）所示，是一個抽成真空的電子射線管，從陰極發(fā)射出來的電子束，在陰極和陽極間的高壓作用下，轟擊到長方形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示出電子束運動的徑跡。實驗表明，在沒有外磁場時，電子束是沿直線前進的。如果把射線管放在蹄形磁鐵的兩極間，熒光屏上顯示的電子束運動徑跡發(fā)生了彎曲，這表明：_，圖中a為_極。（3）如圖（c）所示，兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時，它們相互_，當(dāng)通以相反方向的電流時，它們相互_，這時每個電流都處在另一個電流的磁場里，因而受到磁場力的作用。也就是說，電流和電流之間，就像磁極和磁極之間一樣，也會通過磁場發(fā)生相互作用.三、13. 如圖，水平放置的光滑的金屬導(dǎo)軌M、N，平行地置于勻強磁場中，間距為d，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面夾角為，金屬棒ab的質(zhì)量為m，放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直。電源電動勢為，定值電阻為R,其余部分電阻不計。則當(dāng)電鍵閉合的瞬間，棒ab的加速度為多大？14. 一個初速度為V0的勻加速直線運動，可以看成是在同一直線上的兩個直線運動的合運動：一個是速度為V0的勻速直線運動，另一個是初速度為零的勻加速直線運動。合運動的速度。試用將初速度V0分解成同一直線上的兩個分運動V01、V02的方法研究下面的問題。如圖所示，在空間有一個與水平面平行且垂直紙面向里的足夠大的勻強磁場。在磁場區(qū)域有、兩點，相距為,連線在水平面上且與磁場方向垂直。一質(zhì)量為、電量為（）的粒子從點以初速度對著點射出，為使粒子能經(jīng)過點，試問可取什么值？15. 如圖所示，在y軸右上方有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外。在x軸的下方有一勻強電場，場強為E，方向平行x軸向左。有一鉛板放置在y軸處且與紙面垂直?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子由靜止經(jīng)過加速電壓為U的電場加速，然后以垂直與鉛板的方向從A處穿過鉛板，而后從x軸的D處以與x軸正方向夾角為60的方向進入電場和磁場重疊的區(qū)域，最后到達(dá)y軸上的C點。已知OD長為L，不計重力。求：粒子經(jīng)過鉛板時損失的動能；粒子到達(dá)C點時速度的大小。16. 如圖甲所示，在兩平行金屬板的中線OO某處放置一個粒子源，粒子源沿OO方向連續(xù)不斷地放出速度v01.0105m/s的帶正電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B0.01T，方向垂直紙面向里，MN與中線OO垂直。兩平行金屬板的電壓U隨時間變化的Ut圖線如圖乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比，粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計，若t0.1s時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場（設(shè)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把板間的電場看作是恒定的）。求：（1）在t0.1s時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方向。（2）從粒子源放出的粒子在磁場中運動的最短時間和最長時間?！驹囶}答案】1. 答案：C 將地球自轉(zhuǎn)等效成環(huán)形電流，南極為磁場N極，由右手定則可知地球帶負(fù)電，地球轉(zhuǎn)速變慢使環(huán)形電流減小，故磁場減弱，所以選C。2. 答案：AB 根據(jù)安培定則和磁感應(yīng)強度的疊加原理即可知。3. 分析電流導(dǎo)線受的磁場力，由牛頓第三定律反推磁鐵受的作用力。答案：C4. BD5. 答案：AB 若小球A帶正電，小球A受重力和A、B之間的庫侖力的作用（且?guī)靵隽槌饬Γ?，若重力的大小和庫侖力的大小相反，則撤去絕緣板后，重力和庫侖力仍大小相等而方向相反，故小球A仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，A正確；若庫侖力大于重力，則可由左手定則判斷B正確。6. 解析：正電子在磁場中時間，負(fù)電子在磁場中時間。t1：t22：1 答案：B7. 解析：由題意小球受qvB應(yīng)垂直斜面向上 故對，且qvB垂直斜面故對，當(dāng)N0時有qvBmgcos，對答案：B8. B9. ABD10. BD11. 解析：從表中數(shù)據(jù)分析不難發(fā)現(xiàn)B/Ik1和Brk2，所以有BkI/r，再將某一組B、I、r值代入上式得k2107Tm/A。所以得出磁感應(yīng)強度B與電流I及距離r的關(guān)系式為B。答案：B，控制變量。12. 答案：（1）A