高中物理知識競賽輔導(dǎo)磁場部分

1、高中物理知識競賽輔導(dǎo)：磁場部分A23y-一、2兩個相同的條形磁鐵，放在平板AB上，磁鐵的N、S極如圖所示。開始時平板及磁鐵皆處于水平位置，且靜止不動。（1）現(xiàn)將AB突然豎直向下平移（磁鐵與平板間始終相互接觸），并使之停在AB處，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個條形磁鐵碰在一起。（2）如果將AB從原位置突然豎直向上平移（磁鐵與平板間始終相互接觸），并使之停在AB處，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個條形磁鐵也碰在一起。SNABBAABSN試定性解釋上述現(xiàn)象。知識點一：通電導(dǎo)體周圍的磁場公式1. 無限長載流直導(dǎo)線周圍的磁場2. 環(huán)形電流中點磁場3均勻密繞通電螺線管內(nèi)勻強磁場A16f三、（25分）用直徑為的超導(dǎo)材料制成的導(dǎo)線做成一個半徑為的

2、圓環(huán)。圓環(huán)處于超導(dǎo)狀態(tài)，環(huán)內(nèi)電流為。經(jīng)過一年，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，圓環(huán)內(nèi)電流的變化量小于。試估算該超導(dǎo)材料電阻率數(shù)量級的上限。 提示：半徑為的圓環(huán)中通以電流后,圓環(huán)中心的磁感應(yīng)強度為 ,式中、各量均用國際單位，。A23y-BHa1DPRa2O1O2A1A2a0六、如圖所示，兩個金屬輪A1、A2，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬細軸O1和O2轉(zhuǎn)動，O1和O2相互平行，水平放置。每個金屬輪由四根金屬輻條和金屬環(huán)組成。A1輪的輻條長為a1、電阻為R1，A2輪的輻條長為a2、電阻為R2，連接輻條的金屬環(huán)的寬度與電阻都可以忽略。半徑為a0的絕緣圓盤D與A1同軸且固連在一起。一輕細繩的一端固定在D邊緣

3、上的某點，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P。當P下落時，通過細繩帶動D和A1繞O1軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動過程中，A1、A2保持接觸，無相對滑動；兩輪與各自細軸之間保持良好的電接觸；兩細軸通過導(dǎo)線與一阻值為R的電阻相連。除R和A1、A2兩輪中輻條的電阻外，所有金屬的電阻都不計。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與轉(zhuǎn)軸平行?，F(xiàn)將P釋放，試求P勻速下落的速度。（A17y五）如圖預(yù)17-5-1所示，在正方形導(dǎo)線回路所圍的區(qū)域內(nèi)分布有方向垂直于回路平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間以恒定的變化率增大，回路中的感應(yīng)電流為已知、兩邊的電阻皆為零；邊的電阻，邊的電阻。 1試求兩點間的電壓、兩

4、點間的電壓、兩點間的電壓、兩點間的電壓。 2若一內(nèi)阻可視為無限大的電壓表V位于正方形導(dǎo)線回路所在的平面內(nèi)，其正負端與連線位置分別如圖預(yù)17-5-2、圖預(yù)17-5-3和圖預(yù)17-5-4所示，求三種情況下電壓表的讀數(shù)、。知識點二：動生電動勢和感生電動勢1. 動生電動勢：2. 感生電動勢特例：圓柱形勻強磁場周圍空間形成的渦旋電場及電動勢(A19F) 二、 (18 分) 在圖復(fù)19-2中，半徑為的圓柱形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，磁場方向垂直紙面指向紙外，磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化，變化率(為一正值常量),圓柱形區(qū)外空間沒有磁場，沿圖中弦的方向畫一直線，并向外延長，弦與半徑的夾角直線上有一任意點，設(shè)該點與點的距離

5、為，求從沿直線到該點的電動勢的大小知識點二：帶電粒子在勻強磁場中的運動（A18Y）七、（ 25分）如圖預(yù)187所示，在半徑為的圓柱空間中（圖中圓為其橫截面）充滿磁感應(yīng)強度大小為的均勻磁場，其方向平行于軸線遠離讀者在圓柱空間中垂直軸線平面內(nèi)固定放置一絕緣材料制成的邊長為的剛性等邊三角形框架，其中心位于圓柱的軸線上邊上點（）處有一發(fā)射帶電粒子的源，發(fā)射粒子的方向皆在圖預(yù)18-7中截面內(nèi)且垂直于邊向下發(fā)射粒子的電量皆為（0），質(zhì)量皆為，但速度有各種不同的數(shù)值若這些粒子與三角形框架的碰撞均為完全彈性碰撞，并要求每一次碰撞時速度方向垂直于被碰的邊試問：1帶電粒子速度的大小取哪些數(shù)值時可使點發(fā)出的粒子最終

6、又回到點？2. 這些粒子中，回到點所用的最短時間是多少？A20y四. 從 z軸上的 O點發(fā)射一束電量為q（0）、質(zhì)量為m的帶電粒子，它們速度統(tǒng)方向分布在以O(shè)點為頂點、z軸為對稱軸的一個頂角很小的錐體內(nèi)（如圖所示），速度的大小都等于v試設(shè)計一種勻強磁場，能使這束帶電粒子會聚于z軸上的另一點M，M點離開O點的經(jīng)離為d要求給出該磁場的方向、磁感應(yīng)強度的大小和最小值不計粒子間的相互作用和重力的作用A17f五、（25分）在真空中建立一坐標系，以水平向右為軸正方向，豎直向下為軸正方向，軸垂直紙面向里（圖復(fù)17-5）在的區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，磁場的磁感強度的方向沿軸的正方向，其大小今把一荷質(zhì)比的帶正電質(zhì)點在，處

7、靜止釋放，將帶電質(zhì)點過原點的時刻定為時刻，求帶電質(zhì)點在磁場中任一時刻的位置坐標并求它剛離開磁場時的位置和速度取重力加速度。08江蘇卷14(16分)在場強為B的水平勻強磁場中，一質(zhì)量為m、帶正電 q 的小球在O點靜止釋放，小球的運動曲線如圖所示已知此曲線在最低點的曲率半徑為該點到 x 軸距離的2倍，重力加速度為g求：(1)小球運動到任意位置P(x，y)的速率. (2)小球在運動過程中第一次下降的最大距離ym. (3)當在上述磁場中加一豎直向上場強為E()的勻強電場時，小球從O靜止釋放后獲得的最大速率vm(A19Y) 六、（20分）一個長為，寬為，質(zhì)量為的矩形導(dǎo)電線框，由質(zhì)量均勻分布的剛性桿構(gòu)成，

8、靜止放置在不導(dǎo)電的水平桌面上，可繞與線框的一條邊重合的光滑固定軸ab轉(zhuǎn)動，在此邊中串接一能輸出可變電流的電流源（圖中未畫出）。線框處在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度沿水平方向且與轉(zhuǎn)軸垂直，俯視圖如圖預(yù)19-6所示。現(xiàn)讓電流從零逐漸增大，當電流大于某一最小值時，線框?qū)⒏淖冹o止狀態(tài)。（1）求電流值。（2）當線框改變靜止狀態(tài)后，設(shè)該電流源具有始終保持恒定電流值不變（）的功能。已知在線框運動過程中存在空氣阻力。試分析線框的運動狀況。（A18F）圖復(fù) 18-4四、（22分）如圖復(fù)18-4所示，均勻磁場的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度隨時間變化，（為大于0的常數(shù)）現(xiàn)有兩個完全相同的均勻金屬圓環(huán)相互交疊并固定在

9、圖中所示位置，環(huán)面處于圖中紙面內(nèi)。圓環(huán)的半徑為，電阻為，相交點的電接觸良好兩個環(huán)的接觸點與間的劣弧對圓心的張角為60°。求時，每個環(huán)所受的均勻磁場的作用力，不考慮感應(yīng)電流之間的作用A23F五、（25分）磁懸浮列車是一種高速運載工具。它具有兩個重要系統(tǒng)。一是懸浮系統(tǒng)，利用磁力（可由超導(dǎo)電磁鐵提供）使車體在導(dǎo)軌上懸浮起來與軌道脫離接觸。另一是驅(qū)動系統(tǒng)，在沿軌道上安裝的三相繞組（線圈）中，通上三相交流電，產(chǎn)生隨時間、空間作周期性變化的磁場，磁場與固連在車體下端的感應(yīng)金屬板相互作用，使車體獲得牽引力。 為了有助于了解磁懸浮列車的牽引力的來由，我們求解下面的問題。 設(shè)有一與軌道平面垂直的磁場，

10、磁感應(yīng)強度B隨時間t和空間位置x變化規(guī)律為 式中、均為已知常量，坐標軸x與軌道平行。在任一時刻t，軌道平面上磁場沿x方向的分布是不均勻的，如圖所示。圖中Oxy平面代表軌道平面，“×”表示磁場的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙里，“· ”表示磁場的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙外。規(guī)定指向紙外時B取正值?！?#215;”和“· ”的疏密程度表示沿著x軸B的大小分布。一與軌道平面平行的具有一定質(zhì)量的金屬矩形框MNPQ處在該磁場中，已知與軌道垂直的金屬框邊MN的長度為，與軌道平行的金屬框邊MQ的長度為d，金屬框的電阻為R，不計金屬框的電感。1試求在時刻t，當金屬框的MN邊位于x處時磁

11、場作用于金屬框的安培力，設(shè)此時刻金屬框沿x軸正方向移動的速度為。2.試討論安培力的大小與金屬框幾何尺寸的關(guān)系。(A19F) 四、（18分）有人設(shè)計了下述裝置用以測量線圈的自感系數(shù)在圖復(fù)19-4-1中，E為電壓可調(diào)的直流電源。K為開關(guān)，為待測線圈的自感系數(shù)，為線圈的直流電阻，D為理想二極管，為用電阻絲做成的電阻器的電阻，A為電流表。將圖復(fù)19-4-1中、之間的電阻線裝進圖復(fù)19-4-2所示的試管1內(nèi)，圖復(fù)19-4-2中其它裝置見圖下說明其中注射器筒5和試管1組成的密閉容器內(nèi)裝有某種氣體（可視為理想氣體），通過活塞6的上下移動可調(diào)節(jié)毛細管8中有色液注的初始位置，調(diào)節(jié)后將閥門10關(guān)閉，使兩邊氣體隔開毛細管8的內(nèi)直徑為 已知在壓強不變的