理化生高考專題之高中物理磁場題

2013高考物理電磁感應專題練習題

1.老師做了一個物理小實驗讓學生觀察：一輕質橫桿兩側各固定一金屬環(huán)，橫桿克繞中心

點自由轉動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另

一個小環(huán)，同學們看到的現(xiàn)象是（）

A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉動

B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉動

C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉動

D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉動

2.如圖所示（甲）、（乙）中，R和自感線圈L的電阻都很小，接通S,使電路達到穩(wěn)定.

燈泡Do發(fā)光。下列說法正確的是

（甲）

A.在電路（甲）中，斷開S,Do將漸漸變暗

B.在電路（甲）中，斷開S,Do將先變得更亮，然后漸漸變暗

C.在電路（乙）中，斷開S,Do將漸漸變暗

D.在電路（乙）中，斷開S,Do將先變得更亮，然后漸漸變暗

3.如圖所示，粗糙水平桌面上有一質量為，〃的銅質矩形線圈.當一

豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經過時，若

線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力人及在水平方向運動趨

勢的正確判斷是（D）

A/N先小于mg后大于mg,運動趨勢向左

B.人先大于mg后小于mg,運動趨勢向左

C.FN先大于mg后大于〃zg,運動趨勢向右

D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右

4.水平固定放置的足夠長的U形金屬導軌處于七直向上的勻強磁場中,在導軌上放著金屬

棒加，開始時助棒以水平初速度兩向右運動，最后靜止在導軌上,

就導軌光滑和粗糙兩種情況比較，這個過程（AC）

A.安培力對劭棒所做的功不相等B.電流所做的功相等

C.產生的總內能相等D.通過勖棒的電量相等

5.如圖所示，固定位置在同一水平面內的兩根平行長直金屬導軌的間距為d,其右端接有

阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻

強磁場中。一質量為m（質量分布均勻）的導體桿ab垂直于導軌放

置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數為UO現(xiàn)桿在水平向左、垂

直十桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程

中桿始終與導軌保持垂直）。設桿接入電路的電阻為r,導軌電阻不計，重力加速度大小

為g。則此過程（BD）

伊-MQR

A.桿的速度最大值為8%'

Bdl

B.流過電阻R的電量為&+廣

C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量

D.恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動能的變化量

6.如圖a所示，abed是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框，在金屬線框的下方有一

勻強磁場區(qū)域，MN和MN，是勻強磁場區(qū)域的水平邊界，并與線框的be邊平行，磁場

方向與線框平面垂直?，F(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落，圖b是金屬線

框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域的速度一時間圖像。已知金屬線框的質量為m,

當地的重力加速度為g,圖像中坐標軸上所標出的字母均為已知量。（下落過程中be邊始

終水平）根據題中所給條件，以下說法正確的是

A.可以求出金屬框的邊長

B.可以求出金屬線框在進入磁場過程中通過線框某一橫截面的電量

C.可以求出金屬線框在整個下落過程中所產生的熱量

D.可知最終ad邊穿出磁場時又恰好受力平衡

7.如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的

勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻

速進入磁場，直徑CD始絡與MN垂直。從D點到達邊界開始；XXXX

到C點進入磁場為止，下列結論正確的是I乂乂XX

A

（ACD）C_________fIv

A.感應電流方向不變V7IxXXA

B.CD段直線始終不受安培力'一■XXXX

C.感應電動勢最大值E=Bav]XXxX

N

—1

D.感應電動勢平均值E=—nBav

4

8.如圖2所示，電源的電動勢為E內阻r不能忽略。A、8是兩個相同的小燈泡，L是一

個自感系數相當大的線圈。關于這個電路的以下說法正確的是（A）

A.開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內，A燈立刻亮，而后逐漸變暗，

最后亮度穩(wěn)定

B.開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內，8燈立刻亮，而后逐漸變/暗，

最后亮度穩(wěn)定

C.開關由閉合到斷開瞬間，4燈閃亮一下再熄滅圖2

D.開關由閉合到斷開瞬間，電流自左向右通過A燈

9.如圖，光滑的平行金屬導軌水平放置，電阻不計，導軌間距為/,左側接一阻值為R的

電阻。區(qū)域cdef內存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為一質量為處

電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，與導軌垂直且接觸良好，受到尸=0.5v+0.4（N）（v

為金屬棒運動速度）的水平力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運動，測得電阻兩端電

壓隨時間均勻增大。（已知/=lm,1kg,K=0.3。，〃=0.2。，s=lm）

（1）分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動；

（2）求磁感應強度8的大??；

（3）若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足尸?。?；，）羽且棒在

運動到ef處時恰好靜止，則外力產作用的時間為多少？

（4）若在棒未出磁場區(qū)域時撤去外力，畫出棒在整個運動過程中速度隨位移的變化所對

應的各種可能的圖線。

解析：（1）金屬棒做勻加速運動，R兩端電壓Uoc/oc麻u,U隨時間均勻增大，即u隨時

間均勻增大，加速度為

恒量;

(2)TT以尸=0.5^—0.4

F—R十r-=ma,

n2/2

代入得(0.5—TTTj-)u+0.4=。

R-\~r

o212

。與u無關，所以〃=0.4m/s2,(0.5—?.)=0

R-rr

得"OST

“、1cB2P,“…1〃也(R+r)

(3)x\—2〃廠，Vo—加(R+「)Q—x\?X2—s,所以］cit~\82,2at—s

得：0.2尸+0.8f—1=0,r=ls,

（4）可能圖線如下：

10.(14分)如圖所示，豎直平面內有一半徑為八內阻為R、粗細均勻的光滑半圓形金

屬球，在M、N處與相距為2八電阻不計的平行光滑金屬軌道ME、N產相

接，￡尸之間接有電阻/?2，已知Ri=12R,R2=4R。在MN上方及CO下方

有水平方向的勻強磁場I和n,磁感應強度大小均為B?，F(xiàn)有質量為〃?、電

阻不計的導體棒。兒從半圓環(huán)的最高點4處由靜止下落，在下落過程中導

體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。

己知導體棒ab下落r/2時的速度大小為vj,下落到處的速度大小為必。

(1)求導體棒ab仄A下落r/2時的加速度大小。

(2)若導體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變，求磁場I和H之

間的距離h和R2上的電功率Pio

(3)若將磁場II的CD邊界略微下移，導體棒ab剛進入磁場II時速度大

小為力，要使其在外力/作用下做勻加速直線運動，加速度大小為。，求所

加外力尸隨時間變化的關系式。

解析：(1)以導體棒為研究對象，棒在磁場I中切割磁感線，棒中產生產生感應電動勢，

導體棒"從A下落r/2時，導體棒在策略與安培力作用下做加速運動，由牛頓第二定律,

得：mg—BIL=ma,式中

Bl%

F

n8Rx(4舟4R

式中心=---------------=4R

息8R+(4/3-令

OD22

由以上各式可得到a=g----------

4mR

(2)當導體棒而通過磁場II時，若安培力恰好等于重力，棒中電流大小始終不變，即

Bx2rxv.c4B2r2v,

mg=BIx2r=B義---------------Lx2r=----

%

式中

mgR井3mgR

解得

匕=4B2r24B2r2

導體棒從MN到CO做加速度為g的勻加速直線運動，有

年一說=2gh

得仁萼T

此時導體棒重力的功率為

3m2g2R

P=mg匕=

G4B2r2

根據能量守恒定律，此時導體棒重力的功率全部轉化為電路中的電功率，即

3m2g2R

[=[+￡=2=4B2r2

3_9m2g之R

所以,

4°16B2r2

(3)設導體棒"進入磁場II后經過時間，的速度大小為匕'，此時安培力大小為

尸，二4丘乂

3R

由于導體棒而做勻加速直線運動，有3=匕+”

根據牛頓第二定律，有/+〃%—9=ma

廠4B2r2(v.+?/)

即尸+mg--------------------=met

3R

B2r2/、/、4B2r2a4B2r2v.

由以上各式解得:F

.51V^1\?JlX

11.(14分)如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬

導軌相距1m,導軌平面與水平面成族37。角，下端連接阻值為R的電阻.勻

強磁場方向與導軌平面垂直.質量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導軌

上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數為0.25.

(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大?。?/p>

(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W,求該速度的

大小；

(3)在上問中，若R=2C,金屬棒中的電流方向由a到4求磁感應強度的大小與方向.

(gMXlOrn/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

解析：(1)金屬棒開始下滑的初速為零，根據牛頓第二定律：

mgsin0-/.mgcosO=ma①

由①式解得a=10X(0.6-0.25XO.8)m/s2=4m/s2②

(2)設金屬棒運動達到穩(wěn)定時，速度為y,所受安培力為凡棒在沿導軌方向受力平衡

mgsin3-/.mgcosO-F=0③

此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率：

Fv=P④

由③、④兩式解得

p8

v=——=-----------------------------------m/s=10m/s⑤

F0.2x10x(0.6-0.25x0.8)

(3)設電路中電流為1,兩導軌間金屬棒的長為磁場的磁感應強度為4

P=I2R⑦

由⑥、⑦兩式解得8='空=叵27=0.47⑧

v/10x1

磁場方向垂直導軌平面向上

12.豎直放置的平行金屬板M、N相距d=0.2m,板間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強

度8=0.5T,極板按如圖所示的方式接入電路。足夠長的、間距為￡=lm的光滑平行金屬

導軌CZXE尸水平放置，導軌間有豎直向下的勻強磁場,磁感應強度也為心電阻為片1。

的金屬棒ab垂直導軌放置且與導軌接觸良好。已知滑動變阻器的總阻值為R=4Q,滑

片P的位置位于變阻器的中點。有一個質量為/n=l.()X10'kg、電荷量為^=+2.0X10-5C

的帶電粒子，從兩板中間左端沿中心線水平射入場區(qū)。不計粒子重力。

M：D

XVoXXXXXX

?ARB

XXXp

*XXXXX

N

-------l

(1)若金屬棒"靜止，求粒子初速度物多大時，可以垂直打在金屬板上?

(2)當金屬棒"以速度u勻速運動時，讓粒子仍以相同初速度w射入，而從兩板間沿直

線穿過，求金屬棒帥運動速度u的大小和方向。

答案：(1)100m/s(2)50m/s,水平向右

解析；(1)金屬棒"靜止時，粒子在磁場中做勻速圓周運動，設軌跡半徑為“，則

M為二成①

垂直打在金屬板上，則憶=g②

解得％=娶③

2m

代入數據得v0=100m/s

（2）當金屬棒"勻速運動時，感應電動勢E=BL④

FR

板間電壓；U=------⑤）

R+r2

粒子沿直線穿過板間，則粒子受電場力、洛侖茲力平衡，做勻速直線運動

例為=吟⑥

解得：八"*⑦

代入數據得v=50m/s（1分）

由左手定則知，粒子所受洛侖茲力方向垂直M板，故粒子所受電場力應該垂直于N

板，由右手定則知，4b棒應水平向右運動。

13.如圖所示，固定在磁感應強度為B、方向垂直紙面的勻強磁場中的正方形線框abed邊

長為L,正方形線框水平放置。其中ab邊和cd邊是電阻為R的均勻電阻絲，其余兩邊

電阻不計?，F(xiàn)有一段長度、粗細、材料均與ab邊相同的電阻絲PQ架在線框上，并受到

與ab邊平行的恒定水平力F的作用從ad邊滑向be邊。PQ在滑動中與線框接觸良好，P

和Q與邊框間的動摩擦因素均為〃。電阻絲PQ的質量為mo當PQ滑過2L/5的距離時,

PQ的加速度為a,求：

（1）此時通過aP段電阻絲的電流；

（2）從開始到此時過程中整個電路產生的焦耳熱。

解析：（1）設加速度為a時，PQ中的電流為I,aP中的電流為/即,

由牛頓第二定律：F-BIL-jLung=ma

生/二Ffmg-ma

」一BL

3

由電路的并聯(lián)關系得：

Q

3(F—/Jmg—〃7〃)

所以〃

5BL

（2）設加速度為a時，棒PQ的速度為以。

23

2,—Rx2,—R葭

外電路的電阻：&卜=-5------5―=—/?

外2R25

/_BLv_BLv_25BLv

=^=亙R+R=f

25

/_25BLv_F-/utng-ma

~37R~BL

37（尸一umg-ina）R

V=-----------------------------------

25B2L2

221

整個電路產生的焦耳熱為0,而尸乂一七一,勿火乂一七一0二一“廿一。

552

221369mR2(F-jJmg-ma)2

所以Q=_FL——jumgL

1250B4￡4

14.如圖所示，一個很長的豎直放置的圓柱形磁鐵，產生一個中心輻射的磁場（磁場水平

向外），其大小為3=幺（其中r為輻射半徑），設一個與磁鐵同軸的圓形鋁環(huán)，半徑

r

為R（大于圓柱形磁鐵的半徑），而彎成鋁環(huán)的鋁絲的橫截面積為S,圓環(huán)通過磁場由

靜止開始下落。下落過程中圓環(huán)平面始終水平，己知鋁絲的電阻率為p,密度為po。求:

（1）圓環(huán)下落的速度為丫時的電功率.

（2）圓環(huán)下落的最終速度

（3）當下落高度為及時，圓環(huán)速度最大。從開始下落到此時圓環(huán)消耗的電能。

解：（1）由題意知圓環(huán)所在處在磁感應強度8為8=半……①

圓環(huán)的有效切割長度為其周長即

1。Q

1=2成……②圓環(huán)的電阻R電為R電=p-=p—……③

SS

當環(huán)速度為U時，切割磁感線產生的電動勢為

E=Blv=2k7^……@電流為/=.=絲……⑤

&pR

故圓環(huán)速度為V時電功率為P=FR電⑥

2成22q

聯(lián)立以上各式解得P=——-……⑦

PR

（2）當圓環(huán)加速度為零時，有最大速度為

止匕時尸安=B〃=2成2匕……⑧

安PR

由平衡條件〃?g=五安...⑨

又m=PoS?2成……⑩

8……（11）

聯(lián)立⑧⑨⑩解得vw=加中

k

（3）由能量守恒定律m=5m匕j+Q......?

解得。=2啊RS'gh-；（如嗒……（13）

乙K

15.（16分）如圖甲所示，不計電阻的“U”形光滑導體框架水平放置，框架中間區(qū)域有

豎直向上的勻強磁場，磁感應強度8=1.0T,有一導體桿AC橫放在框架上，其質量為相

=0.10kg,電阻為R=4.0C?，F(xiàn)用細繩栓住導體桿，細繩的一端通過光滑的定滑輪繞在

電動機的轉軸上，另一端通過光滑的定滑輪與物體D相連，物體D的質量為M=0.30kg,

電動機的內阻為r=1.0Qo接通電路后，電壓表的示數恒為U=8.0V,電流表的示數恒

為/=1.0A,電動機牽引原來靜止的導體桿AC平行于所向右運動，其運動的位移一時

間圖像如圖乙所示。取g=10m/s2。求：

（1）勻強磁場的寬度；

（2）導體桿在變速運動階段產生的熱量。

15.（1）由圖可知，在f=1.0s后，導體桿做勻速運動，且運動速度大小為:

此時，對導體AC和物體。受力分析，有：

r=r+r,r=Mg.

對電動機，由能量關系，有：/U=7V+/2〃

由以上三式，可得：T=35N,尸=0.5N

E

再由尸=8"、1=不及E=BLv,得：

L=i^=,0,n

（或由十八，.十與及七=求解）

A

（2）對于導體AC從靜止到開始勻速運動這一階段，由能量守恒關系對整個系統(tǒng)，有:

Ulf=Mgh+工（M+m）v2+I2rt+

而：。二%

得：Q=3.8J

電磁感應專題練習題

1.老師做了一個物理小實驗讓學生觀察：一輕質橫桿兩側各固定一金屬環(huán)，橫桿克繞中心

點自由轉動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另

一個小環(huán)，同學們看到的現(xiàn)象是（）

A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉動

B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉動

C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉動

D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉動

2.如圖所示（甲）、（乙）中，R和自感線圈L的電阻都很小，接通S,使電路達到穩(wěn)定.

燈泡Do發(fā)光。下列說法正確的是

（甲）

A.在電路（甲）中，斷開S,Do將漸漸變暗

B.在電路（甲）中，斷開S,Do將先變得更亮，然后漸漸變暗

C.在電路（乙）中，斷開S,Do將漸漸變暗

D.在電路（乙）中，斷開S,Do將先變得更亮，然后漸漸變暗

3.如圖所示，粗糙水平桌面上有一質量為，〃的銅質矩形線圈.當一

豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經過時，若

線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力產N及在水平方向運動趨

勢的正確判斷是（）

A.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向左

B.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向左

C.FN先大于mg后大于機g,運動趨勢向右

D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右

4.水平固定放置的足夠長的U形金屬導軌處于豎直向上的勻強磁場中，在導軌.上放著金屬

棒血，開始時助棒以水平初速度的向右運動，最后靜止在導軌上

就導軌光滑和粗糙兩種情況比較，這個過程（）

A.安培力對劭棒所做的功不相等B.電流所做的功相等

C.產生的總內能相等D.通過血棒的電量相等

5.如圖所示，固定位置在同一水平面內的兩根平行長直金屬導軌的間距為d,其右端接有

阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中。一質量為

m（質量分布均勻）的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌

之間的動摩擦因數為u。現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌

運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導軌保持

垂直）。設桿接入電路的電阻為r,導軌電阻不計，重力加速度大小

為g。則此過程（）

伊一/W)K

A.桿的速度最大值為8%'

B.流過電阻R的電量為氏+尸

C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量

D.恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動能的變化量

6.如圖a所示，abed是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框，在金屬線框的下方有一

勻強磁場區(qū)域，MN和是勻強磁場區(qū)域的水平邊界，并與線框的be邊平行，磁場

方向與線框平面垂直。現(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落，圖b是金屬線

框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域的速度一時間圖像。已知金屬線框的質量為m,

當地的重力加速度為g,圖像中坐標軸上所標出的字母均為已知量。(下落過程中be邊始

終水平)根據題中所給條件，以下說法正確的是

A.可以求出金屬框的邊長

B.可以求出金屬線框在進入磁場過程中通過線框某一橫截面的電量

C.可以求出金屬線框在整個下落過程中所產生的熱量

D.可知最終ad邊穿出磁場時又恰好受力平衡

ad

V2

V3

t\tlM

圖b

7.如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的

勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻

速進入磁場，直徑CD始絡與MN垂直。從D點到達邊界開始；XXXXXX

到C點講入磁場為止，下列結論正確的是！XXXX

ACD)

A.感應電流方向不變XXXX

B.CD段直線始終不受安培力XXXX

c.感應電動勢最大值E=BavXXXX

—1N

D.感應電動勢平均值E=-71&U

4

8.如圖2所示，電源的電動勢為E內阻「不能忽略。A、8是兩個相同的小燈泡，L是一

個自感系數相當大的線圈。關于這個電路的以下說法正確的是(A)人

A.開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內，4燈立刻亮，而后逐漸變暗，r

圖2

最后亮度穩(wěn)定

B.開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內，B燈立刻亮，而后逐漸變/暗，最后亮度穩(wěn)

定

C.開關由閉合到斷開瞬間，4燈閃亮一下再熄滅

D.開關由閉合到斷開瞬間，電流自左向右通過A燈

9.如圖，光滑的平行金屬導軌水平放置，電阻不計，導軌間距為/,左側接一阻值為R的

電阻。區(qū)域cdef內存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為s。一質量為如

電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，與導軌垂直且接觸良好，受到尸=0.5u+0.4（N）（v

為金屬棒運動速度）的水平力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運動，測得電阻兩端電

壓隨時間均勻增大。（已知/=lm,機=lkg,A=0.3C,r=0.2H,s=lm）

（1）分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動；答案：勻加速直線運動，a二

（2）求磁感應強度8的大??；0.5T

D2/2

（3）若撤去外力后棒的速度V隨位移X的變化規(guī)律滿足v-vo-zplXX,且棒在

tn（R+r）

運動到ef處時恰好靜止，則外力尸作用的時間為多少？1s

（4）若在棒未出磁場區(qū)域時撤去外力，畫出棒在整個運動過程中速度隨位移的變化所對

應的各種可能的圖線。

10.（14分）如圖所示，豎直平面內有一半徑為八內阻為R、粗細均勻的光滑半圓形金

屬球，在M、N處與相距為2小電阻不計的平行光滑金屬軌道ME、N尸相接，E尸之間接

有電阻&，已知Ri=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和H,

磁感應強度大小均為B?，F(xiàn)有質量為機、電阻不計的導體棒ab,從半圓環(huán)

的最高點A處由靜止下落，在下落過程中導體棒始終保持水平，與半圓形

金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。已知導體棒。。下落r/2時的

速度大小為也，下落到MN處的速度大小為吸。

（1）求導體棒"從A下落r/2時的加速度大小。

（2）若導體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變，求磁場I和n之

間的距離力和R2上的電功率Pio

XXXX

E

R?

(3)若將磁場n的c。邊界略微下移，導體棒面剛進入磁場n時速度大小為力，要使其

在外力廠作用下做勻加速直線運動，加速度大小為。，求所加外力尸隨時間變化的關系式。

11.(14分)如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距1m,

導軌平面與水平面成敘37。角，下端連接阻值為R的電阻.勻強磁場方向與導軌平面垂

直.質量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌庭直并保持良好接觸，它

們之間的動摩擦因數為0.25.

(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大??；a=4m/s2

(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大?。?0m/s

(3)在上問中，若R=2C,金屬棒中的電流方向由°到力，求磁感應強度的大小與方向.

(gflX10rn/s2,sin37°=0.6,cos370=0.8)

(3)0.4T磁場方向垂直導軌平面向上

12.豎直放置的平行金屬板M、N相距〃=0.2m,板間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強

度8=0.5T,極板按如圖所示的方式接入電路。足夠長的、間距為L=lm的光滑平行金屬

導軌。、石尸水平放置，導軌間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度也為跳電阻為片1。

的金屬棒"垂直導軌放置且與導軌接觸良好。已知滑動變阻器的總阻值為滑

片P的位置位于變阻器的中點。有一個質量為zn=1.0XlO^kg、電荷量為q=+2.0X10-5c

的帶電粒子，從兩板中間左端沿中心線水平射入場區(qū)。不計粒子重力。求：

(1)若金屬棒時靜止，求粒子初速度M0多大時，可以垂直打在金屬板上?

(2)當金屬棒時以速度u勻速運動時，讓粒子仍以相I可初速度均射入，而從兩板間沿直

線穿過，求金屬棒外運動速度口的大小和方向。

答案:水平向右

(1)100m/s(2)50m/s,1CD

N

EbF

13.如圖所示，固定在磁感應強度為B、方向垂直紙面的勻強磁場中的正方形線框abed邊

長為L,正方形線框水平放置。其中ab邊和cd邊是電阻為R的均勻電阻絲，其余兩邊

電阻不計?，F(xiàn)有一段長度、粗細、材料均與ab邊相同的電阻絲PQ架在線框上，并受到

與ab邊平行的恒定水平力F的作用從ad邊滑向be邊。PQ在滑動中與線框接觸良好，P

和Q與邊框間的動摩擦因素均為〃。電阻絲PQ的質量為m。當PQ滑過2L/5的距離時，

PQ的加速度為a,求：

(1)此時通過aP段電阻絲的電流；

(2)從開始到此時過程中整個電路產生的焦耳熱。

14.如圖所示，一個很長的豎直放置的圓柱形磁鐵，產生一個中心輻射的磁場（磁場水平

向外），其大小為8=X（其中r為輻射半徑），設一個與磁鐵同軸的圓形鋁環(huán)，半徑

為R（大于圓柱形磁鐵的半徑），而彎成鋁環(huán)的鋁絲的橫截面積為S,圓環(huán)通過磁場由

靜止開始下落。下落過程中圓環(huán)平面始終水平，已知鋁絲的電阻率為p,密度為po。求:

（1）圓環(huán)下落的速度為丫時的電功率.

（2）圓環(huán)下落的最終速度

（3）當下落高度為我時，圓環(huán)速度最大。從開始下落到此時圓環(huán)消耗的電能。

15.（16分）如圖甲所示，不計電阻的形光滑導體框架水平放置，框架中間區(qū)域有

豎直向上的勻強磁場，磁感應強度LOT,有一導體桿4。橫放在框架上，其質量為根

=0.10kg,電阻為R=4.0C?，F(xiàn)用細繩栓住導體桿，細繩的一端通過光滑的定滑輪繞在

電動機的轉軸上，另一端通過光滑的定滑輪與物體D相連，物體D的質量為M=O.3Okg,

電動機的內阻為r=1.0Qo接通電路后，電壓表的示數恒為U=8.0V,電流表的示數恒

為/=1.0A,電動機牽引原來靜止的導體桿AC平行于E/向右運動，其運動的位移一時

間圖像如圖乙所示。取g=10m/s2。求：

（1）勻強磁場的寬度；

（2）導體桿在變速運動階段產生的熱量。

磁場

一、選擇

題

1、（湖北

重點中

學1月聯(lián)考）我國第21次南極科考隊在南極觀看到了美麗的極光。極光是由來自太陽的

高能量帶電粒子流高速沖進高空稀薄大氣層時，被地球磁場俘獲，從而改變原有運動方向,

向兩極做螺旋運動，如圖所示。這些高能粒子在運動過程中與大氣分子或原子劇烈碰撞或

摩擦從而激發(fā)大氣分子或原子，使其發(fā)出有一定特征的各種顏色的光。地磁場的存在，使

多數宇宙粒子不能達到地面而向人煙稀少的兩極偏移，為地球4尺

然的屏障?？茖W家發(fā)現(xiàn)并證實，向兩極做螺旋運動的這些高能卷\6黑密卜

的，這主要與下列哪些因素有關:BC\r

A.洛倫茲力對粒子做負功，使其動能減小J]

B.空氣阻力做負功，使其動能減小

C.靠近南北兩極磁感應強度增強

D.太陽對粒子的引力做負功

2、（湖南重點中學06聯(lián)考〉在勻強磁場中有一帶電粒子做勻速圓周運動，當它運動到M

點，突然與一不帶電的靜止粒子碰撞合為一體，碰撞后的運動軌跡應是圖中的哪一個？（實

線為原軌跡，虛線為碰后軌跡，且不計粒子的重力）A

3、（云南06第一次檢測）十九世紀二十年代，以賽貝克為代表的科學家已經認識到：溫

度差會引起電流.安培考慮到地球自轉造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出

“地球磁場是繞地球的環(huán)行電流引起的”假設.已知磁子午線是地球磁場N極與S極在地

球表面的連線，則該假設中的電流方向是B

A.由西向東垂直磁子午線B.由東向西垂直磁子午線

C.由南向北沿磁子午線D.由赤道向兩極沿磁子午線

4、（瀘州市06第二次質量診斷）關于電場強度、磁感應強度，下列說法中正確的是B

A,由真空中點電荷的電場強度公式E=可知，當一趨近于零時，其電場強度趨近于無

廠

限大

B.電場強度的定義式E=￡適用于任何電場

q

C.由安培力公式尸=3〃可知，一小段通電導體在某處不受安培力，說明此處一定無磁場

D.一帶電粒子在磁場中運動時，磁感應強度的方向一定垂直于洛倫磁力的方向和帶電粒

子的運動方向

5、（瀘州市06第二次質量診斷質子和。粒子在同一勻強磁場中做半徑相同的勻速圓周運

動。由此可知質子的動量Pl和。粒子的動量尸2之比P|：P2為C

A.1:1B.4:1C.1:2D.2:1

6、（泰州市06期初調研）超導是當今高科技的熱點之一，當一塊磁體靠近超導體時，超導

體中會產生強大的電流，對磁體有排斥作用。這種排斥可使磁體懸浮在空氣中，磁懸浮列

車就采用了這種技術，磁體懸浮的原理是BD

A.超導體電流的磁場方向與磁體的磁場方向相同

B.超導體電流的磁場方向與磁體的磁場方向相反

C.超導體使磁體處于失重狀態(tài)

D.超導體對磁體的磁力與磁體為重力相平衡

7、（天津和平區(qū)06調研）一個用于加速質子的回旋加速器，其D形盒半徑為R,垂直D

形盒底面的勻強磁場的磁感應強度為8,接在D形盒上的高頻電源頻率為不下列說法正

確的是AB

A.質子被加速后的最大速度不可能超過2械

B.質子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關

C.只要R足夠大，質子的速度可以被加速到任意值

D.不需要改變任何量，這個裝置也能用于加速a粒子

8、（武漢2月調研）如圖所示，空間有一垂直紙面的磁感應強度為0.5T的勻強磁場，一

質量為0.21kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速放置一質量為

0.1kg、電荷量q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數為0.5,滑塊受到的最大

靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力。現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為0.6N恒力，g取

lOm/s?.則BD

A.木板和滑塊一直做加速度為2m/s2的勻加速運動

B.滑塊開始做勻加速直線運動，然后做加速度減小的加速運動，最后做勻加速直線運動

C.最終木板做加速度為2mH的勻加速運動，滑塊做速度為10m/s的勻速運動

D.最終木板做加速度為3m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為10m/s的勻速運動

?.C?

9、（金太陽06年第五次聯(lián)考）如圖所示，ABC為與勻強磁場垂直的邊長為a的等邊三角

形，比荷為e/m的電子以速度vo從A點沿AB邊出射，欲使電子經過BC邊，磁感應強

度B的取值為（C）

10、（鎮(zhèn)江市06調研）如圖所示，光滑絕緣桿固定在水平位置上，使其兩端分別帶上等量

同種正電荷QI、Q2,桿上套著一帶正電小球，整個裝置處在一個勻強磁場中，磁感應

強度方向垂直紙面向里，將靠近右端的小球從靜止開始釋放，在小球從右到左的運動過程

中，下列說法正確的是AC

（A）小球受到的洛倫茲力大小變化，但方向不變

（B）小球受到的洛倫茲力將不斷增大,??????

（C）小球的加速度先減小后增大左X右

（D）小球的電勢能一直減小

11、（吉林06聯(lián)考）如圖6所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面向上的輕彈簧

拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時，磁軼對斜面的壓力為Ni；

當導線中有電流流過時，磁鐵對斜面的壓力為N2,此時彈簧的伸長量減小了，則A

A.NI<N2,A中電流方向向內

B.N］〈N2,A中電流方向向外

C.NI>N2,A中電流方向向內

D.NI<N2,A中電流方向向外

16、（濰坊市06.2統(tǒng)考）真空中兩根金屬導線平行放置，其中一根導線中通有恒定電流。

在導線所確定的平面內，一電子從P點運動的軌跡的一部分如圖中的

曲線PQ所示，則一定是C

A^ab導線中通有從a到b方向的電流

B、ab導線中通有從b到a方向的電流

C、cd導線中通有從c到d方向的電流

bd

D、cd導線中通有從d到c方向的電流

17、（綿陽06二診）如圖所不，兩根平行放置的長直導線a、b載有大小都為1A、方向相

反的電流，a受到b的磁場力的大小為B，今在a、b所在平面內距a、b相等距離的位置

上平行于a、b放置另一長直導線c,c中電流大小為2A,與a中電流方向相同，a和b受

到c的磁場力的大小都為F2,下列關于導線a、b受磁場力的合aCb

力大小和方向的判斷，正確的是C

A.a導線受到磁場力的合力大小為B+F2，方向向左

B.b導線受到磁場力的合力大小為B+F2,方向向左A2Am”

C.a導線受到磁場力的合力大小為F2—Fi，方向向右

D.b導線受到磁場力的合力大小為F2—B，方向向右

18、（襄樊市06調研）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻

交流電兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的勻強電場，使粒

子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻

強磁場中，如圖所示，設勻強磁場的磁感應強度為B,D形金屬盒的

半徑為R,狹縫間的距離為d。勻強電場間的加速電壓為U,要增大帶

電粒子（電荷量為q、質量為m,不計重力）射出時的動能，則下列方

法中正確的是D

A.增大勻強電場間的加速電壓B.減小狹縫間的距離

C.減小磁場的磁感應強度D.增大D形金屬盒的半徑

19、（福州一中06質檢）回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置,如圖所示。它的核心部

分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成

勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速。兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于

盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復被加速，直到達到最大

圓周半徑時通過特殊裝置被引出。如果用同一回旋加速度器分別加速笳核（：”）和a粒子

（:He）,比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大

小，有B

A、加速負核的交流電源的周期較大，布I核獲得的最大動能也較大

B、加速旅核的交流電源的周期較大，然核獲得的最大動能較小

C、加速瓶核的交流電源的周期較小，晁核獲得的最大動能也較小

D、加速瓶核的交流電源的周期較小，瓶核獲得的最大動能較大

20、（湖南重點中學2次聯(lián)考）一人靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強磁場中,

由于發(fā)生了衰變而形成了如圖2-4所示的兩個圓形徑跡,兩圓半徑之比為1:16,則B

A.該原子核發(fā)生了Q衰變

B.該原子核發(fā)生了B衰變

C.反沖核沿小圓做順時針方向的運動

D.沿大圓和小圓運動的粒子的周期相同

圖2-4

21、（溫州重點中學3月聯(lián)考）目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如

圖所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體垂直于磁場方向噴

入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B,這時金屬板上就會聚集電

荷，產生電壓。如果射入的等離子體速度均為v,兩金屬板的板

長為L板間距離為止板平面的面積為S,勻強磁場的磁感應強

度為方向垂直于速度方向，負載電阻為R,等離子體充滿兩

板間的空間。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數為/，那么板間等

離子體的電阻率為A

S,BdvnS,BLvn、

B力-r-R)

"R)

22、（陜西06第2次質檢）“月球勘探者號”空間探測器運用高科技手段對月球近距離勘

探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得了新成果.月球上的磁場極其微弱，通

過探測器拍攝電子在月球磁場中的運動軌跡,可分析月球磁場的強弱分布情況，圖8是探測

器通過月球表面A、B、C、D四個位置時，拍攝到的電子運動軌跡照片，設電子速率相同,

且與磁場方向垂直，則可知磁場從強到弱的位置排列正確的是：D

A.B-*A-*D->CB.B—AC.CfD—A—BD.A-*B->C-*D

17、（南康中學06一次大考）如圖所示，三根通電長直導線只Q、,

〃互相平行且通過正三角形的三個頂點，三條導線中通入的電流大|J

小相等、方向垂直紙面向里；通過直導線產生磁場的磁感應強度I

&=kl/rtI為通電導線的電流大小，r為距通電導線的垂直距離，ky

為常量；則通電導線A受到的磁場力的方向是（A）

A.垂直尼指向y軸負方向B.垂直兄指向y軸正方向-0---------------?

C.垂直此指向才軸負方向D.垂直總指向x軸正方向尸第17題圖Q

18、（宜昌市06二次調研）為了測量某化工廠的污水排放量，技術

人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕

緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口，在垂直

于上下底面方向加磁感應強度為B的勻強磁場，在前后兩個內側

固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經該裝置時，

電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用。表示污水流量（單位

時間內排出的污水體積），下列說法中正確的是BD

前表面

A.若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高

B.前表面的電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多無關

C.污水中離子濃度越高，電壓表的示數將越大

D.污水流量Q與U成正比，與a、b無關

19、（福州06質檢）目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖所示表示

它的發(fā)電原理：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的粒子,

而從整體來說呈中性）沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板4、B,這時金屬

板上就聚集了電荷.在磁極配置如圖中所示的情況下，下述說法正確的是（BD）

A.A板帶正電

B.有電流從經用電器流向。

C.金屬板A、B間的電場方向向下

D.等離子體發(fā)生偏轉的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場力

20、（魯東南三市四縣06一次調研）如圖所示，均勻繞制的螺線管