高中物理：磁场练习(含答案)

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高中物理：磁场练习（含答案）

磁场

1、(双选)关于地球的磁场,下列说法正确的是( )

A．在地面上放置一个小磁针,小磁针的南极指向地磁场的南极 B．地磁场的南极在地理北极附近

C．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的 D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的

2、有四条垂直于纸面的长直固定导线．电流方向如图所示,其中a、b、c三条导线到d导线的距离相等,三条导线与d的连线互成120度角．四条导线的电流大小为都为I,其中a导线对d导线的安培力为F.现突然把c导线的电流方向改为垂直于纸面向外,电流大小不变．此时d导线所受安培力的合力为( )

A．0 B．F C．3F D．2F

3、(多选)如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x轴正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为(重力加速度为g)( )

mgmgA．z轴正方向,ILtan θ B．y轴正方向,IL mgmg

C．z轴负方向,tan θ D．沿悬线向下,sin θ

ILIL

4、如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移),a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左做加速运动,则在加速运动阶段( )

A．a对b的压力不变 B．a对b的压力变大 C．a、b物块间的摩擦力变大 D．a、b物块间的摩擦力不变

5、如图为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子产生,其速度方向与磁场方向垂直．电子速度大小可通过电子的加速电压来控制,磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是( )

A．仅增大励磁线圈的电流,电子束径迹的半径变大 B．仅提高电子的加速电压,电子束径迹的半径变大 C．仅增大励磁线圈的电流,电子做圆周运动的周期将变大 D．仅提高电子的加速电压,电子做圆周运动的周期将变大

6、关于磁感应强度B、电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系,下列说法中正确的是( )

A．在B＝0的地方,F一定等于零 B．在F＝0的地方,B一定等于零

C．若B＝1 T,I＝1 A,L＝1 m,则F一定等于1 N D．若L＝1 m,I＝1 A,F＝1 N,则B一定等于1 T

7、如图所示,A、B、C三根平行通电直导线质量均为m,通入的电流大小均相等,其中C中的电流方向与A、B中的电流方向反向,A、B放置在粗糙的水平面上,C静止在空中,三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点,且三根导线均保持静止,重力加速度为g,则A导线受到B导线的作用力大小和方向为( )

A．3mg,方向由A指向B C．3mg,方向由A指向B

B．3mg,方向由B指向A D．3mg,方向由B指向A

8、(多选)如图所示,在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电荷的小球,管道半径略大于球体半径,整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施加一个水平向右的初速度v0,以后小球的速度随时间变化的图象可能正确的是( )

A B

C D

9、如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子(不计重力)沿平行于直径ab的方向射入磁场区域．若粒子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角为90°,则粒子入射的速度大小为( )

qBR

A.2m

qBRB．m

2qBR

C．m 4qBRD．m

10、关于通电直导线在磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( ) A．磁感应强度跟导线所受的安培力成正比 B．安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直 C．磁感应强度的方向跟安培力的方向相同

D．通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零,则该处的磁感应强度一定为零

11、如图所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽度为l,共N匝,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码后,天平平衡,当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知( )

（m1－m2）gA．磁感应强度方向垂直纸面向里,B＝

NIlmg

B．磁感应强度方向垂直纸面向里,B＝2NIl （m1－m2）g

C．磁感应强度方向垂直纸面向外,B＝

NIlmg

D．磁感应强度方向垂直纸面向外,B＝2NIl

12、如图所示,两光滑的平行金属轨道与水平面成θ角,两轨道间距为L,一金属棒垂直两轨道水平放置．金属棒质量为m,电阻为R,轨道上端的电源电动势为E,内阻为r.为使金属棒能静止在轨道上,可加一方向竖直向上的匀强磁场,则该磁场的磁感应强度B应是多大？

13、如图所示,一个质量为m,电荷量为－q,不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,

求：

(1)匀强磁场的磁感应强度B； (2)穿过第一象限的时间．磁场

1、(双选)关于地球的磁场,下列说法正确的是( )

A．在地面上放置一个小磁针,小磁针的南极指向地磁场的南极 B．地磁场的南极在地理北极附近

C．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的 D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的

BD [在地面上放置一个小磁针,小磁针的南极指向地理南极,即地磁北极,故A错误；地磁场的南极在地理北极附近,地磁场的北极在地理南极附近,故B正确；地磁场不是匀强磁场,与地面不一定平行,如图所示,故C错误；地球的地理两极与地磁两极并不重合,因此,小磁针并非准确的指向南北,其间有一个夹角,这就是地磁偏角；地磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的,故D正确．]

A．0 B．F C．3F D．2F

D [a导线对d导线的安培力为F,三条导线与d的连线互成120°,因此在c导线的电流方向改变之前,d导线所受安培力的合力为零；当c导线的电流方向改变之后,a、b导线对d导线的安培力夹角为120°,大小为F,因此此两个安培力的合力为F,方向指向c导线,而c导线对d导线的安培力大小为F,方向指向c导线,那么此时三导线对d导线所受安培力的合力为2F,故A、B、C错误,D正确．]

mgmgA．z轴正方向,ILtan θ B．y轴正方向,IL mgmg

C．z轴负方向,ILtan θ D．沿悬线向下,ILsin θ

BCD [磁感应强度方向为z轴正方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y轴负方向,直导线不能平衡,故A错误；磁感应强度方向为y轴正方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方mg

向沿z轴正方向,根据平衡条件,当BIL刚好等于mg时,细线的拉力为零,B＝IL,故B正确；磁感应强度方向为z轴负方向时,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y轴正方向,根据平衡条件mg

BIL＝mg tan θ,所以B＝ILtan θ,故C正确；磁感应强度方向沿悬线向下时,根据左手定则,直导线mg sin θ

所受安培力方向垂直于细线斜向上,根据平衡条件：F＝mg sin θ,得：B＝IL,故D正确．]

4、如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移),a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左做加速运动,

则在加速运动阶段( )

A．a对b的压力不变 B．a对b的压力变大 C．a、b物块间的摩擦力变大 D．a、b物块间的摩擦力不变

B [a、b整体受总重力、拉力F、向下的洛伦兹力qvB、地面的支持力FN和摩擦力f,竖直方向有FN＝(ma＋mb)g＋qvB,水平方向有F－f＝(ma＋mb)a,f＝μFN.在加速阶段,随着v增大,FN增大,f增大,加速度a减小．对a受力分析,a受重力mag、向下的洛伦兹力qvB、b对a向上的支持力FN′、b对a向左的静摩擦力f′,竖直方向有FN′＝mag＋qvB,水平方向有f′＝maa.随着v的增大,FN′增大,选项A错误,B正确．加速度a在减小,所以a、b物块间的摩擦力变小,选项C、D错误．]

A．仅增大励磁线圈的电流,电子束径迹的半径变大 B．仅提高电子的加速电压,电子束径迹的半径变大 C．仅增大励磁线圈的电流,电子做圆周运动的周期将变大 D．仅提高电子的加速电压,电子做圆周运动的周期将变大 1B [电子在加速电场中加速,由动能定理有eU＝2mv0

①

v20

电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,有eBv0＝mr

mv01

解得r＝eB＝B2πmT＝eB

2mUe

② ③ ④

可见增大励磁线圈中的电流,电流产生的磁场增强,由③式可得,电子束的轨道半径变小．由④式知周期变小,故A、C错误；提高电子加速电压,电子束的轨道半径变大,周期不变,故B正确,D错误．]

6、关于磁感应强度B、电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系,下列说法中正确的是( )

A．在B＝0的地方,F一定等于零 B．在F＝0的地方,B一定等于零

C．若B＝1 T,I＝1 A,L＝1 m,则F一定等于1 N D．若L＝1 m,I＝1 A,F＝1 N,则B一定等于1 T

A [当B＝0时,导线一定不受磁场力,F一定为零．但是用B＝IL判断B或计算F时,B一定要和F

通电导线垂直,没有垂直这个条件,B＝IL不成立．故B、C、D错误,A正确．]

A．3mg,方向由A指向B C．3mg,方向由A指向B

B．3mg,方向由B指向A D．3mg,方向由B指向A

A [导线C受重力,A、B对C的作用力,如图所示：

由题意可知FAC＝FBC

由几何关系得2FACcos 30°＝mg 3

解得FAC＝3mg

由于三根通电导线电流相等,距离相等,所以各导线间安培力大小相等,所以FAB＝FAC＝3mg 同向电流相吸异向电流相斥可判断A导线受到B导线的作用力方向由A指向B,故A正确,B、C、D错误．]

A B

C D

ACD [给小球施加一个水平向右的初速度,小球将受到向上的洛伦兹力,还受重力、可能有向后的滑动摩擦力；若重力小于洛伦兹力,小球受到向下的弹力,则受到摩擦力,做减速运动,洛伦兹力减小,当洛伦兹力等于重力时,做匀速运动,故C正确；若重力大于洛伦兹力,小球受到向上的弹力,

则受到摩擦力,将做减速运动,随洛伦兹力的减小,支持力变大,摩擦力变大,加速度逐渐变大,最后速度为零,故D正确；若洛伦兹力等于小球的重力,小球将做匀速直线运动,故A正确．] 9、如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子(不计重力)沿平行于直径ab的方向射入磁场区域．若粒子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角为90°,则粒子入射的速度大小为( )

qBR

A.2m 2qBR

C．m

qBRB．m 4qBRD．m

图所示,根

①

B [带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出运动轨迹示意图,如据几何关系知,粒子运动的轨迹圆的半径为r＝R v2

根据洛伦兹力提供向心力,有qvB＝mr mv得r＝qB

②

qBR

联立①②得v＝m,故B正确,A、C、D错误．]

D．通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零,则该处的磁感应强度一定为零

B [磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质,跟导线所受的安培力及电流与导线长度均没有关系,故A错误；根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故B正确,C错误；当电流方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,而此时的磁感应强度不为零,故D错误．]

11、如图所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽度为l,共N匝,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左右

两边加上质量各为m1、m2的砝码后,天平平衡,当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知( )

A．磁感应强度方向垂直纸面向里,B＝B．磁感应强度方向垂直纸面向里,B＝C．磁感应强度方向垂直纸面向外,B＝

（m1－m2）g

NIl

2NIl

（m1－m2）g

NIl

D．磁感应强度方向垂直纸面向外,B＝2NIl

B [电流反向时,右边再加质量为m的砝码后,天平重新平衡,说明安培力的方向原来竖直向下,由左手定则,知磁感应强度方向垂直纸面向里,设线圈质量为m0,根据平衡条件有 m1g＝m2g＋NBIl＋m0g m1g＝m2g＋mg－NBIl＋m0g mg

由①②解得B＝2NIl.]

① ②

[解析] 导体棒受力分析如图所示

则I＝

E R＋r

① ② ③

F安＝BIL F安＝mg tan θ 由①②③解得 B＝

mg（R＋r）tan θ

13、如图所示,一个质量为m,电荷量为－q,不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿[答案]

与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,求：

(1)匀强磁场的磁感应强度B； (2)穿过第一象限的时间．

[解析] (1)作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹,由图中几何关系知：

23a

R cos 30°＝a,得R＝3 v2mv3mv

Bqv＝m,得B＝＝. RqR2qa(2)带电粒子在第一象限内运动时间 t＝

120°2πm43πa·＝.

9v360°qB

3mv43πa

[答案] (1)2qa (2)

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