高中物理选修3-1 第三章 磁场练习.doc

第九章 磁 场第一节 磁场磁感应强度1下列关于磁感线的叙述中，错误的是( )A磁感线是用来形象地描述磁场强弱和方向的一些假想曲线B磁感线都是从磁体的N极出发，到磁体的S极终止C磁感线上某点的切线方向跟该点的磁场方向相同D直线电流磁场的磁感线，是一些以导线上各点为圆心的同心圆，且这些同心圆都在跟导线垂直的平面上2两条长直导线互相平行，通以大小相等、方向相反的电流，在与两导线距离相等的空间各点的磁感应强度为( )A都等于零B不等于零，方向与导线平行C不等于零，方向垂直于两导线所决定的平面D不等于零，方向由一根导线指向另一根导线3如图91所示，一束电子沿y轴正方向运动，则在z轴上P点的磁场方向是( )图91A沿x轴正方向B沿x轴负方向C沿z轴正方向D沿z轴负方向4如图92所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点磁感应强度的大小为B，则去掉导线1后，b点的磁感应强度大小为_，方向_。图925如图93所示，在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线，abc是等边三角形的三个顶点，电流大小相等，a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B，则O处磁感应强度大小为_。图936如图94所示，矩形线圈的面积为0.2m2，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30角。求：图94(1)穿过线圈的磁通量是多大?(2)当线圈从图示位置绕ab边转过60的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少?第二节 磁场对电流的作用1如图95所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直。给导线通以垂直纸面向外的电流，则( )图95A磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力作用2如图96所示，等腰三角形的通电闭合线框abc处在匀强磁场中，它受到磁场力的合力( )图96A竖直向上B方向垂直于ac斜向上C方向垂直于bc向下D为零3如图97所示，在蹄形磁铁的上方，放置一个可自由运动的轻质通电线圈，线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直平面内，则通电线圈在安培力作用下运动的情况是_。图974如图98所示，在与水平面夹角为q 的光滑斜面上放置一根长为L、质量为m的直导体棒，整个装置处在垂直于斜面向下的匀强磁场中。当导体棒内通有垂直于纸面向外的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小B_。图985如图99所示，两根垂直纸面固定放置的直导线a和b，通有同向等值电流I，现将另一根通电直导线c与a、b等距沿纸面放置，则导线c受安培力作用的情况是_。图996如图910所示，两根完全相同的弹簧下面悬挂一根质量为m，长为L的通电金属棒，弹簧伸长量为某一值，再加上一垂直纸面向里的磁感应强度为B1的匀强磁场，弹簧伸长量减少为原来的一半，则金属棒中电流的大小为_；若保持电流大小方向不变，改加一竖直向下的匀强磁场，弹簧偏离竖直方向37角，这时磁感应强度B2_，此时每根弹簧弹力为_。图9107如图911所示，两根相距l0.25m平行放置的导电轨道，倾角a 30，B0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。今在导轨上放一重为2N，电阻不计的金属杆ab，其最大静摩擦力为金属棒对导轨压力的倍，电源电动势E12V，不计电源内阻，则能使金属棒静止在斜面上的电阻R的取值范围是什么?图911第三节 粒子在磁场中的运动1图912是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )图912A加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C加一电场，电场方向沿z轴负方向D加一电场，电场方向沿y轴正方向2如图913所示，在一个半径为R的圆形区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直于圆面向里。一个带电粒子从磁场边界的A点以指向圆心O的方向进入磁场区域内，粒子将做圆周运动到达磁场边界的C点，但在粒子经过D点时，恰好与一个原来静止在该点的不带电的粒子碰撞后结合在一起形成新粒子，关于这个新粒子的运动情况，以下判断正确的是( )图913A新粒子的运动半径将减小，可能到达F点B新粒子的运动半径将增大，可能到达E点C.新粒子的运动半径将不变，仍然到达C点D新粒子在磁场中的运动时间将变长3如图914所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是( )图914A，正电荷B，正电荷C，负电荷D，负电荷4如图915所示，在虚线所围的圆形区域内有方向垂直圆面向里的匀强磁场，从边缘A点处有一束速率各不相同的质子沿半径方向射入磁场区域，这些质子在磁场中运动的过程中，下面的说法中正确的是( )图915A运动时间越长的，其轨迹也越长B运动时间越长的，其轨迹所对的圆心角也越大C运动时间越长的，射出磁场时的速率也越大D运动时间越长的，射出磁场时速度方向偏转也越大5一同学家中电视机画面的幅度偏小(即“场缩”现象)，维修店的技术人员检查后认为是显像管或偏转线圈出了故障，显像管及偏转线圈L如图916所示。引起故障的原因可能是( )图916A电子枪发射的电子数减少B加速电场的电压偏低，电子速率减小C偏转线圈间短路，线圈匝数减少D偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱6如图917所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子流沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原方向成q角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用及所受的重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹半径R的大小；(2)带电粒子在磁场中运动的时间t；(3)磁场区域圆半径r的大小。图917*7放射源P放出质量是m，电荷量是q的正粒子。粒子的初速度大小为v，方向在xOy平面内，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B，若将放射源置于x、y坐标系的原点，如图918所示。图918(1)试画出粒子所能达到的区域；(2)若在处放置一档板MN，则挡板上多大范围内有粒子到达；(3)若磁场限制在x0区域，则上述挡板上多大范围内有粒子到达。第四节 带电质点在电场、磁场中的运动1质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图919所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱议对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条”质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序，和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是( )图919A进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕Ca、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕Da、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕2空间存在一匀强磁场B，其方向垂直纸面向里，还有一点电荷Q的电场，如图920所示，一带电粒子q以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射，初位置到点电荷距离为r，不计带电粒子受到的重力，则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能为( )图920A以点电荷Q为圆心，以r为半径，在纸平面内的圆周B初阶段在纸面内向右偏的曲线C初阶段在纸面内向左偏的曲线D沿初速度v0方向的直线3如图921所示，a、b是一对平行金属板，板间存在着方向竖直向下的匀强电场及方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v沿平行于金属板的方向射入场区。若撤去磁场。电场保持不变，则带电粒子进入场区后将向上偏转，并恰好从a板的右边边缘处飞出；若撤去电场，磁场保持不变，则带电粒子进入场区后将向下偏转，并恰好从b板的右边边缘处飞出。现电场和磁场同时存在，下面的判断中哪个正确( )图921A带电粒子将做匀速直线运动B带电粒子将偏向a板一方做曲线运动C带电粒子将偏向b板一方做曲线运动D无法确定带电粒子做哪种运动4地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，且磁场方向垂直纸面向里(电场未画出)。一个带电油滴沿着一条与竖直方向成a 角的直线MN运动，如图922所示，由此可以判断( )图922A如果油滴带负电，则它是从M点运动N点B如果油滴带负电，则它是从N点运动到M点C如果水平电场方向向左，则油滴是从M点运动到N点D如果水平电场方向向右，则油滴是从M点运动到N点5如图923所示，在场强为E方向水平向左的匀强电场和磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场区域内，固定着一根足够长的粗糙绝缘杆，杆上套着一个质量为m，带有电荷量q的小球。小球由静止开始沿杆下滑，则下列说法正确的是( )图923A小球的加速度不断减小，直至为零B小球的加速度先增加后减小，最终为零C小球的速度得先增大后减小，最终为零D小球的动能不断增大，直至某一最大值6如图924所示，水平放置的两块带电金属极板a、b平行正对。极板长度为l，板间距为d，板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场。假设电场、磁场只存在于两板间。一质量为m、电荷量为q的粒子，以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射极板间，恰好做匀速直线运动。不计粒子的重力及空气阻力。图924(1)求匀强磁场磁感应强度B的大小；(2)若撤去磁场，粒子能从极板间射出，求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离；(3)若撤去磁场，并使电场强度变为原来的2倍，粒子将打在下极板上，求粒子到达下极板时动能的大小。7如图925所示，一块铜块，左、右两面接入电路中，有电流I自左向右流过铜块，当一磁感应强度为B的匀强磁场垂直前表面穿入铜块，从后表面垂直穿出时，在铜块上、下两面之间产生电势差，若铜块前、后两面间距为d，上、下两面间距为l。铜块单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，求铜板上、下两面之间的电势差U为多少?并说明哪个面的电势高。图925*8在一真空室内存在着匀强电场和匀强磁场，电场与磁场的方向相同，已知电场强度E40.0V/m，磁感应强度B0.30T。如图926所示，在该真空室内建立Oxyz三维直角坐标系，其中z轴竖直向上。质量m1.0104 kg、带负电的质点以速度v0100m/s沿x方向做匀速直线运动，速度方向与电场、磁场垂直，取g10m/s2。图926(1)求质点所受电场力与洛仑兹力的大小之比；(2)求带电质点的电荷量；(3)若在质点通过O点时撤去磁场，求经过时间t0.20s带电质点的位置坐标。磁场 单元练习 一、选择题1通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线在同一平面内，电流方向如图927所示，ab边与直导线平行。关于直线电流的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图927A线框有两条边所受的安培力方向相同B线框有两条边所受安培力大小相同C线框所受安培力的合力朝左Dcd边所受安培力对ab边的力矩不为零2处于同一平面内的两根平行长直导线中通有方向相反、大小不同的电流，这两根导线把它们所在平面分成a、b、c三个区域，如图928所示。则磁感强度为零的区域( )图928A可能出现在b区B可能同时出现在a、c区C可能出现在a区D可能出现在c区3如图929中，一根重力不可忽略的金属棒AC。用软线悬挂在磁感强度为B的匀强磁场中。电流由A至C，此时悬线张力不为零，欲使悬线张力为零必须( )图929A改变电流方向，并适当增加电流强度B不改变电流方向，适当增加电流强度C改变磁场方向，并适当增强磁感强度D不改变磁场方向，适当减小磁感强度4如图930所示，通电螺线管旁边有一个通电矩形线圈，当线圈中通有图中所示方向的电流时，线圈的运动情况是( )图930Aad边向里，bc边向外，并远离螺线管Bad边向外，bc边向里，并远离螺线管Cad边向里，bc边向外，并靠近螺线管Dad边向外，bc边向里，并靠近螺线管5如图931所示，在威尔逊云雾室中，有垂直纸面向里的匀强磁场。图中曲线ab，是一个垂直于磁场方向射入的带电粒子的径迹。由于它在行进中使周围气体电离，其能量越来越小，由此可知( )图931A粒子带正电，由b向a运动B粒子带正电，由a向b运动C粒子带负电，由b向a运动D粒子带负电，由a向b运动6在M、N两条长直导线所在的平面内，一带电粒子的运动轨迹如图932所示。已知两条导线M、N只有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流，关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动情况，可能的是( )图932AM中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动BM中通有自下而上的恒定电流，带正电的粒子从b点向a点运动CN中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从b点向a点运动DN中通有自下而上的恒定电流，带正电的粒子从a点向b点运动7在图933中虚线所围的区域内。存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。已知从左方水平射入的电子，穿过该区域时未发生偏转。设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是( )图933AE和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同BE和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反CE竖直向上，B垂直纸面向外DE竖直向上，B垂直纸面向里8一带电粒子以速度v射入某一空间，下列说法正确的是( )A若空间只有电场，粒子动能、动量必变化B若空间只有电场，粒子动能可能不变C若空间只有磁场，粒子动能、动量必变化D若空间只有磁场，粒子动能必不变9如图934所示，氕、氘、氚核以相同的动能射入速度选择器，结果氘核沿直线运动，则( )图934A偏向正极板的是氕核B偏向正极板的是氚核C射出时动能最大的是氕核D射出时动能最大的是氚核10如图935所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直。在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放。下列判断正确的是( )图935A当小球运动的弧长为圆周长的1/4时，洛仑兹力最大B当小球运动的弧长为圆周长的1/2时，洛仑兹力最大C小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小二、填空题11在赤道上，地球磁场在地球表面的磁感应强度大小是0.5104T，则沿东西方向长为20m，通有由西向东30A电流的水平导线，受地磁场作用力的大小为_N，方向为_。12如图936所示，在正方形空腔内有匀强磁场，一束电子以不同速率从a孔垂直于磁场方向平行于ab边射入，其中从c孔和从d孔射出的电子的速率之比vcvd_，在磁场中运动的时间之比tctd_。图93613如图937所示，质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)以速度v垂直于磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场区域的宽度为d，则粒子要穿过磁场区域，其速度大小应满足的条件是_。图937三、论述、计算题14如图938所示，两平行光滑金属导轨宽10cm，与电源连通，导轨平面与水平面成30角，导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN。当导体棒上通过10A的电流时，为使其能静止在轨道上，需在金属棒所在空间加一匀强磁场，若要磁场的磁感强度最小，所加磁场方向如何?磁感强度多大?图93815如图939所示，在x轴的上方(y0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45角，若粒子的质量为m，电量为q，求：图939(1)该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径；(2)粒子在磁场中运动的时间。16如图940(甲)所示，质量和电荷量均相同的带正电的粒子连续从小孔O1进入电压U050V的加速电场区(初速度可忽略不计)，加速后由小孔O2沿竖直放置的平行金属板ab中心线射入金属板间的匀强电场区，然后再进入平行金属板a、b下面的匀强磁场区，最后打到感光片上。已知平行金属板a、b间的距离d0.15m，两板间的电压U随时间t变化的随时间变化的Ut图线如图(乙)所示，且a板电势高于b板电势。磁场的上边界MN与金属板ab下端相平，且与O1、O2连线垂直，交点为O，磁场沿水平方向，且与a、b板间的电场方向垂直，磁感应强度B1.0102T。带电粒子在匀强磁场区运动，最后打在沿MN水平放置的感光片上，打在感光片上形成一条亮线P1P2，P1到O点的距离x10.15m，P2到O点的距离x20.20m。电场区可