有关地磁场类问题集锦

有关地磁场类问题集锦1.十九世纪二十年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与反面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，那么该假设中的电流的方向是()A.由西向东垂直磁子午线 B.由东向西垂直磁子午线；C.由南向北沿磁子午线方向 D.由赤道向两极沿磁子午线方向注：磁子午线是地球磁场N极与S极在地球外表的连线2.20世纪50时年代，科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”，认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时，磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流，此电流产生了地磁场。连续的磁暴作用可维持地磁场。那么外地核中的电流方向为〔地磁场N极与S极在地球外表的连线称为磁子午线〕〔〕A.垂直磁子午线由西向东B垂直磁子午线由东向西C.沿磁子午线由南向北D沿磁子午线由北向南３.根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此可断定地球应该〔〕A.带负电Ｂ带正电C.不带电Ｄ无法确定4.一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由下落的过程中，导线上各点的电势〔〕A.东端最高B.西端最高C.中点最高D.各点一样高5.在赤道附近有一竖直向下的匀强电场，在此区域内有一根沿东西方向放置的直导体棒，由水平位置自静止落下，不计空气阻力，那么导体棒两端落地的先后关系是〔〕Ａ.东端先落地Ｂ.西端先落地Ｃ.两端同时落地Ｄ.无法确定6.在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5Ｔ.如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40ｍ，载有20Ａ的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是〔〕Ａ.4×10－8ＮＢ.2.5×10－5ＮＣ.9×10－4ＮＤ.4×10－2Ｎ7.关于磁通量的说法中，正确的选项是〔〕A.穿过一个面的磁通量等于磁感强度和该面面积的乘积B.在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积图1C.穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数图1D.地磁场穿过地球外表的磁通量为零。8.为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速。假设海洋某处地磁场竖直分量为B=0.5×10－4T，水流是南北流向，如图1所示，将两电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向。假设两电极相距L=20m，与两电极相连的灵敏电压表读数为U=0.2mV，那么海水的流速大小为〔〕 A.10m/s B.0.2m/s C.5m/s D西南Ｓ西南Ｓ北Ｎ东图2A.导线南北放置，通有向北的电流B.导线南北放置，通有向南的电流C.导线东西放置，通有向西的电流D.导线东西放置，通有向东的电流10.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电源，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30º，问当他发现小磁针偏转了60º，通过该直导线的电流为〔直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比〕：〔〕A.2IB.3IC.ID.无法确定11.一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处，当放一指南针时，其指向刚好比原来旋转１８０º，由此可以断定，这里电缆中电流的方向为〔〕A.可能是向北Ｂ.可能是竖直向下C.可能是向南Ｄ.可能是竖直向上12.在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应〔〕A.平行于南北方向，位于小磁针上方B.平行于东西方向，位于小磁针上方C.平行于东南方向，位于小磁针下方D.平行于西南方向，位于小磁针下方图313.如.图3为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势力U2。〔〕图3A.假设飞机从西往东飞，U1比U2高B.假设飞机从东往西飞，U2比U1高C.假设飞机从南往北飞，U1比U2高D.假设飞机从北往南飞，U2比U1高B图414.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图4所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用εB图4A.ε＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B.ε＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势C.ε＝πfl2B，且a点电势高于b点电势D.ε＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势15.假设将指南针移到地球球心处，那么指南针的指向：〔〕A.由于地球球心处无磁场，故指南针自由静止方向不确定B.根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”可判定指南针N极指向地球北极附近C.根据“小磁针N极受力方向沿该处磁场方向”可判定N极指向地球南极附近D.地球对指南针通过地磁场作用，但指南针对地球不产生磁场作用16.磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙中的星球，小到电子、质子等微观粒子几乎都会呈现出磁性。地球就是一个巨大的磁体，其外表附近的磁感应强度约为，甚至一些生物体内也会含着微量强磁性物质如。研究说明：鸽子正是利用体内所含有微量强磁性物质在地磁场中所受的作用来帮助区分方向的。如果在鸽子的身上缚一块永磁体材料，且其附近的磁感应强度比地磁场更强，那么〔〕A.鸽子仍能区分方向B.鸽子更容易区分方向C.鸽子会迷失方向D.不能确定鸽子是否会迷失方向17.具有金属外壳的人造地球卫星，在环绕地球做匀速圆周运动时〔〕A.如果卫星沿着地球的经线绕地球运动，那么在通过地磁场两极上空时，卫星的外表将产生感应电流；B.如果卫星的运行轨道经过泰国曼谷和日本东京的上空，那么它的外表不会产生感应电流；C.如果卫星在地球同步轨道上运行，它的外表不会产生感应电流；D.如果卫星外表产生了感应电流，它的机械能将减小，轨道半径减小，运行速率减小。18.从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，如图5所示，那么〔〕图5A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同图5B.地磁场对垂直射向地球外表的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强，赤道附近最弱C.地磁场对垂直射向地球外表的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转19.一架飞机以300ｍ／ｓ的速度在某处沿水平方向飞行，该处地磁场的竖直分量时为2×10－5Ｔ，飞机机翼总长度为20ｍ，机翼两端间的感应电动势为_________Ｖ.20.某地地磁场磁感应强度Ｂ的水平分量，竖直分量。求：〔１〕地磁场Ｂ的大小及它与水平方向的夹角；〔２〕在水平面内的面积内地磁场的磁通量φ。21.南半球某地的磁场为4×10-5T，磁场方向与水面成30°，一条东西方向水平放置的均匀导体棒长0.5m，将它以2m/s的初速度向北水平抛出，那么在抛出后末，棒中的感应电动势为。图622.图6为上海某校操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11º的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，双绞线并联后的电阻R约为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持在频率为2Hz左右。如果同学摇动绳子的最大圆半径h约为1m，电流计读数的最大值I约为3mA，图6〔1〕试估算地磁场的磁感应强度的数量级为————；数学表达式B=——。〔由R、I、L、f、h等量表示〕〔２〕将两人站立的位置，改为与刚刚方向垂直和两点上，那么电流计读数约为_________。23.由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同，所以在运行过程中，穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变化，这样将会导致_____现象发生，从而消耗国际空间站的能量。为了减少这消耗，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能____〔填“大”或“小”〕一些。θ北θ北东南北西东图725.地磁场的水平分量为Ｂe，利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度，如图7所示的通电线圈中央一点磁感应强度。实验方法：①先将未通电线圈平面沿南北方向放置，中央放一枚小磁针，下面有量角器，此时磁针Ｎ极指向北方；②给线圈通电，此时小磁针Ｎ极指向北偏东θ角后静止。由此可以知道线圈中电流方向〔自东向西看〕是______〔填“顺”或“反”〕时针方向的，线圈中央的磁感应强度Ｂ=_________.26.据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了局部成功，航天飞机在地球赤道上空离地面约300㎞处由东向西飞行，相对地面速度大约，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20㎞、电阻为800Ω的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的，磁感应强度为，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同，根据理论设计，通过电离层的作用，悬绳可产生3A的电流。试求：〔1〕金属悬绳中产生的感应电动势；〔2〕悬绳两端的电压；〔3〕航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能〔地球半径为6400㎞〕南北abcd图827.一个电阻为R的长方形线圈abcd沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一个水平桌面上，ab=L1,bc=L2,如图8所示。现突然将线圈翻转1800，使ab与dc互换位置，用冲击电流计测得导线中流过的电量为Q1。然后维持ad南北abcd图828.在电子显像管内部，由炽热的灯丝上发射出的电子在经过一定的电压加速后，进入偏转磁场区域，最后打到荧光屏上，当所加的偏转磁场的磁感强度为0时，电子应沿直线运动打在荧光屏的正中心位置。但由于地磁场对带电粒子运动的影响，会出现在未加偏转磁场时电子束偏离直线运动的现象，所以在精密测量仪器的显像管中常需要在显像管的外部采取磁屏蔽措施以消除地磁场对电子运动的影响。电子质量为m、电荷量为e，从炽热灯丝发射出的电子〔可视为初速度为0〕经过电压为U的电场加速后，沿水平方向由南向北运动。假设不采取磁屏蔽措施，且地磁场磁感强度的竖直向下分量的大小为B，地磁场对电子在加速过程中的影响可忽略不计。在未加偏转磁场的情况下，〔1〕试判断电子束将偏向什么方向；〔2〕求电子在地磁场中运动的加速度的大小；〔3〕假设加速电场边缘到荧光屏的距离为，求在地磁场的作用下使到达荧光屏的电子在荧光屏上偏移的距离。参考答案：1.B.地磁场的N极在地球的南极附近，S极在地球的北极附近，将地球看作一通电螺线圈，由安培定那么知电流的方向应与磁子午线垂直。2.B.同上。3.A.由安培定那么知电流的方向应自东向西，而地球的自转方向自西向东，那么地球带负电。4.A.赤道上空地磁场方向水平指向北方，当导线下落时，由左手定那么可判定导线内的自由电子受到指西端的洛仑兹力，电子聚集到导线西端，而导线东端因失去电子而带正电，因而导线东端电势最高，西端最低。5.A.由上题知导线东端带正电，西端带负电，因而东端受到向下电场力，西端受到向上的电场力，故导线东端先落地。6.D.利用公式F=BIL计算。7.C、D.地球外表是闭合曲面，穿进它的磁感线又全部从另一面穿出，故磁通量为零。8.B.海水沿南北流动时，等效长为L的导线切割地磁场，利用公式E=BLV可求出结果。9.B.小磁针静止时，N极应指向地磁场与直线电流合磁场的方向，由安培定那么知B正确。10.B.小磁针N极指向合磁场的方向，那么直线电流的磁场与地磁场的水平分量之间的关系为，利用上两式得：，而直线电流的磁场与其电流成正比，故答案B正确。11.D.在地磁场作用下，小磁针静止时N极指向北方，现改变N极指向南方，说明直线电流产生的磁场在小磁针所在处的方向应是指向南方，由安培定那么可知电缆中应有竖直向上的电流，即选D。12.A.奥斯特实验中，通电导线应南北放置，这样小磁针的偏转即是由通电导线产生的磁引起，而不是由地磁场引起。13.A、C.用右手定那么判定。14.A.利用可求得大小，由右手定那么可判定电势上下。15.C.地球内部地磁场的方向是由地理的北极指向南极，故C正确。16.C.鸽子体内的磁性材料会受到永磁体的作用，而没有确定的受力方向。17.A、C.在选项A、B中，因地磁场磁感应强度的变化，穿过卫星的磁通量都会发生变化，卫星外表都将产生感应电流。选项C中，地球同步卫星轨道在赤道的上方，地磁场的强弱不变，穿过卫星的磁通量不变，卫星的外表不会产生感应电流。选项D中，如果卫星的外表产生了感应电流，它的机械能转化为电能，由圆周运动及万有引力的相关知识可知它的轨道半径逐渐减小，运行速率逐渐增大。18.C.垂直射向地球的宇宙射线，在地球的南北两极处，其运动方向与地磁场的方向根本平行，所受的洛仑兹力很小，故几乎不发生偏转；而在赤道上空时，其运动方向与地磁场垂直，所受洛仑兹力最大，带电粒子的偏转程度最大。.用公式计算20.解析：〔1〕磁感应强度是矢量，那么根据平行四边形法那么B与水平方向的夹角〔即磁偏角〕〔2〕题中地磁场与水平面不垂直，取其与水平面垂直的BY分量，故磁通量为：21.解析：均匀导体棒抛出后，只有重力作用，故作平抛运动。把平抛运动分解在两个方向，求出末的速度大小的方向，然后确定切割方向与地磁场的夹角，再由求出感应电动势的大小。得θ=60°