理化生高考专题之高中物理磁场题

2013高考物理电磁感应专题练习题

1.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心

点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另

一个小环，同学们看到的现象是（）

A.磁铁插向左环，横杆发生转动

B.磁铁插向右环，横杆发生转动

C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动

D.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动

2.如图所示（甲）、（乙）中，R和自感线圈L的电阻都很小，接通S,使电路达到稳定.

灯泡Do发光。下列说法正确的是

（甲）

A.在电路（甲）中，断开S,Do将渐渐变暗

B.在电路（甲）中，断开S,Do将先变得更亮，然后渐渐变暗

C.在电路（乙）中，断开S,Do将渐渐变暗

D.在电路（乙）中，断开S,Do将先变得更亮，然后渐渐变暗

3.如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为，〃的铜质矩形线圈.当一

竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若

线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力人及在水平方向运动趋

势的正确判断是（D）

A/N先小于mg后大于mg,运动趋势向左

B.人先大于mg后小于mg,运动趋势向左

C.FN先大于mg后大于〃zg,运动趋势向右

D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右

4.水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于七直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属

棒加，开始时助棒以水平初速度两向右运动，最后静止在导轨上,

就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程（AC）

A.安培力对劭棒所做的功不相等B.电流所做的功相等

C.产生的总内能相等D.通过勖棒的电量相等

5.如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有

阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀

强磁场中。一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放

置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为UO现杆在水平向左、垂

直十杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程

中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计，重力加速度大小

为g。则此过程（BD）

伊-MQR

A.杆的速度最大值为8%'

Bdl

B.流过电阻R的电量为&+广

C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量

D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量

6.如图a所示，abed是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一

匀强磁场区域，MN和MN，是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的be边平行，磁场

方向与线框平面垂直。现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图b是金属线

框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的速度一时间图像。已知金属线框的质量为m,

当地的重力加速度为g,图像中坐标轴上所标出的字母均为已知量。（下落过程中be边始

终水平）根据题中所给条件，以下说法正确的是

A.可以求出金属框的边长

B.可以求出金属线框在进入磁场过程中通过线框某一横截面的电量

C.可以求出金属线框在整个下落过程中所产生的热量

D.可知最终ad边穿出磁场时又恰好受力平衡

7.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的

匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀

速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始；XXXX

到C点进入磁场为止，下列结论正确的是I乂乂XX

A

（ACD）C_________fIv

A.感应电流方向不变V7IxXXA

B.CD段直线始终不受安培力'一■XXXX

C.感应电动势最大值E=Bav]XXxX

N

—1

D.感应电动势平均值E=—nBav

4

8.如图2所示，电源的电动势为E内阻r不能忽略。A、8是两个相同的小灯泡，L是一

个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是（A）

A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，

最后亮度稳定

B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，8灯立刻亮，而后逐渐变/暗，

最后亮度稳定

C.开关由闭合到断开瞬间，4灯闪亮一下再熄灭图2

D.开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯

9.如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为/,左侧接一阻值为R的

电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为一质量为处

电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到尸=0.5v+0.4（N）（v

为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电

压随时间均匀增大。（已知/=lm,1kg,K=0.3。，〃=0.2。，s=lm）

（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；

（2）求磁感应强度8的大小；

（3）若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足尸丁（；，）羽且棒在

运动到ef处时恰好静止，则外力产作用的时间为多少？

（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对

应的各种可能的图线。

解析：（1）金属棒做匀加速运动，R两端电压Uoc/oc麻u,U随时间均匀增大，即u随时

间均匀增大，加速度为

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

。与u无关，所以〃=0.4m/s2,(0.5—„.)=0

R-rr

得"OST

“、1cB2P,“…1〃也(R+r)

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

得：0.2尸+0.8f—1=0,r=ls,

（4）可能图线如下：

10.(14分)如图所示，竖直平面内有一半径为八内阻为R、粗细均匀的光滑半圆形金

属球，在M、N处与相距为2八电阻不计的平行光滑金属轨道ME、N产相

接，£尸之间接有电阻/?2，已知Ri=12R,R2=4R。在MN上方及CO下方

有水平方向的匀强磁场I和n,磁感应强度大小均为B。现有质量为〃?、电

阻不计的导体棒。儿从半圆环的最高点4处由静止下落，在下落过程中导

体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。

己知导体棒ab下落r/2时的速度大小为vj,下落到处的速度大小为必。

(1)求导体棒ab仄A下落r/2时的加速度大小。

(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和H之

间的距离h和R2上的电功率Pio

(3)若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大

小为力，要使其在外力/作用下做匀加速直线运动，加速度大小为。，求所

加外力尸随时间变化的关系式。

解析：(1)以导体棒为研究对象，棒在磁场I中切割磁感线，棒中产生产生感应电动势，

导体棒"从A下落r/2时，导体棒在策略与安培力作用下做加速运动，由牛顿第二定律,

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)当导体棒而通过磁场II时，若安培力恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即

Bx2rxv.c4B2r2v,

mg=BIx2r=B义---------------Lx2r=----

%

式中

mgR井3mgR

解得

匕=4B2r24B2r2

导体棒从MN到CO做加速度为g的匀加速直线运动，有

年一说=2gh

得仁萼T

此时导体棒重力的功率为

3m2g2R

P=mg匕=

G4B2r2

根据能量守恒定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即

3m2g2R

[=[+£=2=4B2r2

3_9m2g之R

所以,

4°16B2r2

(3)设导体棒"进入磁场II后经过时间，的速度大小为匕'，此时安培力大小为

尸，二4丘乂

3R

由于导体棒而做匀加速直线运动，有3=匕+”

根据牛顿第二定律，有/+〃%—9=ma

厂4B2r2(v.+«/)

即尸+mg--------------------=met

3R

B2r2/、/、4B2r2a4B2r2v.

由以上各式解得:F

.51V^1\•JlX

11.(14分)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属

导轨相距1m,导轨平面与水平面成族37。角，下端连接阻值为R的电阻.匀

强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨

上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W,求该速度的

大小；

(3)在上问中，若R=2C,金属棒中的电流方向由a到4求磁感应强度的大小与方向.

(gMXlOrn/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

解析：(1)金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：

mgsin0-/.mgcosO=ma①

由①式解得a=10X(0.6-0.25XO.8)m/s2=4m/s2②

(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为y,所受安培力为凡棒在沿导轨方向受力平衡

mgsin3-/.mgcosO-F=0③

此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率：

Fv=P④

由③、④两式解得

p8

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

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

(3)设电路中电流为1,两导轨间金属棒的长为磁场的磁感应强度为4

P=I2R⑦

由⑥、⑦两式解得8='空=叵27=0.47⑧

v/10x1

磁场方向垂直导轨平面向上

12.竖直放置的平行金属板M、N相距d=0.2m,板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强

度8=0.5T,极板按如图所示的方式接入电路。足够长的、间距为£=lm的光滑平行金属

导轨CZXE尸水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度也为心电阻为片1。

的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知滑动变阻器的总阻值为R=4Q,滑

片P的位置位于变阻器的中点。有一个质量为/n=l.()X10'kg、电荷量为^=+2.0X10-5C

的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区。不计粒子重力。

M：D

XVoXXXXXX

♦ARB

XXXp

*XXXXX

N

-------l

(1)若金属棒"静止，求粒子初速度物多大时，可以垂直打在金属板上?

(2)当金属棒"以速度u匀速运动时，让粒子仍以相同初速度w射入，而从两板间沿直

线穿过，求金属棒帅运动速度u的大小和方向。

答案：(1)100m/s(2)50m/s,水平向右

解析；(1)金属棒"静止时，粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹半径为“，则

M为二成①

垂直打在金属板上，则忆=g②

解得％=娶③

2m

代入数据得v0=100m/s

（2）当金属棒"匀速运动时，感应电动势E=BL④

FR

板间电压；U=------⑤）

R+r2

粒子沿直线穿过板间，则粒子受电场力、洛仑兹力平衡，做匀速直线运动

例为=吟⑥

解得：八"*⑦

代入数据得v=50m/s（1分）

由左手定则知，粒子所受洛仑兹力方向垂直M板，故粒子所受电场力应该垂直于N

板，由右手定则知，4b棒应水平向右运动。

13.如图所示，固定在磁感应强度为B、方向垂直纸面的匀强磁场中的正方形线框abed边

长为L,正方形线框水平放置。其中ab边和cd边是电阻为R的均匀电阻丝，其余两边

电阻不计。现有一段长度、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并受到

与ab边平行的恒定水平力F的作用从ad边滑向be边。PQ在滑动中与线框接触良好，P

和Q与边框间的动摩擦因素均为〃。电阻丝PQ的质量为mo当PQ滑过2L/5的距离时,

PQ的加速度为a,求：

（1）此时通过aP段电阻丝的电流；

（2）从开始到此时过程中整个电路产生的焦耳热。

解析：（1）设加速度为a时，PQ中的电流为I,aP中的电流为/即,

由牛顿第二定律：F-BIL-jLung=ma

生/二Ffmg-ma

」一BL

3

由电路的并联关系得：

Q

3(F—/Jmg—〃7〃)

所以〃

5BL

（2）设加速度为a时，棒PQ的速度为以。

23

2,—Rx2,—R葭

外电路的电阻：&卜=-5------5―=—/?

外2R25

/_BLv_BLv_25BLv

=^=亘R+R=f

25

/_25BLv_F-/utng-ma

~37R~BL

37（尸一umg-ina）R

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

25B2L2

221

整个电路产生的焦耳热为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.如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，产生一个中心辐射的磁场（磁场水平

向外），其大小为3=幺（其中r为辐射半径），设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径

r

为R（大于圆柱形磁铁的半径），而弯成铝环的铝丝的横截面积为S,圆环通过磁场由

静止开始下落。下落过程中圆环平面始终水平，己知铝丝的电阻率为p,密度为po。求:

（1）圆环下落的速度为丫时的电功率.

（2）圆环下落的最终速度

（3）当下落高度为及时，圆环速度最大。从开始下落到此时圆环消耗的电能。

解：（1）由题意知圆环所在处在磁感应强度8为8=半……①

圆环的有效切割长度为其周长即

1。Q

1=2成……②圆环的电阻R电为R电=p-=p—……③

SS

当环速度为U时，切割磁感线产生的电动势为

E=Blv=2k7^……@电流为/=.=丝……⑤

&pR

故圆环速度为V时电功率为P=FR电⑥

2成22q

联立以上各式解得P=——-……⑦

PR

（2）当圆环加速度为零时，有最大速度为

止匕时尸安=B〃=2成2匕……⑧

安PR

由平衡条件〃?g=五安...⑨

又m=PoS•2成……⑩

8……（11）

联立⑧⑨⑩解得vw=加中

k

（3）由能量守恒定律m=5m匕j+Q......⑫

解得。=2啊RS'gh-；（如嗒……（13）

乙K

15.（16分）如图甲所示，不计电阻的“U”形光滑导体框架水平放置，框架中间区域有

竖直向上的匀强磁场，磁感应强度8=1.0T,有一导体杆AC横放在框架上，其质量为相

=0.10kg,电阻为R=4.0C。现用细绳栓住导体杆，细绳的一端通过光滑的定滑轮绕在

电动机的转轴上，另一端通过光滑的定滑轮与物体D相连，物体D的质量为M=0.30kg,

电动机的内阻为r=1.0Qo接通电路后，电压表的示数恒为U=8.0V,电流表的示数恒

为/=1.0A,电动机牵引原来静止的导体杆AC平行于所向右运动，其运动的位移一时

间图像如图乙所示。取g=10m/s2。求：

（1）匀强磁场的宽度；

（2）导体杆在变速运动阶段产生的热量。

15.（1）由图可知，在f=1.0s后，导体杆做匀速运动，且运动速度大小为:

此时，对导体AC和物体。受力分析，有：

r=r+r,r=Mg.

对电动机，由能量关系，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，.十与及七=求解）

A

（2）对于导体AC从静止到开始匀速运动这一阶段，由能量守恒关系对整个系统，有:

Ulf=Mgh+工（M+m）v2+I2rt+

而：。二%

得：Q=3.8J

电磁感应专题练习题

1.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心

点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另

一个小环，同学们看到的现象是（）

A.磁铁插向左环，横杆发生转动

B.磁铁插向右环，横杆发生转动

C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动

D.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动

2.如图所示（甲）、（乙）中，R和自感线圈L的电阻都很小，接通S,使电路达到稳定.

灯泡Do发光。下列说法正确的是

（甲）

A.在电路（甲）中，断开S,Do将渐渐变暗

B.在电路（甲）中，断开S,Do将先变得更亮，然后渐渐变暗

C.在电路（乙）中，断开S,Do将渐渐变暗

D.在电路（乙）中，断开S,Do将先变得更亮，然后渐渐变暗

3.如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为，〃的铜质矩形线圈.当一

竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若

线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力产N及在水平方向运动趋

势的正确判断是（）

A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左

B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左

C.FN先大于mg后大于机g,运动趋势向右

D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右

4.水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨.上放着金属

棒血，开始时助棒以水平初速度的向右运动，最后静止在导轨上

就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程（）

A.安培力对劭棒所做的功不相等B.电流所做的功相等

C.产生的总内能相等D.通过血棒的电量相等

5.如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有

阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为

m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨

之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨

运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持

垂直）。设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计，重力加速度大小

为g。则此过程（）

伊一/W)K

A.杆的速度最大值为8%'

B.流过电阻R的电量为氏+尸

C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量

D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量

6.如图a所示，abed是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一

匀强磁场区域，MN和是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的be边平行，磁场

方向与线框平面垂直。现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图b是金属线

框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的速度一时间图像。已知金属线框的质量为m,

当地的重力加速度为g,图像中坐标轴上所标出的字母均为已知量。(下落过程中be边始

终水平)根据题中所给条件，以下说法正确的是

A.可以求出金属框的边长

B.可以求出金属线框在进入磁场过程中通过线框某一横截面的电量

C.可以求出金属线框在整个下落过程中所产生的热量

D.可知最终ad边穿出磁场时又恰好受力平衡

ad

V2

V3

t\tlM

图b

7.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的

匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀

速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始；XXXXXX

到C点讲入磁场为止，下列结论正确的是！XXXX

ACD)

A.感应电流方向不变XXXX

B.CD段直线始终不受安培力XXXX

c.感应电动势最大值E=BavXXXX

—1N

D.感应电动势平均值E=-71&U

4

8.如图2所示，电源的电动势为E内阻「不能忽略。A、8是两个相同的小灯泡，L是一

个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是(A)人

A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，4灯立刻亮，而后逐渐变暗，r

图2

最后亮度稳定

B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变/暗，最后亮度稳

定

C.开关由闭合到断开瞬间，4灯闪亮一下再熄灭

D.开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯

9.如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为/,左侧接一阻值为R的

电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为如

电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到尸=0.5u+0.4（N）（v

为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电

压随时间均匀增大。（已知/=lm,机=lkg,A=0.3C,r=0.2H,s=lm）

（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；答案：匀加速直线运动，a二

（2）求磁感应强度8的大小；0.5T

D2/2

（3）若撤去外力后棒的速度V随位移X的变化规律满足v-vo-zplXX,且棒在

tn（R+r）

运动到ef处时恰好静止，则外力尸作用的时间为多少？1s

（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对

应的各种可能的图线。

10.（14分）如图所示，竖直平面内有一半径为八内阻为R、粗细均匀的光滑半圆形金

属球，在M、N处与相距为2小电阻不计的平行光滑金属轨道ME、N尸相接，E尸之间接

有电阻&，已知Ri=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和H,

磁感应强度大小均为B。现有质量为机、电阻不计的导体棒ab,从半圆环

的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形

金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。已知导体棒。。下落r/2时的

速度大小为也，下落到MN处的速度大小为吸。

（1）求导体棒"从A下落r/2时的加速度大小。

（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和n之

间的距离力和R2上的电功率Pio

XXXX

E

R?

(3)若将磁场n的c。边界略微下移，导体棒面刚进入磁场n时速度大小为力，要使其

在外力厂作用下做匀加速直线运动，加速度大小为。，求所加外力尸随时间变化的关系式。

11.(14分)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,

导轨平面与水平面成叙37。角，下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂

直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨庭直并保持良好接触，它

们之间的动摩擦因数为0.25.

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；a=4m/s2

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小；10m/s

(3)在上问中，若R=2C,金属棒中的电流方向由°到力，求磁感应强度的大小与方向.

(gflX10rn/s2,sin37°=0.6,cos370=0.8)

(3)0.4T磁场方向垂直导轨平面向上

12.竖直放置的平行金属板M、N相距〃=0.2m,板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强

度8=0.5T,极板按如图所示的方式接入电路。足够长的、间距为L=lm的光滑平行金属

导轨。、石尸水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为跳电阻为片1。

的金属棒"垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知滑动变阻器的总阻值为滑

片P的位置位于变阻器的中点。有一个质量为zn=1.0XlO^kg、电荷量为q=+2.0X10-5c

的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区。不计粒子重力。求：

(1)若金属棒时静止，求粒子初速度M0多大时，可以垂直打在金属板上?

(2)当金属棒时以速度u匀速运动时，让粒子仍以相I可初速度均射入，而从两板间沿直

线穿过，求金属棒外运动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.如图所示，固定在磁感应强度为B、方向垂直纸面的匀强磁场中的正方形线框abed边

长为L,正方形线框水平放置。其中ab边和cd边是电阻为R的均匀电阻丝，其余两边

电阻不计。现有一段长度、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并受到

与ab边平行的恒定水平力F的作用从ad边滑向be边。PQ在滑动中与线框接触良好，P

和Q与边框间的动摩擦因素均为〃。电阻丝PQ的质量为m。当PQ滑过2L/5的距离时，

PQ的加速度为a,求：

(1)此时通过aP段电阻丝的电流；

(2)从开始到此时过程中整个电路产生的焦耳热。

14.如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，产生一个中心辐射的磁场（磁场水平

向外），其大小为8=X（其中r为辐射半径），设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径

为R（大于圆柱形磁铁的半径），而弯成铝环的铝丝的横截面积为S,圆环通过磁场由

静止开始下落。下落过程中圆环平面始终水平，已知铝丝的电阻率为p,密度为po。求:

（1）圆环下落的速度为丫时的电功率.

（2）圆环下落的最终速度

（3）当下落高度为我时，圆环速度最大。从开始下落到此时圆环消耗的电能。

15.（16分）如图甲所示，不计电阻的形光滑导体框架水平放置，框架中间区域有

竖直向上的匀强磁场，磁感应强度LOT,有一导体杆4。横放在框架上，其质量为根

=0.10kg,电阻为R=4.0C。现用细绳栓住导体杆，细绳的一端通过光滑的定滑轮绕在

电动机的转轴上，另一端通过光滑的定滑轮与物体D相连，物体D的质量为M=O.3Okg,

电动机的内阻为r=1.0Qo接通电路后，电压表的示数恒为U=8.0V,电流表的示数恒

为/=1.0A,电动机牵引原来静止的导体杆AC平行于E/向右运动，其运动的位移一时

间图像如图乙所示。取g=10m/s2。求：

（1）匀强磁场的宽度；

（2）导体杆在变速运动阶段产生的热量。

磁场

一、选择

题

1、（湖北

重点中

学1月联考）我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光。极光是由来自太阳的

高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向,

向两极做螺旋运动，如图所示。这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或

摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光。地磁场的存在，使

多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球4尺

然的屏障。科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能卷\6黑密卜

的，这主要与下列哪些因素有关:BC\r

A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小J]

B.空气阻力做负功，使其动能减小

C.靠近南北两极磁感应强度增强

D.太阳对粒子的引力做负功

2、（湖南重点中学06联考〉在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M

点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图中的哪一个？（实

线为原轨迹，虚线为碰后轨迹，且不计粒子的重力）A

3、（云南06第一次检测）十九世纪二十年代，以赛贝克为代表的科学家已经认识到：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背面的温度差，从而提出

“地球磁场是绕地球的环行电流引起的”假设.已知磁子午线是地球磁场N极与S极在地

球表面的连线，则该假设中的电流方向是B

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D.由赤道向两极沿磁子午线

4、（泸州市06第二次质量诊断）关于电场强度、磁感应强度，下列说法中正确的是B

A,由真空中点电荷的电场强度公式E=可知，当一趋近于零时，其电场强度趋近于无

厂

限大

B.电场强度的定义式E=£适用于任何电场

q

C.由安培力公式尸=3〃可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场

D.一带电粒子在磁场中运动时，磁感应强度的方向一定垂直于洛伦磁力的方向和带电粒

子的运动方向

5、（泸州市06第二次质量诊断质子和。粒子在同一匀强磁场中做半径相同的匀速圆周运

动。由此可知质子的动量Pl和。粒子的动量尸2之比P|：P2为C

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

6、（泰州市06期初调研）超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导

体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用。这种排斥可使磁体悬浮在空气中，磁悬浮列

车就采用了这种技术，磁体悬浮的原理是BD

A.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同

B.超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反

C.超导体使磁体处于失重状态

D.超导体对磁体的磁力与磁体为重力相平衡

7、（天津和平区06调研）一个用于加速质子的回旋加速器，其D形盒半径为R,垂直D

形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为8,接在D形盒上的高频电源频率为不下列说法正

确的是AB

A.质子被加速后的最大速度不可能超过2械

B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关

C.只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值

D.不需要改变任何量，这个装置也能用于加速a粒子

8、（武汉2月调研）如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一

质量为0.21kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为

0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大

静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取

lOm/s?.则BD

A.木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动

B.滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀加速直线运动

C.最终木板做加速度为2mH的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动

D.最终木板做加速度为3m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动

・.C・

9、（金太阳06年第五次联考）如图所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角

形，比荷为e/m的电子以速度vo从A点沿AB边出射，欲使电子经过BC边，磁感应强

度B的取值为（C）

10、（镇江市06调研）如图所示，光滑绝缘杆固定在水平位置上，使其两端分别带上等量

同种正电荷QI、Q2,杆上套着一带正电小球，整个装置处在一个匀强磁场中，磁感应

强度方向垂直纸面向里，将靠近右端的小球从静止开始释放，在小球从右到左的运动过程

中，下列说法正确的是AC

（A）小球受到的洛伦兹力大小变化，但方向不变

（B）小球受到的洛伦兹力将不断增大,••••••

（C）小球的加速度先减小后增大左X右

（D）小球的电势能一直减小

11、（吉林06联考）如图6所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面向上的轻弹簧

拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁轶对斜面的压力为Ni；

当导线中有电流流过时，磁铁对斜面的压力为N2,此时弹簧的伸长量减小了，则A

A.NI<N2,A中电流方向向内

B.N］〈N2,A中电流方向向外

C.NI>N2,A中电流方向向内

D.NI<N2,A中电流方向向外

16、（潍坊市06.2统考）真空中两根金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流。

在导线所确定的平面内，一电子从P点运动的轨迹的一部分如图中的

曲线PQ所示，则一定是C

A^ab导线中通有从a到b方向的电流

B、ab导线中通有从b到a方向的电流

C、cd导线中通有从c到d方向的电流

bd

D、cd导线中通有从d到c方向的电流

17、（绵阳06二诊）如图所不，两根平行放置的长直导线a、b载有大小都为1A、方向相

反的电流，a受到b的磁场力的大小为B，今在a、b所在平面内距a、b相等距离的位置

上平行于a、b放置另一长直导线c,c中电流大小为2A,与a中电流方向相同，a和b受

到c的磁场力的大小都为F2,下列关于导线a、b受磁场力的合aCb

力大小和方向的判断，正确的是C

A.a导线受到磁场力的合力大小为B+F2，方向向左

B.b导线受到磁场力的合力大小为B+F2,方向向左A2Am”

C.a导线受到磁场力的合力大小为F2—Fi，方向向右

D.b导线受到磁场力的合力大小为F2—B，方向向右

18、（襄樊市06调研）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频

交流电两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的匀强电场，使粒

子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀

强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B,D形金属盒的

半径为R,狭缝间的距离为d。匀强电场间的加速电压为U,要增大带

电粒子（电荷量为q、质量为m,不计重力）射出时的动能，则下列方

法中正确的是D

A.增大匀强电场间的加速电压B.减小狭缝间的距离

C.减小磁场的磁感应强度D.增大D形金属盒的半径

19、（福州一中06质检）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示。它的核心部

分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成

匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于

盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大

圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速度器分别加速笳核（：”）和a粒子

（:He）,比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大

小，有B

A、加速负核的交流电源的周期较大，布I核获得的最大动能也较大

B、加速旅核的交流电源的周期较大，然核获得的最大动能较小

C、加速瓶核的交流电源的周期较小，晁核获得的最大动能也较小

D、加速瓶核的交流电源的周期较小，瓶核获得的最大动能较大

20、（湖南重点中学2次联考）一人静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中,

由于发生了衰变而形成了如图2-4所示的两个圆形径迹,两圆半径之比为1:16,则B

A.该原子核发生了Q衰变

B.该原子核发生了B衰变

C.反冲核沿小圆做顺时针方向的运动

D.沿大圆和小圆运动的粒子的周期相同

图2-4

21、（温州重点中学3月联考）目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。如

图所示表示了它的发电原理：将一束等离子体垂直于磁场方向喷

入磁场，在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电

荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板

长为L板间距离为止板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强

度为方向垂直于速度方向，负载电阻为R,等离子体充满两

板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表示数为/，那么板间等

离子体的电阻率为A

S,BdvnS,BLvn、

B力-r-R)

"R)

22、（陕西06第2次质检）“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘

探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新成果.月球上的磁场极其微弱，通

过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹,可分析月球磁场的强弱分布情况，图8是探测

器通过月球表面A、B、C、D四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片，设电子速率相同,

且与磁场方向垂直，则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是：D

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

17、（南康中学06一次大考）如图所示，三根通电长直导线只Q、,

〃互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大|J

小相等、方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度I

&=kl/rtI为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，ky

为常量；则通电导线A受到的磁场力的方向是（A）

A.垂直尼指向y轴负方向B.垂直兄指向y轴正方向-0---------------►

C.垂直此指向才轴负方向D.垂直总指向x轴正方向尸第17题图Q

18、（宜昌市06二次调研）为了测量某化工厂的污水排放量，技术

人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝

缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口，在垂直

于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧

固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，

电压表将显示两个电极间的电压U.若用。表示污水流量（单位

时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是BD

前表面

A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高

B.前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关

C.污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大

D.污水流量Q与U成正比，与a、b无关

19、（福州06质检）目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示

它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子,

而从整体来说呈中性）沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板4、B,这时金属

板上就聚集了电荷.在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（BD）

A.A板带正电

B.有电流从经用电器流向。

C.金属板A、B间的电场方向向下

D.等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力

20、（鲁东南三市四县06一次调研）如图所示，均匀绕制的螺线管