高二物理磁场习题

1.关于磁现象的电本质，安培提出了分子电流假说.他是在怎样的情况下提出来的( ). (A)安培通过精密仪器观察到分子电流

(B)安培根据原子结构理论，进行严格推理得出的结论 (C)安培根据环型电流的磁性与磁铁相似挺出的一种假说 (D)安培凭空想出来的 答案:C

2.关于磁感应强度B的概念，下列说法中正确的是( ).

(A)根据磁感应强度B的定义式B=F/IL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 (B)一小段通电导线放存磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零 (C)一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零

(D)磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同 答案:B

3.如图所示，一个带正电的粒子沿x轴正向射入匀强磁场中，它所受到的洛伦兹力方向沿y轴正向，则磁场方向( ).

(A)一定沿z轴正向 (B)一定沿z轴负向 (C)一定在xOy平面内 (D)一定在xOz平面内 答案:D

4.一带电质点在匀强磁场中作圆周运动，现给定了磁场的磁感应强度，带电质点的质量和电量.若用v表示带电质点运动的速率，R表示其轨道半径，则带电质点运动的周期( ).(2000年北京春季高考试题)

(A)与v有关，与R有关 (B)与v无关，与R无关 (C)与v有关，与R无关 (D)与v无关，与R有关 答案:B

5.水平放置的平行金属导轨相距为d，导轨一端与电源相连，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示.长为l的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨成60°角，此时，通过金属棒的电流为I，则金属棒所受的安培力大小为________. 答案:

23BId 36.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述中正确的是( ).(1998年全国高考试题) (A)线框有两条边所受的安培力方向相同 (B)线框有两条边所受的安培力大小相同 (C)线框所受安培力的合力朝左

(D)cd边所受安培力对ab边的力矩不为零

答案:BC(提示:线框四边处在通电导线MN产生的垂直纸面向里的非匀强磁场中，当线框通以顺时针方向电流时，由左手定则可判知四条边所受安培力方向各小相同，选项(A)错误.ab边处磁感应强度大于cd边处磁感应强度，Fab＞Fad，合力向左，ad、bc两边所受安培力大小相同，故选项B、C正确.因四边所受安培力均在线圈平面内，cd边所受安培力对ab边的力矩为零，选项D错误)

-7.如图所示，在真空中半径为r=3×102m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度B=0.2T，方向垂直纸面向外.一带正电粒子以

v0=1.2×106m／s的初速度从磁场边界上的直径ab一端a点射入磁场，已知该粒子的比荷q/m=1.0×108C／kg，不计粒子的重力，则粒子在磁场中运动的最长时间为________s.

-答案:5.2×108(提示:粒子射入磁场后偏转半径恒定，为

mv1081.2106R6102m.要使粒子在磁场中运动的时间最长，应使粒子运

qB0.2动轨迹所对应的圆心角θ最大，这要求粒子从b点射出.因ab=2r=R,所以θ=60°，

tTm5.2108s 63qB8.如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图.如果发现电视画面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是( ). (A)电子发射能力减弱，电子数减少 (B)加速电场的电压过高，电子速率偏大 (C)偏转线圈局部短路，线圈匝数减少 (D)偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱

答案:BCD(提示:电视画面的幅度比正常的偏小，说明电子束的偏转半径偏大.由R可知，其原因是B减小或是v增大.又由

mveB1mv2qU得，加速电场的电压过高，会引起电2子速率偏大，故选项BCD正确)

10.如图所示为一种获得高能粒子的装置.环行区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的匀强磁场，质量为m、电量为＋q的粒子在环中作半径为R的圆周运动.A、B为两块中心开有小孔的极板.原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为＋U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速.每当粒子离开B板时，A板电势又降为零.粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变.

(1)设t=0时粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速，并绕行第一圈.求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能En.

(2)为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增.求粒子绕行第n圈时的磁感应强度Bn.(3)求粒子绕行n圈所需的总时间tn(粒子通过A、B板之间的时间忽略).(4)定性画出A板电势U随时间t变化的关系图(从t=0起画到粒子第四次离开B板时即可). 答案:(1)nqU (2)

12nmU

Rq(3)2Rm111 (4)图略(提

2qU2n示:(1)粒子绕行一周电场力做功为W=qU，获得的动能为qU，绕行n圈回到A板时获得的

mv212n总动能为En=nqU(2)在第n圈时Bnqvn，又mvnnqv，可解得

2RBn2R12nmU(3)粒子运动的周期Tn，粒子绕行n圈所需的总时间为

vnRq

tnT1T2Tn2Rm111

2qU2n1.如图所示的四个图中，分别标明了通电导线在磁场中的电流方向、磁场方向以及通电导线

所受磁场力的方向，其中正确的是( )

答案:C

2.如图所示，通电导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是( ) (A)变小 (B)不变 (C)变大 (D)不能确定 答案:B

3.将长度为20cm、通有O.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T，试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.【4】

(1)FA=________N.(2)FB=________N.(3)FC=________N.(4)FD=________N. 答案:(1)0 (2)0.02 (3)0.01 (4)0.02，方向略 4.赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为( ) (A)正东 (B)正南 (C)正西 (D)正北 答案:A

5.如图所示，放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab，当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用，则磁铁的上端是________极.如磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力方向向________. 答案:N，右

6.如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定小动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是( ) (A)顺时针转动，同时靠近导线ab (B)顺时针转动，同时远离导线ab (C)逆时针转动，同时靠近导线ab (D)逆时针转动，同时远离导线ab 答案:C

7.如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( ) (A)线圈向磁铁平移 (B)线圈远离磁铁平移

(C)从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁

(D)从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁 答案:D

8.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L1将( ) (A)不动 (B)顺时针转动 (C)逆时针转动 (D)向纸外平动 答案:D 5、如图6所示，矩形线圈abcd的面积S＝1×10－2m2，其平面与磁场方向夹角θ＝30°，此时穿过线圈的磁通量Φ1＝1×10－3Wb，求：

(1)该匀强磁场的磁感应强度；

(2)线圈以ab边为轴，cd边向左上方由图示位置转过60°角，求这时穿过线圈磁通量Φ2，上述过程中磁通量变化了多少？ (3)若按（2）中转动方向，线圈从图示位置转过180°角的过程中，磁通量变化了多少？ 解析：首先沿着由b到a方向画出侧视图，如图7所示：

(1)设匀强磁场磁感应强度为B，由Φ=BSsin30°得：

(2)线圈由图示位置转过60°角时，其线圈平面与磁场方向垂直，此时穿过线圈的磁通量为：

Φ2＝BS＝0.2×1×10－2Wb＝2×10－3Wb 变化的磁通量为：

ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2×10－3－1×10－3)Wb＝1×10－3Wb (3)设线圈在初始位置时磁通量为正，为： Φ1＝1×10－3Wb

翻转180°后，穿过线圈的磁通量为负，为： Φ3＝－1×10－3Wb

翻转180°的过程中磁通量的变化量为： ΔΦ＝｜Φ3－Φ1｜＝2×10－3Wb

6、有一面积为100cm2的金属环，电阻为0.1Ω，环中磁场变化规律如图8所示，且磁场方向垂直于环面向里，在t1到t2这段时间内，环中流过的电荷量是多少？

解析：因为Φ＝B·S，当S一定时，ΔΦ＝ΔB·S，由感应电动势为

由图象可知，在t1到t2这段时间内，ΔB＝0.1T，根据闭合电路欧姆定律和电流的定义可得，流过环中的电荷量q为

19、质量为m=0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为

的平行放置的导轨上，导轨的宽度

d=0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，磁感应强度B=2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？

解析：杆ab中的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上。当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin。

正确地画出两种情况下的受力图，由平衡条件列方程求解。

根据第一幅受力图列式如下：

，

。

；

解上述方程得：Imax=0.46 A。 根据第二幅受力图，得：

，

，。

；

解上述方程得：Imin=0.14 A。 答案：0.14 A≤I≤0.46 A 十一、质谱仪

1．质谱仪的作用及工作过程

质谱仪是利用电场和磁场控制电荷运动的精密仪器，它是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其结构如甲图所示，容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的带电粒子。经过S1和S2之间的电场加速，它们进入磁场将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫做质谱线，每一条谱线对应于一定的质量。从谱线的位置可以知道圆周的半径，如果再已知带电粒子的电荷量，就可以算出它的质量，这种仪器叫做质谱仪。

2．比荷的计算

如图乙所示，设飘入加速电场的带电粒子带电荷量为+q、质量为m，两板间电压为U、粒子出电场后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场。在加速电场中，由动能定理得

。粒子出电场时，速度。在匀强磁场中轨道半径

。所以粒子质量。若粒子电荷量q也未知，通

过质谱仪可以求出该粒子的比荷（电荷量与质量之比）

。