第三章 磁場(chǎng)

1、 磁 場(chǎng)一、本題共12小題；每小題3分，共36分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)正確選項(xiàng)，有的小題有多個(gè)正確選項(xiàng)，全部選對(duì)的得3分，選不全的得2分，有選錯(cuò)的或不答的得0分1宇宙空間中有大量的帶電粒子，以高速度射向地球，要是這些粒子進(jìn)入大氣層，會(huì)使空氣大量電離，也有的會(huì)射到動(dòng)植物上傷害地球上的生命，地磁場(chǎng)起到保護(hù)地球的作用，避免這些“天外來(lái)客”的傷害，這是因?yàn)?( ) A帶電粒子進(jìn)入地磁場(chǎng)后，減慢了速度，最終停止下來(lái)而不會(huì)進(jìn)入地球大氣層 B帶電粒子進(jìn)入地磁場(chǎng)后，運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而避開了地球而射出 C地磁場(chǎng)太弱，不能起到保護(hù)作用，實(shí)際起保護(hù)作用的是別的因素 D地磁場(chǎng)使帶電粒子失去電荷，

2、成為中性的、無(wú)害的粒子2在圖11-1中，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針的上方時(shí)，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)這一帶電粒子束可能是 ( ) A向右飛行的正離子束 B向左飛行的正離子束 C向右飛行的負(fù)離子束 D向左飛行的負(fù)離子束3兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b載有大小相等方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為Fl，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的磁場(chǎng)力的大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到磁場(chǎng)力大小變?yōu)?( )AF2 BF1F2 CFl+F2 D2FlF2 4通電矩形導(dǎo)線框abcd與無(wú)限長(zhǎng)通電導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向 如圖112所示，ad邊與MN平行，關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用，下 列敘述

3、正確的是 ( ) A線框有兩條邊所受的安培力方向相同 B線框有兩條邊所受的安培力大小相同 C整個(gè)線框有向里收縮的趨勢(shì) D導(dǎo)線MN向左微移各邊受力將變小，但合力不變5如圖11-3所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電 子流以初速v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)(不計(jì)重力)， 則磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是 ( ) ABv，豎直向上 BBv，水平向左 CBv,垂直紙面向里 DBv，垂直紙面向外6如圖11-4所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙絕緣桿上， 整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，現(xiàn)給滑環(huán)施以一個(gè)水平向 右的瞬時(shí)

4、沖量，使其由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情況可能是( ) A始終做勻速運(yùn)動(dòng) B始終做減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止于桿上 C先做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng) D先做減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)7如圖11-5所示，用絕緣細(xì)線懸掛的單擺，擺球帶正電，懸掛于O點(diǎn)，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，當(dāng)它擺過(guò)豎直線OC時(shí)，便進(jìn)入或離開一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于單擺擺動(dòng)平面，A、B點(diǎn)分別是最大振幅處，下列說(shuō)法正確的是 ( )AA點(diǎn)與B點(diǎn)處于同一水平面 B在A點(diǎn)和B點(diǎn)處線上的拉力大小相等 C單擺的振動(dòng)周期為 不變 D單擺向右或向左擺過(guò)D點(diǎn)處時(shí)，線上的拉力是相等的8一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)粒子先后垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入一個(gè)有理想邊界的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)區(qū)域，它們?cè)诖艌?chǎng)中

5、的運(yùn)動(dòng)軌跡完全相同，都是以圖116中的O 為圓心的半圓已知質(zhì)子與粒子的電量之比ql：q2=12，質(zhì)量之比 m1：m2=14，則以下說(shuō)法中正確的是 ( ) A它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能相等 B它們?cè)诖艌?chǎng)中所受到的向心力大小相等 C它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 D它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量大小相等9如圖11-7所示，正方形容器內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電子從孔a垂直于磁場(chǎng)沿ab方向射入容器中，其中一部分電子從c孔射出，另一部分從d孔射出已知容器內(nèi)是真空，則下列敘述正確的是 ( ) A從兩孔射出的電子速率之比c：d=21 B從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tctd=12 C從兩孔射出的電子在容器中加速度之

6、比ac:ad=12 D從兩孔射出的電子在容器中加速度之比ac：ad=2110如圖11-8所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電液 滴從靜止開始自A沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，阻力不計(jì)，以下說(shuō)法正確的是 ( )A液滴一定帶負(fù)電 B液滴在C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 C液滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒 D液滴將由B點(diǎn)返回A點(diǎn)11一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)與一不帶電的靜止粒子發(fā)生碰撞并合為一體碰撞后粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡將是圖11-9中的哪一種情況(實(shí)線表示原 軌跡、虛線表示碰撞后的軌跡?) ( )A甲 B乙 C丙 D丁12電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于

7、測(cè)量可導(dǎo)電液體(如污水)在管中的流量(在 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積)為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì) 是如圖11-10所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道其中空部分的長(zhǎng)、 寬、高分別為圖中的a、b、c流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接(圖中虛線)圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直前后兩面當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測(cè)得的電流值已知流體的電阻率為，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為 ( )A. B. C. D.答 題 卡題號(hào)l23456789101l12答案二、

8、實(shí)驗(yàn)題(5分×3=15分)13三個(gè)帶等量正電荷的粒子a、b、c(所受重力不計(jì))以相同的初動(dòng)能水平射入電磁場(chǎng)中， 軌跡如圖11-11所示，則可知它們的質(zhì)量ma、mb、mc由大到小的次序?yàn)?，入 射時(shí)的初動(dòng)量由小到大次序?yàn)?(設(shè)初動(dòng)量為 Pa、Pb、Pc )14如圖11-12所示，水平放置的A和B其中一個(gè)是電源，另一個(gè)是用電器，用環(huán)形裸導(dǎo)線連接，在環(huán)內(nèi)有一帶負(fù)電的粒子沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)，用電壓表測(cè)得a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)，則可判斷 是電源15如圖11-13所示，在虛線所示寬度范圍內(nèi)，用場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)可使以初速度0、垂直于電場(chǎng)方向入射的某種正離子偏轉(zhuǎn)角在同樣寬度范圍內(nèi)，若改用方向垂直于

9、紙面向 外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使該離子穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域偏轉(zhuǎn)角度也為，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 。三、本題共5小題；49分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。16(6分)如圖11-14所示，矩形線圈長(zhǎng)20cm，寬15cm，共200匝，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，對(duì)稱軸OO與磁場(chǎng)方向垂直，開始時(shí)線圈平面與磁感線平行，當(dāng)線圈中通 過(guò)的電流 I=5A時(shí)，線圈所受磁力矩多大?從圖示位置繞軸轉(zhuǎn)過(guò) =30°時(shí)，線圈所受力矩多大? 17(9分)一個(gè)質(zhì)量m=0.1g的小滑塊，帶有q =5×10-4C的

10、電荷放置在傾角=30°的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于B =0.5T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，如圖11-15所示，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，若斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開斜面，求：(1)小滑塊帶何種電荷?(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大?(3)該斜面長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)?18(12分)如圖11-16所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9.1×10-4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，C、D為垂直于磁場(chǎng)的同一平面內(nèi)的兩點(diǎn)，它們之間的距離l=0.05m今有一電子在此磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度的方向和磁場(chǎng)方向垂直且與CD間的夾角=30°問(wèn)：(1)電子在C點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力的方向

11、及大小如何?(2)若此電子在運(yùn)動(dòng)中后來(lái)又經(jīng)過(guò)了D點(diǎn)，則它的速度v應(yīng)是多大?(3)電子從C點(diǎn)到D點(diǎn)所用的時(shí)間是多少? (電子的質(zhì)量m=9.1×10-31kg，電子的電量e=1.6×10-19C)19(12分)如圖11-17所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)截 面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b 的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)棒a中通有垂直紙面 向里的恒定電流I時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體從噴口水平射出，液體落地點(diǎn)離噴口的水 平距離為s若液體的密度為，不計(jì)所有阻力，求： (1)活塞移動(dòng)的速度； (2)該裝置的功率； (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小20(10分)核聚變反應(yīng)需要幾百萬(wàn)度以上的高溫，為把高溫條件下高速運(yùn)動(dòng)的離子約束在小范圍內(nèi)，通常采用磁約束的方法如圖11-18所示，環(huán)狀勻強(qiáng)磁場(chǎng)圍成中空區(qū)域