有關(guān)地磁場類問題集錦

有關(guān)地磁場類問題集錦1.十九世紀(jì)二十年代，以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識到：溫度差會引起電流。安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與反面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場是繞地球的環(huán)形電流引起的，那么該假設(shè)中的電流的方向是()A.由西向東垂直磁子午線 B.由東向西垂直磁子午線；C.由南向北沿磁子午線方向 D.由赤道向兩極沿磁子午線方向注：磁子午線是地球磁場N極與S極在地球外表的連線2.20世紀(jì)50時(shí)年代，科學(xué)家提出了地磁場的“電磁感應(yīng)學(xué)說”，認(rèn)為當(dāng)太陽強(qiáng)烈活動(dòng)影響地球而引起磁暴時(shí)，磁暴在外地核中感應(yīng)產(chǎn)生衰減時(shí)間較長的電流，此電流產(chǎn)生了地磁場。連續(xù)的磁暴作用可維持地磁場。那么外地核中的電流方向?yàn)椤驳卮艌鯪極與S極在地球外表的連線稱為磁子午線〕〔〕A.垂直磁子午線由西向東B垂直磁子午線由東向西C.沿磁子午線由南向北D沿磁子午線由北向南３.根據(jù)安培假設(shè)的思想，認(rèn)為磁場是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，這種思想如果對地磁場也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此可斷定地球應(yīng)該〔〕A.帶負(fù)電Ｂ帶正電C.不帶電Ｄ無法確定4.一根沿東西方向的水平導(dǎo)線，在赤道上空自由下落的過程中，導(dǎo)線上各點(diǎn)的電勢〔〕A.東端最高B.西端最高C.中點(diǎn)最高D.各點(diǎn)一樣高5.在赤道附近有一豎直向下的勻強(qiáng)電場，在此區(qū)域內(nèi)有一根沿東西方向放置的直導(dǎo)體棒，由水平位置自靜止落下，不計(jì)空氣阻力，那么導(dǎo)體棒兩端落地的先后關(guān)系是〔〕Ａ.東端先落地Ｂ.西端先落地Ｃ.兩端同時(shí)落地Ｄ.無法確定6.在赤道上，地磁場可以看作是沿南北方向并且與地面平行的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度是5×10－5Ｔ.如果赤道上有一條沿東西方向的直導(dǎo)線，長40ｍ，載有20Ａ的電流，地磁場對這根導(dǎo)線的作用力大小是〔〕Ａ.4×10－8ＮＢ.2.5×10－5ＮＣ.9×10－4ＮＤ.4×10－2Ｎ7.關(guān)于磁通量的說法中，正確的選項(xiàng)是〔〕A.穿過一個(gè)面的磁通量等于磁感強(qiáng)度和該面面積的乘積B.在勻強(qiáng)磁場中，穿過某平面的磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與該面面積的乘積圖1C.穿過一個(gè)面的磁通量就是穿過該面的磁感線條數(shù)圖1D.地磁場穿過地球外表的磁通量為零。8.為了利用海洋資源，海洋工作者有時(shí)根據(jù)水流切割地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢來測量海水的流速。假設(shè)海洋某處地磁場豎直分量為B=0.5×10－4T，水流是南北流向，如圖1所示，將兩電極豎直插入此處海水中，且保持兩電極的連線垂直水流方向。假設(shè)兩電極相距L=20m，與兩電極相連的靈敏電壓表讀數(shù)為U=0.2mV，那么海水的流速大小為〔〕 A.10m/s B.0.2m/s C.5m/s D西南Ｓ西南Ｓ北Ｎ東圖2A.導(dǎo)線南北放置，通有向北的電流B.導(dǎo)線南北放置，通有向南的電流C.導(dǎo)線東西放置，通有向西的電流D.導(dǎo)線東西放置，通有向東的電流10.歐姆在探索通過導(dǎo)體的電流和電壓、電阻關(guān)系時(shí)，因無電源和電流表，他利用金屬在冷水和熱水中產(chǎn)生電動(dòng)勢代替電源，用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電源，具體做法是：在地磁場作用下處于水平靜止的小磁針上方，平行于小磁針?biāo)椒胖靡恢睂?dǎo)線，當(dāng)該導(dǎo)線中通有電流時(shí)，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過該導(dǎo)線電流為I時(shí)，小磁針偏轉(zhuǎn)了30o，問當(dāng)他發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了60o，通過該直導(dǎo)線的電流為〔直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比〕：〔〕A.2IB.3IC.ID.無法確定11.一根電纜埋藏在一堵南北走向的墻里，在墻的西側(cè)處，當(dāng)放一指南針時(shí)，其指向剛好比原來旋轉(zhuǎn)１８０o，由此可以斷定，這里電纜中電流的方向?yàn)椤病矨.可能是向北Ｂ.可能是豎直向下C.可能是向南Ｄ.可能是豎直向上12.在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使實(shí)驗(yàn)方便且效果明顯，通電直導(dǎo)線應(yīng)〔〕A.平行于南北方向，位于小磁針上方B.平行于東西方向，位于小磁針上方C.平行于東南方向，位于小磁針下方D.平行于西南方向，位于小磁針下方圖313.如.圖3為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下。飛機(jī)在我國上空勻速巡航。機(jī)翼保持水平，飛行高度不變。由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差，設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為U1，右方機(jī)翼末端處的電勢力U2?！病硤D3A.假設(shè)飛機(jī)從西往東飛，U1比U2高B.假設(shè)飛機(jī)從東往西飛，U2比U1高C.假設(shè)飛機(jī)從南往北飛，U1比U2高D.假設(shè)飛機(jī)從北往南飛，U2比U1高B圖414.一直升飛機(jī)停在南半球的地磁極上空。該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直升飛機(jī)螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖4所示。如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用εB圖4A.ε＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢B.ε＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C.ε＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D.ε＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢15.假設(shè)將指南針移到地球球心處，那么指南針的指向：〔〕A.由于地球球心處無磁場，故指南針自由靜止方向不確定B.根據(jù)“同名磁極相斥，異名磁極相吸”可判定指南針N極指向地球北極附近C.根據(jù)“小磁針N極受力方向沿該處磁場方向”可判定N極指向地球南極附近D.地球?qū)χ改厢樛ㄟ^地磁場作用，但指南針對地球不產(chǎn)生磁場作用16.磁性是物質(zhì)的一種普遍屬性，大到宇宙中的星球，小到電子、質(zhì)子等微觀粒子幾乎都會呈現(xiàn)出磁性。地球就是一個(gè)巨大的磁體，其外表附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為，甚至一些生物體內(nèi)也會含著微量強(qiáng)磁性物質(zhì)如。研究說明：鴿子正是利用體內(nèi)所含有微量強(qiáng)磁性物質(zhì)在地磁場中所受的作用來幫助區(qū)分方向的。如果在鴿子的身上縛一塊永磁體材料，且其附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度比地磁場更強(qiáng)，那么〔〕A.鴿子仍能區(qū)分方向B.鴿子更容易區(qū)分方向C.鴿子會迷失方向D.不能確定鴿子是否會迷失方向17.具有金屬外殼的人造地球衛(wèi)星，在環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)〔〕A.如果衛(wèi)星沿著地球的經(jīng)線繞地球運(yùn)動(dòng)，那么在通過地磁場兩極上空時(shí)，衛(wèi)星的外表將產(chǎn)生感應(yīng)電流；B.如果衛(wèi)星的運(yùn)行軌道經(jīng)過泰國曼谷和日本東京的上空，那么它的外表不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；C.如果衛(wèi)星在地球同步軌道上運(yùn)行，它的外表不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；D.如果衛(wèi)星外表產(chǎn)生了感應(yīng)電流，它的機(jī)械能將減小，軌道半徑減小，運(yùn)行速率減小。18.從太陽或其它星體上放射出的宇宙射線中都含有大量的高能帶電粒子，這些高能帶電粒子到達(dá)地球會對地球上的生命帶來危害，但是由于地球周圍存在地磁場，地磁場能改變宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，對地球上的生命起到保護(hù)作用，如圖5所示，那么〔〕圖5A.地磁場對宇宙射線的阻擋作用各處都相同圖5B.地磁場對垂直射向地球外表的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極最強(qiáng)，赤道附近最弱C.地磁場對垂直射向地球外表的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極最弱，赤道附近最強(qiáng)D.地磁場會使沿地球赤道平面內(nèi)射來的宇宙射線中的帶電粒子向兩極偏轉(zhuǎn)19.一架飛機(jī)以300ｍ／ｓ的速度在某處沿水平方向飛行，該處地磁場的豎直分量時(shí)為2×10－5Ｔ，飛機(jī)機(jī)翼總長度為20ｍ，機(jī)翼兩端間的感應(yīng)電動(dòng)勢為_________Ｖ.20.某地地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ的水平分量，豎直分量。求：〔１〕地磁場Ｂ的大小及它與水平方向的夾角；〔２〕在水平面內(nèi)的面積內(nèi)地磁場的磁通量φ。21.南半球某地的磁場為4×10-5T，磁場方向與水面成30°，一條東西方向水平放置的均勻?qū)w棒長0.5m，將它以2m/s的初速度向北水平拋出，那么在拋出后末，棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢為。圖622.圖6為上海某校操場上，兩同學(xué)相距L為10m左右，在東偏北、西偏南11o的沿垂直于地磁場方向的兩個(gè)位置上，面對面將一并聯(lián)銅芯雙絞線，像甩跳繩一樣搖動(dòng)，并將線的兩端分別接在靈敏電流計(jì)上，雙絞線并聯(lián)后的電阻R約為2Ω，繩搖動(dòng)的頻率配合節(jié)拍器的節(jié)奏，保持在頻率為2Hz左右。如果同學(xué)搖動(dòng)繩子的最大圓半徑h約為1m，電流計(jì)讀數(shù)的最大值I約為3mA，圖6〔1〕試估算地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)量級為————；數(shù)學(xué)表達(dá)式B=——?！灿蒖、I、L、f、h等量表示〕〔２〕將兩人站立的位置，改為與剛剛方向垂直和兩點(diǎn)上，那么電流計(jì)讀數(shù)約為_________。23.由于國際空間站的運(yùn)行軌道上各處的地磁場強(qiáng)弱及方向均有所不同，所以在運(yùn)行過程中，穿過其外殼的地磁場的磁通量將不斷變化，這樣將會導(dǎo)致_____現(xiàn)象發(fā)生，從而消耗國際空間站的能量。為了減少這消耗，國際空間站的外殼材料的電阻率應(yīng)盡可能____〔填“大”或“小”〕一些。θ北θ北東南北西東圖725.地磁場的水平分量為Ｂe，利用這一值可以測定某一弱磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖7所示的通電線圈中央一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)方法：①先將未通電線圈平面沿南北方向放置，中央放一枚小磁針，下面有量角器，此時(shí)磁針Ｎ極指向北方；②給線圈通電，此時(shí)小磁針Ｎ極指向北偏東θ角后靜止。由此可以知道線圈中電流方向〔自東向西看〕是______〔填“順”或“反”〕時(shí)針方向的，線圈中央的磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ=_________.26.據(jù)報(bào)道，1992年7月，美國“阿特蘭蒂斯”號航天飛機(jī)進(jìn)行了一項(xiàng)衛(wèi)星懸繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)取得了局部成功，航天飛機(jī)在地球赤道上空離地面約300㎞處由東向西飛行，相對地面速度大約，從航天飛機(jī)上向地心方向發(fā)射一顆衛(wèi)星，攜帶一根長20㎞、電阻為800Ω的金屬懸繩，使這根懸繩與地磁場垂直，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。假定這一范圍內(nèi)的地磁場是均勻的，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，且認(rèn)為懸繩上各點(diǎn)的切割速度和航天飛機(jī)的速度相同，根據(jù)理論設(shè)計(jì)，通過電離層的作用，懸繩可產(chǎn)生3A的電流。試求：〔1〕金屬懸繩中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢；〔2〕懸繩兩端的電壓；〔3〕航天飛機(jī)繞地球運(yùn)行一圈懸繩輸出的電能〔地球半徑為6400㎞〕南北abcd圖827.一個(gè)電阻為R的長方形線圈abcd沿著磁針?biāo)傅哪媳狈较蚱椒旁诒卑肭虻囊粋€(gè)水平桌面上，ab=L1,bc=L2,如圖8所示。現(xiàn)突然將線圈翻轉(zhuǎn)1800，使ab與dc互換位置，用沖擊電流計(jì)測得導(dǎo)線中流過的電量為Q1。然后維持ad南北abcd圖828.在電子顯像管內(nèi)部，由熾熱的燈絲上發(fā)射出的電子在經(jīng)過一定的電壓加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場區(qū)域，最后打到熒光屏上，當(dāng)所加的偏轉(zhuǎn)磁場的磁感強(qiáng)度為0時(shí)，電子應(yīng)沿直線運(yùn)動(dòng)打在熒光屏的正中心位置。但由于地磁場對帶電粒子運(yùn)動(dòng)的影響，會出現(xiàn)在未加偏轉(zhuǎn)磁場時(shí)電子束偏離直線運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，所以在精密測量儀器的顯像管中常需要在顯像管的外部采取磁屏蔽措施以消除地磁場對電子運(yùn)動(dòng)的影響。電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從熾熱燈絲發(fā)射出的電子〔可視為初速度為0〕經(jīng)過電壓為U的電場加速后，沿水平方向由南向北運(yùn)動(dòng)。假設(shè)不采取磁屏蔽措施，且地磁場磁感強(qiáng)度的豎直向下分量的大小為B，地磁場對電子在加速過程中的影響可忽略不計(jì)。在未加偏轉(zhuǎn)磁場的情況下，〔1〕試判斷電子束將偏向什么方向；〔2〕求電子在地磁場中運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；〔3〕假設(shè)加速電場邊緣到熒光屏的距離為，求在地磁場的作用下使到達(dá)熒光屏的電子在熒光屏上偏移的距離。參考答案：1.B.地磁場的N極在地球的南極附近，S極在地球的北極附近，將地球看作一通電螺線圈，由安培定那么知電流的方向應(yīng)與磁子午線垂直。2.B.同上。3.A.由安培定那么知電流的方向應(yīng)自東向西，而地球的自轉(zhuǎn)方向自西向東，那么地球帶負(fù)電。4.A.赤道上空地磁場方向水平指向北方，當(dāng)導(dǎo)線下落時(shí)，由左手定那么可判定導(dǎo)線內(nèi)的自由電子受到指西端的洛侖茲力，電子聚集到導(dǎo)線西端，而導(dǎo)線東端因失去電子而帶正電，因而導(dǎo)線東端電勢最高，西端最低。5.A.由上題知導(dǎo)線東端帶正電，西端帶負(fù)電，因而東端受到向下電場力，西端受到向上的電場力，故導(dǎo)線東端先落地。6.D.利用公式F=BIL計(jì)算。7.C、D.地球外表是閉合曲面，穿進(jìn)它的磁感線又全部從另一面穿出，故磁通量為零。8.B.海水沿南北流動(dòng)時(shí)，等效長為L的導(dǎo)線切割地磁場，利用公式E=BLV可求出結(jié)果。9.B.小磁針靜止時(shí)，N極應(yīng)指向地磁場與直線電流合磁場的方向，由安培定那么知B正確。10.B.小磁針N極指向合磁場的方向，那么直線電流的磁場與地磁場的水平分量之間的關(guān)系為，利用上兩式得：，而直線電流的磁場與其電流成正比，故答案B正確。11.D.在地磁場作用下，小磁針靜止時(shí)N極指向北方，現(xiàn)改變N極指向南方，說明直線電流產(chǎn)生的磁場在小磁針?biāo)谔幍姆较驊?yīng)是指向南方，由安培定那么可知電纜中應(yīng)有豎直向上的電流，即選D。12.A.奧斯特實(shí)驗(yàn)中，通電導(dǎo)線應(yīng)南北放置，這樣小磁針的偏轉(zhuǎn)即是由通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁引起，而不是由地磁場引起。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電勢上下。15.C.地球內(nèi)部地磁場的方向是由地理的北極指向南極，故C正確。16.C.鴿子體內(nèi)的磁性材料會受到永磁體的作用，而沒有確定的受力方向。17.A、C.在選項(xiàng)A、B中，因地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，穿過衛(wèi)星的磁通量都會發(fā)生變化，衛(wèi)星外表都將產(chǎn)生感應(yīng)電流。選項(xiàng)C中，地球同步衛(wèi)星軌道在赤道的上方，地磁場的強(qiáng)弱不變，穿過衛(wèi)星的磁通量不變，衛(wèi)星的外表不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。選項(xiàng)D中，如果衛(wèi)星的外表產(chǎn)生了感應(yīng)電流，它的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由圓周運(yùn)動(dòng)及萬有引力的相關(guān)知識可知它的軌道半徑逐漸減小，運(yùn)行速率逐漸增大。18.C.垂直射向地球的宇宙射線，在地球的南北兩極處，其運(yùn)動(dòng)方向與地磁場的方向根本平行，所受的洛侖茲力很小，故幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；而在赤道上空時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向與地磁場垂直，所受洛侖茲力最大，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)程度最大。.用公式計(jì)算20.解析：〔1〕磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，那么根據(jù)平行四邊形法那么B與水平方向的夾角〔即磁偏角〕〔2〕題中地磁場與水平面不垂直，取其與水平面垂直的BY分量，故磁通量為：21.解析：均勻?qū)w棒拋出后，只有重力作用，故作平拋運(yùn)動(dòng)。把平拋運(yùn)動(dòng)分解在兩個(gè)方向，求出末的速度大小的方向，然后確定切割方向與地磁場的夾角，再由求出感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。得θ=60°