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磁场典型习题例1、 做奥斯特实验时,把小磁针放在水平的通电直导线的下方,通电后发现小磁针不动,用手拨动一下小磁针,小磁针转动180o后静止不动,由此可知通电直导线放置情况是( )A东西向 B南北向 C正西南 D正西北解析:由于地球磁场的作用,小磁针静止时N极指向地球的北极,如果通电导线是南北方向放置的,则不论电流方向指向南还是指向北,小磁针静止时将偏离南北方向而指向东西方向,即磁针转动的角度接近900。如果通电导线是东西方向放置,通以由东向西的电流,则小磁针北极静止时仍然指向地理的北极;如果通以由西向东的电流,则小磁针静止时北极指向地理的南极。所以本题中的通电导线应东西方向放置,答案A是正确的。小试身手11、首先发现电流产生磁场的科学家是( )(A)牛顿 (B)阿基米德 (C)奥斯特 (D)伏特图15-172、如图15-17所示, 一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针的上方时, 磁针的S极向纸内偏转, 这一带电粒子束可能是 ( )(A) 向右飞行的正离子束 (B) 向左飞行的正离子束(C) 向右飞行的负离子束 (D) 向左飞行的负离子束例2、以下说法中,正确的是( )A磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B电流与电流的相互作用是通过电场产生的C磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D磁场和电场是同一种物质解析:答案: A 电流能产生磁场,在电流的周围就有磁场存在,不论是磁极与磁极间还是电流与电流间、磁极与电流间,都有相互作用的磁场力磁场是磁现象中的一种特殊物质,它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁场力的作用;而电场是电荷周围存在的一种特殊物质,其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用,它不会对放入静电场中的磁极产生力的作用,因此,磁场和电场是两种不同的物质,各自具有其本身的特点。小试身手21、关于磁感线的概念和性质,以下说法中正确的是( )(A)磁感线上各点的切线方向就是小磁针静止时北极的指向(B)磁场中任意两条磁感线有可能相交(C)铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是实际存在的磁感线(D)磁感线总是从磁体的N极发出终止于磁体的S极2、在图15-18中,已知下列各图中的电流方向,请画出相应的磁力线。图15-18例3、已知电流磁场的磁感应线方向或N、S极方向,请在图15-19上标出电流方向。图15-19解析:根据安培定则,各图中的电流方向如图15-20所示。图15-20小试身手3图15-21i图15-221、如图15-21所示的电路中,当开关S断开时,螺线管中的小磁针的N极指向如图所示,当开关S闭合后,试确定小磁针的N 极指向。2、电视机显象管的偏转线圈示意图15-22,此时电流方向如图所示。试画出线圈中心的磁场方向。图15-23例4、试用电流的磁场及磁场对电流的作用力的原理,证明通有同向电流的导线相互吸引,通有异向电流的导线相互推斥力。解析:如图15-23所示,研究对的磁场力:(1)根据安培定则画出电流在导线处产生的磁场分布图;(2)根据左手定则可知通电导线受到的磁场力是向左的;(3)根据牛顿第三定律,可知通电导线受到的磁场力是向左的,即通有同向电流的平行导线相互吸引。同理可得通有异向电流的平行导线是相互推斥的。小试身手41、关于安培力的说法中正确的是( ) A. 通电导线在磁场中一定受安培力的作用 B. 安培力的大小与磁感应强度成正比,与电流成正比,而与其他量无关图15-24 C. 安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面D. 安培力的方向不一定垂直于通电直导线2、一根长直导线穿过载流金属环中心且垂直与金属环的平面,导线和环中的电流方向如图15-24所示,那么金属环受的力:( ) A.等于零 B.沿着环半径向外C.向左 D.向右图15-253、如图15-25所示,质量为的导体棒AB静止在水平导轨上,导轨宽度为,已知电源的电动势为,内阻为,导体棒的电阻为,其余接触电阻不计,磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为,磁感应强度为,求轨道对导体棒的支持力和摩擦力。例5、画出下图15-26-1中通电导线棒ab所受的磁场力的方向。(图中箭头方向为磁感线的方向)图15-26-1解析:题目所给出的图是立体图。如果直接把ab棒受到的力画在立体用上则较为抽象为了直观。一般都画成平面图。对图中的各图从外向内看的正视平面图如下图所示(此时导体ab是一个横截面图)。再用左手定则判定磁场力的方向:伸开左手,使拇指与四指垂直。让磁感线垂直穿过掌心,且同时让四指与电流方向一致,则拇指的方向就是磁场力F的方向,如下图15-26-2所示:小试身手51、关于磁感强度下列说法中正确的是( ) A、由B=F/IL知,磁场中某点的磁感强度的大小与IL的乘积成反比,与F成正比B、无论I的方向如何都可由B=F/IL求磁感强度的大小C、磁场中某处磁感强度方向与通电导线在该处的安培力的方向相同D、磁场中某点的磁感强度大小是由磁场本身因素决定的,而与有无检验电流无关2磁感应强度单位是特斯拉,1特斯拉相当于( ) A、1kg/As2 B、 1kgm/As2 C、1kgm2/s2 D、1kgm2/As23、一根导线长02m,通以3A的电流,在磁场中某处受到的最大的磁场力是6102N,则该处的磁感应强度B的大小是_T如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的B的大小是_T 例6、电流表中蹄形磁铁和铁芯问的磁场是均匀地辐向分布,当线圈中通以恒定电流时,线圈将发生转动,电流表的指针也随着偏转,最后停在某一偏角位置上,则在偏转过程中随着偏转角度的增大 ( ) A线圈受到的安培力的力矩将逐渐增大B线圈受到的安培力的力矩将逐渐减小C线圈受到的安培力的力矩不变D电流表中螺旋弹簧所产生的阻碍线圈转动的力矩将逐渐增大解析:答案:CD。此题易错选A由于电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布,因此无论线圈转动到什么位置,线圈平面总与磁场方向平行,所受安培力的大小不变,磁力矩大小也不变电流表工作时,安培力产生的力矩和螺旋弹簧产生的力矩相平衡,即:nBIS=k电表的灵敏度可以表示为/I=nBS/k,可见,提高电流表的灵敏度可以:增加线圈的匝数;增强磁感应强度;增大线圈的面积;减小k值。小试身手61如下图15-27所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行,线圈中电流方向如图,当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转动起来( ) A. 方向沿x轴的恒定磁场图15-27B. 方向沿y轴的恒定磁场C. 方向沿z轴的恒定磁场D. 方向沿z轴的变化磁场2如图15-28所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m、m的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知( ) 图15-28 A、B方向垂直纸面向里,大小为(m-m)g/NI LB、B的方向垂直纸面向里,大小为mg/2NI LC、B的方向垂直纸面向外,大小为(m-m)g/NI L D、B的方向垂直纸面向外,大小为mg/2NI L例7、电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是:( )A只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B如果把+q改为一q,且速度反向大小不变则洛伦兹力的大小,方向均不变C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子只受到洛伦兹力作用下运动的动能、动量均不变解析:正确答案是B洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关,如当粒子速度与磁场垂直时当粒子速度与磁场平行时F=O。另洛伦萤力是矢量,方向不同,两矢量也不同。A选项错。+q改为一q且速度反向时所形成的电流方向与原+q运动形成的电流方向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由知大小不变,B选项正确。电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角C选项错。洛伦效力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功。粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使动量的方向不断改变。D选项错。 小试身手7图15-321、如图15-32所示,一阴极射线管,左侧不断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向弯曲,则( )A导线中的电流从A到BB导线中的电流从B到A C若要使电子束的径迹向上弯曲,可以改变AB中的电流方向来实现D电子束的径迹与AB 中的电流方向无关2、关于带电粒子所受洛伦兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系,下列说法正确的是( )(A)f、B、v三者必定均相互垂直 (B)f必定垂直于B、v,但B不一定垂直v(C)B必定垂直于f、v,但f不一定垂直于v (D)v必定垂直于f、B,但f不一定垂直于B图15-333、如图15-33所示是磁场B、负电荷速度v和磁场对运动电荷作用力f三者方向的相互关系图,其中正确的是(B、f和v两两垂直)( ) 图15-344、如图15-34所示,质量为m,带电量为q的小球,在倾角为 的光滑斜面上由静止开始下滑,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零,问:(1)小球带电性质如何?(2)此时小球下滑的速度和位移分别是多大?例8、有一圆形边界的匀强磁场区域,一束质子流以不同的速率,由圆周上的同一点,沿半径方向射入磁场,质子在磁场中( ) 图15-35A 路程长的运动时间长 B速率小的运动时间短C偏转角度大的运动时间长 D运动的时间有可能无限长解析: 质子在圆形磁场中走过一段圆弧后离开圆形磁场区域,如图15-35所示,由几何关系可知ABO四点共圆,tan=R/r=BqR/mv,质子在磁场中运动的时间为t=2T/2=T/,由于周期不变,所以在磁场中的运动时间与成正比当质子的速度较小时,对应的较大,即运动时间较长;粒子偏转角度大时对应的运动时间也长,由于质子最终将离开圆形磁场,所以在磁场中运动的时间不可能无限长,本题的正确选项是C。小试身手81、粒子()和氘核()垂直于磁感线方向进入同一匀强磁场中,它们作匀速圆周运动的半径相同,其原因可能是它们 ( ) A 进入磁场的初速度相同 B.进入磁场的初动能相同C入磁场的初动量相
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