高二物理第三章練習(xí)題

第三章磁場[知識重點提示]1.磁極、電流四周存在磁場，1820年，丹麥物理學(xué)家第一經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體周圍存在；磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，都是經(jīng)過發(fā)生的。磁感覺強度是描繪磁場強弱及方向的物理量①磁場方向規(guī)定為：小磁針時所指的方向（或小磁針N極遇到的磁場力的方向）為該點磁感覺強度的方向，簡稱為磁場的方向②把一小段通電導(dǎo)線放在磁場中某處時，該導(dǎo)線所受磁場力F與其長度與電流強度IL的乘積（電流元）的比值定義為磁感覺強度的大小，即B=，B的單位特斯拉，簡稱，符號。③磁感覺強度的大小及方向是由磁場自己決定的。因此B與安培力F，與IL的成積，注意：磁場方向與通電導(dǎo)體遇到的安培力方向垂直。3．磁感線能夠形象地描繪磁場的強弱和方向：磁感線上任一點的就是該點的磁場方向，磁感線越密處磁場越。勻強磁場的磁感覺線是等的直線。4．電流方向與其產(chǎn)生的磁場方向間的關(guān)系可由安培定章（又叫右手螺旋定章）判斷①直線電流的磁場方向判斷方法為：讓挺直的拇指所指的方向與方向一致，曲折的四指所指的方向就是圍繞的方向。②環(huán)形電流（或通電螺線管）的磁場方向判斷方法為：讓右手曲折的四指所指的方向與環(huán)形電流（或通電螺線管中電流）的方向一致，挺直的拇指所指的方向就是環(huán)形電流軸線上（或通電螺線管內(nèi)部）的方向。通電螺線管的磁場等效于一條形磁鐵的磁場，拇指所指的是等效條形磁鐵的極③方法提示:不論是直線電流的磁場仍是通電螺旋管的磁場，判斷都用右手螺旋定章，電流的方向與該電流產(chǎn)生的磁場方向跟右螺旋中拇指與四指的關(guān)系相對應(yīng)，簡記為“直對直，彎對彎”5．在磁感覺強度為B的勻強磁場中，有一面積為S的平面與磁場，我們把B與S的乘積叫穿過這個面的磁通量（又叫磁通），用￠表示，￠=，￠的單位韋伯，簡稱，符號。6．我們把通電導(dǎo)線在磁場中遇到的磁場力稱為①實考證明：電流方向與磁場方向時受安培力最大，電流方向與磁場方向時不受安培力作用。②安培力的方向可由左手定章判斷：張開左手，使拇指與其他四指，并都與手掌，讓從掌心進入，并使四指指向的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線所受安培力的方向③垂直于磁場擱置，長為L的一段導(dǎo)線，經(jīng)過電流為I時，它所受的安培力大小F=。不論通電導(dǎo)線能否垂直于磁場擱置，安培力的方向必定同時垂直于電流方向和磁場方向（即垂直B、I決定的平面）.7．我們把運動電荷在磁場中遇到的磁場力稱為①實考證明：運動電荷的速度方向與磁場方向時受洛侖茲力最大，運動電荷的速度方向與磁場方向時不受洛侖茲力作用②洛侖茲力的方向亦由左手定章判斷：張開左手，使拇指與其他四指相互垂直，并都與手掌共面，讓從掌心進入，并使四指指向的方向（即正電荷的運動方向，負電荷運動的反方向），這時拇指所指的方向就是運動電荷所受洛侖茲力的方向③電荷量為q的粒子以速度v運動時，假如速度方向與磁場方向垂直，則粒子所受洛侖茲力F=。不論速度能否與磁場方向垂直，洛侖茲力方向必定同時于速度方向和磁場方向（即垂直V、B決定的平面）,因此洛侖茲力對帶電粒子必定不做功.8．電流與電流之間也有磁場力的作用：同向電流之間相，逆向電流之間相，當(dāng)兩個電流不平行時，它們間的磁場力將使它們的電流方向趨勢相同9垂直入射到勻強磁場中的帶電粒子（不計粒子重力），只在洛侖茲力作用下將在垂直于磁場的平面內(nèi)做運動，半徑R=，周期T=，周期與入射速度沒關(guān)；回旋加快器中高頻交變電壓的周期粒子在磁場B中的盤旋周期，若D型盒半徑為R，則粒子（q,m）的出射動能Ek=，粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)總時間t=(電壓U)[嫻熟掌握題例]1．條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流.導(dǎo)線中通電后與通電前對比較，磁鐵對桌面的壓力（填增大、減小或不變），桌面對磁鐵的摩擦（填增大、減小或不變）2．兩條直導(dǎo)線相互垂直，但相隔一個小距離，此中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動．當(dāng)電流按圖所示的方向通入兩條導(dǎo)線時，CD導(dǎo)線將（填順時針或逆時針）轉(zhuǎn)動，同時（填湊近或離開）導(dǎo)線AB.3.一根導(dǎo)線長0.2m，經(jīng)過3A的電流，垂直放入磁場中某處遇到的磁場力是6×10－2N，則該處的磁感覺強度B的大小為T，假如長度和電流都減小一半，則該處的磁感覺強度的大小為T。拿走導(dǎo)線，該處的磁感覺強度的大小為T4．如下圖，一束帶電粒子沿水平方向平行飛過小磁針上方時，磁針的S極向紙外偏轉(zhuǎn)，這一帶電粒子束可能是：向飛翔的粒子或向飛行的粒子5．如下圖，彈簧秤下掛一條形磁鐵，此中條形磁鐵N極的一部分位于未通電的螺線管內(nèi)，若將a接電源正極，b接負極，彈簧秤示數(shù)（增大或減小）2的閉合金屬圓環(huán)處于磁感覺強度B=T的勻強磁場中，6．面積S=0.5m當(dāng)磁場與環(huán)面垂直時，穿過環(huán)面的磁通量是；當(dāng)磁場與環(huán)面平行時，穿過環(huán)面的磁通量是；當(dāng)金屬圓環(huán)轉(zhuǎn)過180°與環(huán)面又垂直時，穿過環(huán)面的磁通量大小是，相關(guān)于初地點，磁通量變化量的大小為。如下圖，用細彈簧組成一閉合電路，中央放有一條形磁鐵，當(dāng)彈簧縮短時，穿過電路的磁通量Φ（增大或減小）8．一個帶電微粒在圖示的正交勻強電場和勻強磁場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動.則該帶電微粒必定帶_____，旋轉(zhuǎn)方向為_____.若已知圓半徑為r，電場強度為E，磁感覺強度為B，則線速度為_____(重力加快度為g).9．如圖表示放在勻強磁場里通電直導(dǎo)線的幾種狀況．標(biāo)出圖中各樣狀況下導(dǎo)線所受安培力的方向．10．如下圖，在傾角為α的圓滑金屬斜軌上，有一通有電流

I、長為

L、質(zhì)量為

m的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒與斜軌垂直.求：①欲使棒靜止在斜軌上，所加勻強磁場的磁感覺強度②欲使棒靜止在斜軌上，且對斜軌無壓力，所加勻強磁場

B的最小值為多少？方向怎樣？B的大小為多少？方向怎樣？a如下圖，為實驗用磁流體發(fā)電機表示圖，此中兩極板間距離d20cm，勻強磁場磁感覺強度B0.5T。若接入額定功率P100W的燈泡，恰巧正常發(fā)光，燈泡正常發(fā)光時的電阻R100，不計發(fā)電機內(nèi)阻。求：①等離子體的流速V②若等離子體均為一價離子，則每秒有多少個離子打在極板上12．如下圖，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感覺強度為B，寬度為d的勻強磁場中，穿透磁場時速度方向與電子本來入射方向的夾角是300v求：①電子的質(zhì)量×②穿透磁場的時間×300×v××BO13．一個帶電粒子兩次以相同的垂直于場線的初速度v0分別穿越勻強電場區(qū)和勻強磁場區(qū)，場區(qū)的寬度均為L，偏轉(zhuǎn)角度均為α.求：電場強度E與磁感覺強度B的比值14.如圖直線

MN上方有磁感覺強度為

B的勻強磁場。正、負電子同時從同一點

O以與

MN成300角的相同速度

v射入磁場（電子質(zhì)量為

m，電荷為

e）.求：它們從磁場中射出時出射點相距多遠？射出的時間差是多少？15.如下圖，半徑為r的圓形地區(qū)內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強磁場，磁感覺強度為現(xiàn)有一帶電離子（不計重力）從A以速度v沿圓形地區(qū)的直徑射入磁場，已知離子從C點射出磁場的方向與入射方向間的夾角為60o.求：①該離子帶何種電荷；②該離子的電荷量與質(zhì)量之比q/m

B。16．如下圖，勻強電場方向水平向右，勻強磁場方向垂直紙面向里，質(zhì)量為q的粒子以速度v與磁場垂直，與電場成45°角射入恰能做勻速直線運動g）．求：磁感覺強度B的大?。?/p>

m，帶電量為（重力加快度為17．如下圖，質(zhì)量為0.1g的小物塊，帶有5×10－4C的電荷量，放在傾角為θ=30°的絕緣圓滑斜面上，整個斜面置于的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里。物塊由靜止開動下滑，滑到某一地點時，物塊開始離2開斜面（設(shè)斜面足夠長，g取10m/s），②物塊走開斜面時的速度為③物塊在斜面上滑行的最大距離里的勻強磁場，磁感覺強度為B，在X軸上有一點M，離O點距離為十q的粒子，使其從靜止開始開釋后能經(jīng)過M點．假如把此粒子放在足什么關(guān)系？（重力忽視不計）(g=10m/s2).18．質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直擱置的絕緣桿上，球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ。勻強電場和勻強磁場的方向如下圖，電場強度為E，磁感覺強度為B。小球由靜止開釋后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長，電場和磁場范圍也足夠大.求：小球在運動過程中的最大加快度和最大速度19．用一根長L=0.8m的輕繩，吊一質(zhì)量為m=1.0g的帶電小球，放在磁感覺強度B=，方向如下圖的勻強磁場中，把小球拉到懸點的右端，輕繩恰巧水平拉直，將小球由靜止開釋，小球便在垂直于磁場的豎直平面內(nèi)擺動，當(dāng)小球第一次擺到低點時，懸線的拉力恰巧為零試問：小球帶何種電荷？電量為多少？當(dāng)小球第二次經(jīng)過最低點時，懸線對小球的拉力多大？20．如下圖，在X軸上方有指向-Y方向的勻強電場，場強為

E；在X軸下方有垂直紙面向L．現(xiàn)有一帶電量為軸上，其坐標(biāo)應(yīng)滿21．如圖，真空室內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感覺強度的大小B=，磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離l16cm處，有一個點狀的放射源S，它向各個方向發(fā)射粒子，粒子的速度都是v3106m/s，已知粒子的電荷與質(zhì)量之比q5.0107C/kg，現(xiàn)只考粒子，求：ab上被m慮在圖紙平面中運動的粒子打中的地區(qū)的長度。ab·、N、P為很長的平行界限面，M、N與M、P間距分別為L、S1L2，此間分別有磁感覺強度為B1和B2的勻強磁場區(qū)，Ⅰ和Ⅱ磁場方向垂直紙面向里，B1B2，有一帶正電粒子的電量為q，質(zhì)量為m，以大小為v的速度垂直界限N及磁場方向射入MN間的磁場地區(qū)，議論粒子初速度v應(yīng)知足什么條件才可穿過兩個磁場地區(qū)（不計粒子的重力）。23．（08天津）在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第Ⅳ象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強磁場，磁感覺強度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的N點與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，如下圖。不計粒子重力，求（1）M、N兩點間的電勢差UMN；（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑r；（3）粒子從M點運動到P點的總時間t。24．（08寧夏理綜）如下圖，在xOy平面的第一象限有一勻強電場，電場的方向平行于y軸向下.在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強磁場，磁感覺強度的大小為B，方向垂直于紙面向外.有一質(zhì)量為m，帶有電荷量+q的質(zhì)點由電場左邊平行于x軸射入電場。質(zhì)點抵達x軸上A點時，速度方向與x軸的夾角為，A點與原點O的距離為d。接著，質(zhì)點進入磁場，并垂直于OC飛離磁場。不計重力影響。若OC與x軸的夾角也為，求1）粒子在磁場中運動速度的大?。?）勻強電場的場強盛小。25．如下圖，在空間有勻強磁場，磁感覺強度的方向垂直于紙面向里，大小為B，圓滑絕緣空心細管的長度為h，管內(nèi)M端有一質(zhì)量為m、帶正電q的小球，開始時小球相對管靜止。管帶著小球沿垂直于管長度方向的恒定速度u向圖中右方運動，設(shè)小球重力及其他阻力均忽視不計。求：（1）當(dāng)小球相對管上漲的速度為v時，小球上漲的加快度2）小球從管的另一端N走開管口后在磁場中做圓周運動的半徑3）小球在從管的M端到N端的過程中，管壁對小球做的功[知識重點提示答案]奧斯特、磁場、磁場2.靜止、N極、垂直、F、特、T3.切線方向、強、間距、同向IL平行線電流、磁感線、N極5.垂直、BS韋、Wb6.安培力、垂直、平行、垂直、共面、磁感線、電流、BIL7.洛侖茲力、垂直、平行、磁感線、qVB、垂直8.吸引、排擠9.勻速圓周、mv、2m、等于、q2B2R2、BR2qBqB2m2U[嫻熟掌握題例答案]1.增大、不變2.逆時針、湊近、、4.左、正電、右、負電（或右、負電、左、正電）5.減小6.Wb、0、Wb、Wb7.增大8.負電荷、逆時針、gBr9.E解：（1）導(dǎo)體棒受安培力沿斜面向上時，磁感覺強度B最小受力爭如右，由均衡條件得BILmgsinmgsinB方向應(yīng)垂直斜面向上IL（2）導(dǎo)體棒對斜面無壓力時，其所受安培力應(yīng)豎直向上，磁感覺度方向水平向左B/ILmgB/mgIL11.解：(1)在發(fā)電機內(nèi)部，離子遇到的電場力與磁場力均衡，設(shè)發(fā)電機的電動勢為

EqvBEq----①由燈泡正常發(fā)光得PE2EPR100V---②dR解①②得V103m/s（2）剖析正常發(fā)光的燈泡PI2RI1A每秒鐘抵達極板的離子數(shù)為nI1.616.251018個e101912.解：（1）電子在磁場中的運動為勻速圓周運動的一部分evBmv2Rmv①由幾何知識得Rd2d-----②R------sin300eB由①②得mvd2deBeB2mv(2)粒子的盤旋周期為T2m盤旋角度為6002teBTd由得電子在磁場中的盤旋時間為tT123vEq13.解：粒子在勻強電場中作類平拋運動Lv0tvxv0vytmtanvyEqL①粒子在勻強磁場中mv02mv0vxmv02----qvBRRqBsinLLqB---解①②得Ev0Rmv0Bcos14.解：正、負電子在磁場中的盤旋軌跡如下圖2θθ由evBmv2mv2m3002θ得RTReBeBL2R2mvTm因此出射點相距為eB正電子的盤旋時間為t13eB6負電子的盤旋時間為t25T5m射出的時間差為4m63eBtt2t13eB解：（1）由粒子的盤旋狀況可知，該離子帶負電（2）離子的盤旋角度為600軌跡如下圖mv2mv---①由幾何知識得Rrcot300qvB得R--②RqB由①②得rcot300mvq3vqBm3rB解：粒子應(yīng)帶正電荷.其受力爭如右由均衡條件得qvBcos450mgB2mgqv解：（1）由物塊的運動狀況可知，其受洛侖茲力方向應(yīng)垂直斜面向上，物塊帶負電2）當(dāng)物塊對斜面的壓力為零時將走開斜面qvBmgcosvmgcos23m/sqB（3）設(shè)物塊滑行的最大距離為L,由動能定理得mgsinL1mv2Lv21.2m22gsin解：當(dāng)小球遇到的洛侖茲力與電場力均衡時，摩擦力為零，合外力最大等于重力，最大加快度為amg.當(dāng)摩擦力與重力均衡時，小球的速度最大，此后將做勻速動mgNNEqqvmBmg(qvmBEq)mgEq解得vmqB19.解：（1）小球在下擺過程中，由動能定理得mgL1mv2v2gL4m/s2在最低點小球受洛侖茲力應(yīng)豎直向上，因此小球帶負電由牛頓第二定律得qvBmv2q7.5104CmgL（2）小球第二次抵達最低點時速度仍為v，由牛頓第二定律得FqvBmg

mv2LFqvBmgmv20.06NL解：粒子在電場與磁場中的運動軌跡如下圖，設(shè)粒子在Y軸上的坐標(biāo)為y,進入磁場時的速度為vEqy1mv2v2Eqy由qvBmv2得2mRmv12mEy令L2Rn---②RB--①qBq解①②得yB2L2q（n＝l、2、3）8n2mE21.解：粒子在磁場中做逆時針盤旋，盤旋半徑為Rmv2mv31060.1m由qvBRqB51070.6R粒子打在右邊的最遠點為B，PB(2R)2l20.12m粒子打在左邊的最遠點為A，APR2(lR)2=0.08m被粒子打中的地區(qū)長度為ABAPPB0.20m解：設(shè)粒子速度為v1時，粒子在B2中的軌跡恰巧與P界限相切，軌跡如右圖，粒子在磁場B中的半徑為mv1qBsinl1l1qB1-----①R1mv1粒子在B2中運動時有R2R2sinl2-----R2mv②----③qB2解①②③得v