高中物理奧林匹克競賽專題-磁場部分精選題(有詳細解答)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！電流與磁場、電磁感應、自感互感、磁場能量一、選擇題1．如圖，流出紙面的電流為，流進紙面的電流為I，則下述各式中哪一個是正確的HdlIHdl2I（）（C）（B）1L2HdlIHdlI（）L3IIBBdl分析：選，根據(jù)安培環(huán)路定理，當電0L流的流向與環(huán)路的繞行方向滿足右手定則時為正反之則為負，可得結(jié)論。vvdbFM2．如圖，M、N為水平面內(nèi)兩根平行金屬導軌，ab與cd為垂直于導軌并可在其上自由滑動的兩根直裸導線。外磁場垂直水平面向上。當外力使ab向右平移時，cdI（B）轉(zhuǎn)動（C）向左移動（）向右移動分析：選，根據(jù)楞次定律即判定。Nac3．A,B兩個電子都垂直于磁場方向射入一均勻磁場而作圓周運動，ARRA電子的速率是B,分別為A電子與B電子的BTTA軌道半徑，（）,分別為它們各自的周期，則B1R:R2,T:T2R:R,T:T1（B）（D）2ABABABAB12R:RT:TR:R2,T:T1（C）ABABABABmveB2mR,T分析：根據(jù)公式，即可得到答案，選DeB4．真空中一根無限長直細導線上通電流I，則距導線垂直距離拉為a的空間某點處的磁能密度為12I1I1a1I()2()2()2()2（）0（B）0（C））0a2a2I22a00001B2IwB0。代入可得答案B分析：，而2am05．如圖，無限長直載流導線與正三角形載流線圈在同一平面內(nèi)，若長直導線固定不動，則載流三角形線圈將（）向著長直導線平移（B）離開長直導線平移(C)轉(zhuǎn)動不動II0分析：利用安培力的方向判定，選A6．如圖所示，螺線管內(nèi)軸上放入一小磁針，當電鍵K閉合時，小磁針的N極的指向(C)保持圖示位置不動(D)旋轉(zhuǎn)。向外轉(zhuǎn)(B)向里轉(zhuǎn)NS分析：利用右手定則可判定，螺線管內(nèi)部的磁場方向從右向左，可得答案選CK7.下列可用環(huán)路定理求磁感應強度的是((B)三角形受的最大磁力矩最小；(C)三線圈的合磁力和最大磁力矩皆為零；(D)三線圈所受的最大磁力矩均相等。nIOIIIIIII000000(D)4RR2RRR8RI12.在磁場的安培環(huán)路定理中，中，以下說法正確的是（0L若L上的B為零，則穿過L的電流的代數(shù)和為零；(B)若沒有電流穿過回路，則回路L上各點的B均為零；(C)等式左邊的B只是穿過閉合回路L的所有電流共同產(chǎn)生的磁感應強度；(D)以上說法都不正確。I0004RR4RIO1(0002R4RR15．下列正確的說法有（A）若一段通電直導線在某處不受力，則表明該處磁感應強度B為零；（B）通電導線在磁場中受的力和電流及磁感應強度B三者互相垂直；（C）若導線的電流與磁感應強度B不垂直，則其受的力也與B不垂直；（D）通電直導線受的力恒垂直于磁感應強度與電流方向所構(gòu)成的平面。并通以同樣的電流，則線圈中心的磁感強度和線圈的磁矩分別是原來的(B)4倍和1/2．(C)2倍和1/4．I018.面積為S和2S的兩圓線圈1、2如圖放置，通有相同的電流I．線圈1的電流所產(chǎn)生的通過線圈2的磁表示，線圈2的電流所產(chǎn)生的通過線圈1的大小關系為：(A)．(B)．121(C)(D)=．212IIMM，1220如右圖所示，平行板間的勻強電場范圍內(nèi)存在著與S電場正交的勻強磁場，帶電粒子以速度v0．磁場方向垂直紙面向里；B．磁場方向與帶電粒子的符號有關；QQP沿C．帶電粒子從進入，也能做勻速直線運動；vPPQ射入，從Q'飛出，則vv。．粒子帶負電時，以速度110分析：這是一個速度選擇器的問題，故選Cabc21如右圖所示，由導體做成的直角等腰三角形框架F、F、F，則：與磁力線平行。導體中通有穩(wěn)恒電流I時，各邊受到的安培力分別為123FFF和F大小相等，方向相同；A.大小相等，方向相反B．1312F和FF0FF。C．大小相等；．23213abac分析：的有效長度即為的長，又因為電流方向相反故選A22質(zhì)子和粒子在垂直勻強磁場的磁感應強度方向的平面上作勻速圓周運動，若質(zhì)子和粒子速度大小之比為2∶1，則質(zhì)子和粒子的：．動量之比為1∶2；B．圓運動的軌道半徑之比為∶1；．動能之比為1∶2。C．作圓運動的周期比為1∶2；2mR,T分析：該題主要是要我們記清楚洛侖茲力的情況，兩個公式23靜電場和磁場對比：．電場線不閉合，磁感線閉合；B．靜電場和磁場都可使運動電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)；C．靜電場和磁場都可使運動電荷加速；．靜電場和磁場都能對運動電荷做功。分析：該題主要是讓我們分辨清楚靜電場和磁場作為矢量場的特征。選A24兩根長度相同的細導線分別密繞在半徑為R和rB,B相同，R=2r，螺線管通過的電流相同為I，螺線管中的磁感應強度大小滿足（）RrB2BBB2BBB4B（）（）（B）（C）RrRrRrRrBnIn分析：對于通電螺線管，，為單位長度的線圈匝數(shù)，根據(jù)題意，可得答案C025一電量為q的粒子在均勻磁場中運動,下列哪種說法是正確的?(A)只要速度大小相同,粒子所受的洛侖茲力就相同.(B)在速度不變的前提下,q變?yōu)椋璹,則粒子受力反向,數(shù)值不變.(C)粒子進入磁場后,其動能和動量不變.(D)洛侖茲力與速度方向垂直,所以帶電粒子運動的軌跡必定是圓.分析：選B。二、判斷題1分析：電流密度是一個矢量，它的方向是載流子的速度的方向。另外，電流密度是一個微觀量，而電流強度是一個宏觀量，它是一個標量。E2．靜電場的電場強度E和電源內(nèi)部的非靜電場的電場強度KE分析：在電源內(nèi)部，的方向與靜電場強度E的方向相反。K345分析：回旋加速器是利用電子在磁場中的旋轉(zhuǎn)和電場中的加速，而電子感應加速器是利用感應電場來對電子加速的。6分析：當通過線圈的磁通量最大時，線圈受到的磁力矩最小為零。通過線圈的磁通量最小時，即線圈平面12.有關，而在直線上，分析：抗磁質(zhì)是由于分子在磁場中運動的附加軌道引起的。14.dS0B分析：磁場的高斯定理，故不易用來求磁場分布。SIBdl0L分析：磁感應強度應由空間所有電流決定。17.。I分析：當載流子均勻分布時，ja22．電流的連續(xù)性方程為dQ分析：jss感應強度的方向相同，數(shù)值上都等于IB001212100，因此，在三角形中心處的6600磁感應強度的大小為，1I4.幾種（abc）三種形狀的平面載流導線的電流均為，它們在O點的磁感應強度各為（）（c）OOO點，它們在點產(chǎn)生的磁場為零。因此，點處II002RR(c)將載流導線看作由1/2圓電流和兩段半無限長直電流組成，由疊加原理可得IIII000004RRR4RR05.2910am，繞質(zhì)子作圓周運動，其半徑0hLmvah/00ee0106.63101.6103419i712.5T002ama89.1110(5.2910)22311130直導線的磁場通過該面元的磁通量為xIId2ldxln00xdBB向里。則此導線受到的安培力為分析：載流導線中兩段直線部分所受安培力大小相等，方向相反，兩力平衡。整個載流導線受力就是半圓形導線所受的磁場力。我們知道，載流導線在勻強磁場中所受磁場力，等于從起點到終點連接的一根直導線通過相同電流時受到的磁場力。因此，整個載流導線受力的大小為8.電流ID=10cm的鉛絲環(huán)。鉛絲的截面積S=0.70，此環(huán)放在B=1.0T的勻強磁場中，環(huán)的平面與磁場垂直，則鉛絲所受的張力為BaBTIIDFTb分析如圖中右圖所示，載流半圓弧鉛絲環(huán)受到的磁力的大小為，abFTBIR1.07.00.0500.35N2BBdl_______________________。9.如圖所示，磁感強度沿閉合曲線L的環(huán)流LI分析：根據(jù)安培環(huán)路定理III0112LL反之則為負，可得該題021LB10．均勻磁場的磁感應強度與半徑r的圓nS2分析：根據(jù)磁通量的定義，可得Bn12．兩條無限長的平行直導線相距，當通以相等同向電流時，則距直導線距離都為a的一點P的磁感應IaI，利用矢量合成，可得P點的磁aa0感應強度的大小是PB13．有一半徑為a，流過穩(wěn)恒電流為I的1/4圓弧形載流導線bc，按圖示方式置于均cBaI分析：圓弧bc的有效長度即為半徑的長度，故安培力大小為BIaObaROIIIP002RR15有一勻強磁場，它的磁感線與一矩形線圈平面成30角，線圈面積為10，穿過此線圈的磁通量16在垂直紙面向里的勻強磁場中，有一段彎折成直角的金屬導線B圖所示方向的電流，電流強度為I，磁場的磁感應強度為。要使該段導b牛頓的力，其方向為解在薄金屬板所在的平面內(nèi)，以板左邊為原點，dIdxb長度為x的平行窄條，其電流為I0brx)所有線電流在P點激發(fā)的磁場方向都相同，因而P點的磁感應強度為IBb0brx)r0環(huán)，任一薄圓環(huán)均可視為圓電流，其大小為2dNdIIdNIRy2022B0x2y02NIxRcos,yRsin2004R0方向由電流的流向用右手定則確定。。因此，在距離線圈中心從Ndd，當線圈中通有電流I時，在圓心處的磁感應強度為I0022(Rr)INRRBdBln002(Rr)2(Rr)rrB(r)0R2如圖5.11所示沿軸線方向在剖面上取面元IRB(r)dS00drR20RdlBRP解上圖中右圖是過軸線dIIdl/R分割成許多長直細導線，其電流dl0RBdBcosy在P點的總磁感應強度軸分量為零，即yII00RRRx00(2)12233r的同心圓為積分路徑，BdlrBI，即得各區(qū)域的磁感應強度。0IB0R11011I2rBIB0r2202r2Rr20IB，(RR)r2330322332II)003404R的圓柱形空腔，其軸與直導體中心的磁感應強度，你能證明空腔中的磁場是勻強磁場嗎？R解圓柱形空腔可以看成是由半徑分別為（電流為）和II）的兩個無限長圓柱形導體12BrBr和在點P1211222OIrrIIrBB00r()()RRRRRRRR()()12222222221121210B2()RR/202BBOOdOBd(BB)(r-r)12121221BrBr221221sin12210因此，空腔內(nèi)的磁場是勻強磁場。上作用力的大小和方向。20120III200foI2ffcos300001310102210N/cm1010h7R/3I上，因長直電流激發(fā)的磁場與電流方向平行，所以圓弧I12bc1IB磁感應強度的大小均為。因此，作用在線圈上的合力為R7I7N4R22d1.0,b8.0,l0.12m解矩形回路的上、下兩段導線所受安培力的矢量和為零，則回路所受總的安培力等于左、右兩12FIIl012dFFF012(db)341030200.128.010IIlb01272d(db)1.0108.0)1022311如圖所示，電阻率為的金屬圓環(huán)，其內(nèi)外半徑分別為12Bdrdrrd2R2121Rr范圍內(nèi)圓環(huán)上處的電流為，金屬環(huán)所受的磁力距，等于沿徑向電流所受安培力的力矩之和。在IrrdIdrBdIdr，因此圓環(huán)所受磁力矩為R2Bd2(R121021I=10A5.23磁場垂直的位置，則力矩做功多少？22B方向垂直紙面向里，與垂直。因此，線圈所受的磁力矩的大小為R120.50(0.10)7.852NmM222，磁力矩的方向為豎直向下。BB（）線圈平面由平行于的位置轉(zhuǎn)到垂直于的位置，與的增加方向相反，因此磁力矩做功為10.5010(0.10)02B20dsin222的圓片均勻帶電，電荷密度為，令該圓片以角速度繞通過其中心且垂直于圓Rxr解旋轉(zhuǎn)的帶電圓盤可等效為一組同心圓電流。半徑為寬度為drTr2x，方向沿軸正向。因此，軸線上P0r2x2R2R002r2x23/2202x方向沿軸正向。半徑為寬度為rdI，因此整個旋轉(zhuǎn)圓片的磁矩的大小為r1mrR23440mx2Uv證設離子進入磁場時的速度為，由動能定理可知122m，求解上述兩式，得，x2U化面電流和相對磁導率。HAm41l0.401.07BM2.07.76Am451(2)磁化強度0M7.76538.8(3)磁化率2.04HmI5(4)磁化面電流39.8rm16一鐵制的螺繞環(huán)，其平均周長，截面積為，在環(huán)上均勻繞以300匝導線，當繞組內(nèi)的電流Wb。試計算：(1)(2)環(huán)內(nèi)截面中心處的磁場解(1)平均磁感應強度HlNIH