粤教版高中物理选修3-1《磁场练习》dsp

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高中物理学习材料
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磁 场 练 习
1.某专家设计了一种新型电磁船，它不需螺旋桨推进器，航行时平稳而无声，时速可达100英里.这种船的船体上安装一组强大的超导线圈，在两侧船舷装上一对电池，导电的海水在磁场力作用下即会推动船舶前进.如图所示是超导电磁船的简化原理图，AB 和CD 是与电池相连的导体，磁场由超导线圈产生.以下说法正确是
A.船体向右运动
B.船体向左运动
C.无法断定船体向那个方向运动
D.这种新型电磁船会由于良好的动力性能而提高船速
2．如图所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线同一平面，而且处在两导线的中央，则：
A ．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零
B ．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零
C ．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等
D ．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零
3、安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N 匝，它的下部悬在均匀磁场B 内，下边一段长为L ，它与B 垂直。

当线圈的导线中通有电流I 时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在一臂上加质量为m 的砝码，才能使两臂再达到平衡。

求磁感应强度B 的大小。

4、（13分） 一个负离子的质量为m ，电量大小为q ，以速度v 0垂直于
屏S 经过小孔O 射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。

磁感应强度B 方向与离子的初速度方向垂直，并垂直于纸面向里。

如果离子进入磁场后经过时间t 到这位置P ，求直线OP 与离子入射方向之间的夹角θ
5．（16分）如图所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽L 。

匀强磁场磁感应强度为B 。

金属杆长也为L ，质量为m ，水平放在导轨上。

当回路总电流为I 1时，金属杆正好能静止。

求：⑴B 至少多大？这时B 的方向如何？
⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上，应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止？
6．（16分）如图所示，回旋加速器的两个D 型盒之间接有交变电源，电源电压为U 。

上方D 型盒中央为质子源，静止的质量为m 的质子经电场加速后，进入下方的D 型盒。

其最大轨道半径 R ，磁场的磁感应强度B ，问： （1）质子最初进入D 型盒的动能多大？
（2）质子经回旋回速器最后得到的动能多大？ （3）交变电源的周期是多少？
t
u
U
-U
0 T
7．（18分）摆长为L 的单摆在匀强磁场中摆动，摆动平面与磁场方向垂直，如图所示。

摆动中摆线是始终张紧的，若摆球带正电，电量为q ，质量为m ，磁感强度为B ，当球从最高处（与竖直线成θ角）摆到最低处时，摆线上的拉力F 多大？
8．(18分) 设在地面上方的真空室内，存在着方向水平向右的匀强电场和方向垂直于纸面向内的匀强磁场，如图所示．一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC 固定在纸面内，其圆心为O 点，半径R =1.8m ，O 、A 连线在竖直方向上，AC 弧对应的圆心角θ＝37º．今有一质量m = 3.6⨯10
4
-kg 、电荷量q = +9.0⨯10
4
-C 的带电小球，以v 0 = 4.0m/s 的初速度沿水平方向从A
点射入圆弧轨道内，一段时间后从C 点离开，此后小球做匀速直线运动．重力加速度g =10m/s 2，sin37º=0.6，cos37º=0.8．求：
（1）匀强电场的场强E ．
（2）小球射入圆弧轨道后的瞬间，小球对轨道的压力．
9．(13分)一带正电q 、质量为m 的离子（不计重力），t=0
时从A 点进入正交的电场和磁场
并存的区域作周期性运动，图甲为其运动轨迹，图中弧AD 和弧BC 为半圆弧，半径均为R ；
AB 、CD 为直线段，长均为πR ；已知电场强度方向不变(如图甲所示)、大小随时间作周期性变化；磁感应强度大小不变恒为B 0，方向垂直纸面随时间作周期性变化． (1)计算离子转一圈的时间．
(2)指出离子运动一圈时间内电场和磁场的变化情况
(3)以图甲所示的E 的方向为电场强度的正方向、向里为磁感应强度的正方向，分别在乙图和丙图中画出电场强度和磁感应强度在一个周期内随时间变化的图线，图中要标示出必要的值．
10．（22分）在绝缘光滑水平面上方虚线的右侧，有一正交复合场，其中匀强电场的场强大小为E ，方向竖直向上，匀强磁场的磁感应强度大小为B 方向垂直纸面向里。

在水平面上的A 点入一个质量为m 1的不带电小球a 。

质量为m 2的带电小球b 从商为h 的某点以速度v 0水平抛出，小球b 落地前恰好与小球a 正碰，且碰后a 、b 小球粘在一起，恰好在竖直面内沿半圆弧ACD 做速率不变的曲线运动，如图所示。

假设a 、b 碰撞过程所用的时间忽略不计，重力加速度为g ，试求： （1）半圆弧的半径R 和b 球所带的电量q ；
（2）从a 、b 两球相碰到他们再次回到地面所用的时间t （3）a 、b 两球碰撞过程中损失的机械能ΔE 。

d ～U
·
+ θ
+ A
C
V 0 O
θ。