高三物理磁场典型例题解析

1、安培分子电流假说磁性材料典型例题解析【例1】关于分子电流，下面说法中正确的是A.分子电流假说最初是由法国学者法拉第提出的B.分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的C. “分子电流”是专指分子内部存在的环形电流D.分子电流假说无法解释加热“去磁”现象点拨：了解物理学发展历史，不仅能做好这类题，也能帮助我们历史地去看待科学的发展进程.解答：正确的是 B.【例2】回旋加速器的磁场 B= 1.5T ,它的最大回旋半径r = 0.50m.当分别加速质子和 “粒子时，求：（1）加在两个D形盒间交变电压频率之比.（2）粒子所获得的最大动能之比.解析：（1）T =

2、 2 兀 m/Bq,故 f p/f = qpma /q m mP= 2.（2）由r = mv/Bq可得v = Bqr/m ,所以被加速粒子的动能 巳=mG/2 = B2q2r2/2m.同一加速器最大半径r和所加磁场相同，故 Ep/E = 1.点拨：比例法是解物理问题的有效方法之一.使用的程序一般是：根据研究对象的运动过程 确定相应的物理规律，根据题意确定运动过程中的恒量，分析剩余物理量间的函数关系，建 立比例式求解.【例3】 如图1674所示是显像管电子束运动的示意图.设加速电场两极间的电势差为U,垂直于纸平面的匀强磁场区域的宽度为L,要使电子束从磁场匡n的刊出来在图中所示1200范围内发生偏

3、转（即上、下各偏转60。）， 磁感应强度B的变化范围如何？（电子电量e、质量m已知） 点拨：这是彩色电视机显像管理想化以后的模型.先确定电子运例3.B0动的圆心再结合几何知识求解.参考答案安培力 磁感应强度典型例题解析【例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是A.通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B.磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 点拨：磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映.安培力的大小不仅与日I、L有关

4、，还与导体的放法有关.解答：正确的应选D.图 1&-14ABC【例2】如图1614所示，其中A、B图已知电流和其所受磁场力的方 向，试在图中标出磁场方向. C D E图已知磁场和它对电流作用力的 方向，试在图中标出电流方向或电源的正负极.解答：A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直 F向下；C D图电流方向均垂直于纸面向里；E图a端为电源负极.点拨：根据左手定则，电流在磁场中受力的方向既要与磁感线垂直，还要与导线中的电流方向垂直，且垂直于磁感线与电流所决定的平面.磁场 磁感线典型例题解析【例1】在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知一定是小磁

5、针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过点拨：掌握小磁针的N极受力方向与磁场方向相同，S极受力方向与磁场方向相反是解决此类问题的关键.解答：正确的应选C.【例2】下列关于磁感线的说法正确的是A.磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场方向B.磁场中任意两条磁感线均不可相交C.铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是磁感线D.磁感线总是从磁体的 N极出发指向磁体的 S极点拨：对磁感线概念的理解和磁感线特点的掌握是关键.解答：正确的应选AB磁场对运动电荷的作用力典型例题解析C

6、E16-49例1图1649是表示磁场磁感强度 B,负电荷运动方向 v 和磁场对电荷作用力 f的相互关系图，这四个图中画得正确的是 （B、v、f两两垂直） 解答：正确的应选 A、B C.点拨：由左手定则可知四指指示正 电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指示的方向应与速度 方向相反.【例2】带电量为+ 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-q,且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C.只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用D.带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小点拨：理解洛伦兹力的大小、方向

7、与哪些因素有关是关键.解答：B【例3】如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用，则带电粒子在磁场中作下列运动可能成立的是A.作匀速直线运动B作匀变速直线运动C.作变加速曲线运动D.作匀变速曲线运动点拨：当v/B时，f = 0,故运动电荷不受洛伦兹力作用而作匀速直线运动.当 v与B不平行时，fw0且f与v恒垂直，即f只改变v的方向.故运动电荷作变加速曲线运动.参考答案：AC【例4】如图1650所示，在两平行板间有强度为 E的匀强电场，方 TOC o 1-5 h z 向竖直向下，一带电量为q的负粒子（重力不计），垂直于电场方向以速度v飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出， 应在垂直于纸面内加一个怎|

8、 E .样方向的磁场，其磁感应强度为多大？.点拨：要使粒子沿直线飞出，洛伦兹力必须与电场力平衡.参考答案：磁感应强度的方向应 垂直于纸面向内，大小为 E/v带电粒子在磁场中的运动质谱仪典型例题解析【例1 1质子（1 H）和a粒子（4 He）从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场作圆周运动，则这两粒子的动能之比 Eki ： Ek2=,轨道半径之比ri ：2=,周期之比 Ti ： T2=.mvi解答：Eki : Ek2 = qU : qzU = 1 ： 2,i ： r2= k1k21212 qiBm2 V2q?B2miEkiqi2m2Ek2_=i ： m用两根质量和电阻均可忽略的不可伸

9、长的柔软导线将它们连成闭合电路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处在水平位置，整个装置处i/)在一与回路平面垂直的磁感强度为 B的匀强磁场中，若金属杆ab 立 b正好匀速向下运动，求 ab的运动速度. elf Dd 点拨：本题可通过用整体法来求解，也可通过对两棒分别隔离分析图17-BT用受力平衡的知识求解.参考答案：vm= (M-m)R/2B2l2法拉第电磁感应定律一一感应电动势的大小典型例题解析【例1】如图1713所示，有一夹角为0的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B,方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab,从角顶c贴着角架以速度 v向右匀速运动，求：

10、(1)t时刻角架 的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势？解析：导线ab从顶点c向右匀速运动，切割磁感线的有效长度 de随时间图 17-13变化，设经时间t, ab运动到de的位置，则 de = cetan 0 = vttan 0(1)t时刻的瞬时感应电动势为：E= BLv= Bv2tan 0 - t (2)t时间内平均感应电动势为:12=_ Bv2点拨：正确运用瞬时感应电动势和平均感应电动势表达式, 这个题目的关键.【例2】如图1714所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用 0.05s ,第二次用0.1s ,设插入方tan 0明确产生感应电动势的导体是解(1)两次线圈中平

11、均感应电动势之比?(2)两次线圈之中电流之比？(3)两次通过线圈的电量之比？图 1T-ME 1t 2工 t22(1) E 2= .二t1匚、二t1 一 1I 1E 1RE12(2) .一 . =I2RE2E21q 1Ii 4i1q 2I 2 t 2一 1式相同，试求：解析:点拨：两次插入时磁通量变化量相同，求电荷量时电流要用平均值.【例3】如图1715所示，abcd区域里有一匀强磁场，现有一竖直的圆环使它匀速下落，在卜落过程中，它的左半部通过水平方向的磁场.o是圆环的圆心，AB是圆环竖直直径的两个端点,那么A.当A与d重合时,环中电流最大B.当O与d重合时,环中电流最大C.当O与d重合时,环中

12、电流最小图 17-15D.当B与d重合时,环中电流最大点拨:曲线在垂直于磁感线和线圈速度所确定的方向上投影线的长度是有效切割长度.参考答案:楞次定律的应用典型例题解析【例1】如图17 50所示，通电直导线L和平行导轨在同一平面内,金属棒ab静止在导轨上并与导轨组成闭合回路，ab可沿导轨自由滑动.当通电导线L向左运动时A. ab棒将向左滑动 B . ab棒将向右滑动C. ab棒仍保持静止D. ab棒的运动方向与通电导线上电流方向有关解析：当L向左运动时，闭合回路中磁通量变小，ab的运动必将阻碍回路中磁通量变小，可知ab棒将向右运动，故应选 B.点拨：ab棒的运动效果应阻碍回路磁通量的减少.【例2

13、】如图17 51所示，A、B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置，A线圈中通有如图（a）所示的交流电i,则A.在t1到t2时间内A、B两线圈相吸图17-51B.在t2到t3时间内A、B两线圈相斥C.t1时刻两线圈间作用力为零D.t 2时刻两线圈间作用力最大解析：从t1至Ij t2时间内，电流方向不变，强度变小，磁场变弱,aJ , B线圈中感应电流磁场与A线圈电流磁场同向，A B相吸.从t2到t3时间内，IA反向增强，B中感应电流磁场与A中电流磁场反向，互相排斥.t1时刻，I a达到最大，变化率为零， B最大，变化率为零，I B=0, A B之间无相互作用力.t2时刻，Ia=0,通过B的磁通量变

14、化率最大，在 B中的感应电流最大，但A在B处无磁场，A线圈对线圈无作用力.选:A B、C.点拨：A线圈中的电流产生的磁场通过 B线圈，A中电流变化要在 B线圈中感应出电流，判定出B中的电流是关键.【例3】如图1752所示，M渥一根固定的通电长导线，电流方向向上，今将一金属线框 abcd放在导线上，让线圈的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘，当导线中电流突然增大时， 线框整体受力情况SJ17-5ZA.受力向右 B .受力向左C.受力向上D .受力为零点拨：用楞次定律分析求解，要注意线圈内“净”磁通量变化.【例4】如图1753所示，导体圆环面积 10cm2,电容器的电容C= 2 pF(电容器体积很小)

15、,垂直穿过圆环的匀强磁场的磁感强度 B随时间变化的图线如图，则1s末电容器带电量为,4s末电容器带电量为带正电的是极板E/10T图”53点拨：当回路不闭合时，要判断感应电动势的方向，可假想回路闭合，由楞次定律判断出感应电流的方向，感应电动势的方向与感应电流方向一致.参考答案:0、2X10-110； a;变压器典型例题解析【例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端.摇动频率不断增加，则通过它们的电流IR、I C、I L如何改变A.I R不变、I C增大、I L减小B.I R增大、I C增大、I L减小0.I R增大、I C增大、I L不变D.I R不变、I C增大

16、、I L不变解答：应选C.点拨:手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比.纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I r= U/R,所以Ir与频率成正比；纯电容电路中，容抗Xc= 1/2兀fC , IC= U/XC= 2兀fCU,与频率的二次方成正比；纯电感电路中,Xl = 2 兀 fL , I l=U/Xl= U/2兀fL ,与频率无关.【例2】图18-17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W的灯泡上.已知变压器初、次级线圈匝数之比为18 ： 1,那么灯泡正常工作时,图中的电压表读数为V,电流表读数为A.S 18-17解答：由公式

17、Ui/U2= n1/n 2,得 Ui= U2n1/n 2= 216(V); 因理想变压器的初、次级功率相等 ，所以I 1=R/U1 = P2/U2= 0.46(A)即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A .点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相后班输入工时级输出后线输入图 10-18点拨：关键是初、次级功率始终相等.参考答案:1 ： 3.S 17-102R构成放电电路.故等的关系.【例3】如图1818所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下 米用？应怎样选择电容器？点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比.甲应是电容较大的

18、电容器，乙应是电容较小的电容器 .参考答案 甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流.【例4】如图18-19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有12W、“12V 24W的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时,通过初级线圈的电流之比.日光灯原理典型例题解析【例1】如图17102所示的电路，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是 电源，当开关S闭合瞬间，通过电灯的电流方向是 .当S断开 瞬间，通过电灯的电流方向是 .解析：S闭合时，流经 R的电流 B.当S断开瞬间，由于电源提供给 R的电流很快消失，而线圈中电流减小时要产生一个和原电流方向相同 的自感电动势来阻碍原电

19、流减小，所以线圈此时相当于一个电源，与电灯 通过R的电流方向是 B- A.点拔：S闭合瞬间与S断开瞬间线圈产生的自感电动势方向不同.【例2】如图17103所示，电源电动势 E= 6V,内阻不计，A B两灯都标有“6V、0.3A”，电阻R和线圈L的直流电阻 Q均为20，试分析：在开关S闭合和断开的极短时间内流过A、B两灯的电流变化情况？解析：S闭合到电路稳定的极短时间内，随着 L中的电流逐渐变化. A B 两灯中电流分别从 0.1 A和0.2 A逐渐增加和减少为 0.15 A; S断开时A 中的电流由0.15 A立即变为零，B中的电流由向右0.15 A立即变为向左 0.15 A ,然后逐渐减为零

20、.点拨：线圈作为瞬间电流源只能使得电流强度从原有值开始变化.【例3】下列说法中正确的是 A.电路中电流越大，自感电动势越大B.电路中电流变化越大，自感电动势越大C.线圈中电流均匀增大，线圈的电感系数也将均匀增大D.线圈中电流为零时，自感电动势不一定为零点拨：注意区分物理量，物理量的变化量，物理量的变化率参考答案：D【例4】如图17104所示，多匝线圈和电池的内阻均为零，两个电图 17-1042I“阻碍”不是“阻止”.阻的阻值均为 R,开关S原来打开着，电路中的电流为 合，于是电路中产生感应电动势，此自感电动势的作用是A.使电路中的电流减小，最后由 I减到零B.有阻碍电流的作用，最后电流小于IC

21、.有阻碍电流增大的作用，故电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为 点拨：自感作用阻碍的是电流的变化而不是电流.同时， 参考答案：D相交流电典型例题解析【例1】在图18-30中输电线总电阻为 ia,输送的电功率 p= TOC o 1-5 h z 100kW在下列两种情况下分别求出输电电流I ,输电线上损耗的0二 vmP功率P损.输电电压 U输= 400V;输电电压 U输=10kV.I j ,解答：根据公式P=IU输先求出输电线上电流I ,输电线上的损耗图13-30功率为P线=i2r线，用户得到的功率 P用=P P线.解得：I=250A, P线=62.5kW;I = 10

22、A, P线=0.1kW.点拨：注意输电电压的变化所对应的各个物理量的变化.此题说明远距离送电必须采用高压送电的道理.【例2】三相交流发电机的三个线圈中A相的电压为u = 311sin100兀tV ,那么A.三个线圈中交流电的频率都是50HzB.在t = 0时，其他两个线圈的输电电压为零C.若按Y形接法，任意两线间的电压的最大值为380VD.若按形接法，任意两线间的电压的有效值为220V点拨：三相交流发电机的每个线圈的频率、电压的有效值（或最大值）均相同，但由于不同步,所以任一时刻的瞬时值不同.在两种连接方式中线电压和相电压的关系不同.解答：正确答案是A、D.自感与涡流典型例题【例1】 如图所示

23、电路，A、B灯电阻均为R,闭合Ki打开K2时，两灯亮度一样，若再闭合 &待稳定后将K断开，则断开瞬间：B灯立即熄灭A灯过一会儿才熄灭C.流过B灯的电流方向是c-dD.流过A灯的电流方向是b-a【分析】 电路中有一线圈 L,在稳定的恒定电流路中，线圈相当于电阻很小的导线；当电路中的电流发生变化时，线圈会产生自感电动势阻碍电流的变化。【解答】Ki、K2闭合电路稳定时，灯A B亮度相同，但都较弱，当 Ki断开的瞬间，B灯立即熄灭，但线圈 L产生自感电动 势，（加强原电流方向）在闭合回路cba中有自感电流，所以 A灯不能立即熄灭，有 b-a方向的电流通过。，正确选项为 A、B、D【说明】 自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它仍遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律的规律，它是一种相当普遍的现象，只要电路中的电流 发生变化，在线圈中都会有程度不同的自感现象发生。我们需要利用自感时，可加大自感系 数，需要减弱自感影响时，可减小自感系数。【例2】：在图所示的