高中物理奥林匹克竞赛专题磁场部分精选题有详细解答.docx

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高中物理奥林匹克竞赛专题磁场部分精选题有详细解答

电流与磁场、电磁感应、自感互感、磁场能量

一、选择题

1．如图，流出纸面的电流为2I，流进纸面的电流为I，则下述各式中哪一个是正确的

（A）（B）

（C）（D）

分析：

选D，根据安培环路定理，当电流的流向与环路的绕行方向满足右手定则时为正反之则为负，可得结论。

2．如图，M、N为水平面内两根平行金属导轨，ab与cd为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线。

外磁场垂直水平面向上。

当外力使ab向右平移时，cd

（A）不动。

（B）转动（C）向左移动（D）向右移动

分析：

选D，根据楞次定律即判定。

3．A,B两个电子都垂直于磁场方向射入一均匀磁场而作圆周运动，A电子的速率是B电子速率的两倍，设,分别为A电子与B电子的轨道半径，,分别为它们各自的周期，则

（A）（B）

（C）（D）

分析：

根据公式，即可得到答案，选D

4．真空中一根无限长直细导线上通电流I，则距导线垂直距离拉为a的空间某点处的磁能密度为

（A）（B）（C）（D）

分析：

，而。

代入可得答案B

5．如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内，若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将

（A）向着长直导线平移（B）离开长直导线平移

（C）转动（D）不动

分析：

利用安培力的方向判定，选A

6．如图所示，螺线管内轴上放入一小磁针，当电键K闭合时，小磁针的N极的指向

（A）向外转（B）向里转（C）保持图示位置不动（D）旋转。

分析：

利用右手定则可判定，螺线管内部的磁场方向从右向左，可得答案选C

7.下列可用环路定理求磁感应强度的是（）

（A）有限长载流直导体；（B）圆电流；（C）有限长载流螺线管；（D）无限长螺线管。

分析：

安培环路定理所求的磁场要求场源，即电流具备一些特殊性，如无限大，无限大什么的，故应选D

8.下列正确说法有（）

（A）若闭合曲线内未包围传导电流，则曲线上各点的B必为零；

（B）若闭合曲线上B皆为零，则曲线包围的传导电流必为零；

（C）穿过任意闭合曲面的磁通量均等于一常数；

（D）穿过任意闭合曲面的磁通量均为零。

分析：

选D，可根据磁场的高斯定理得此结论。

9.在均匀磁场中放置三个面积相等且通过相同电流的线圈，一个是矩形，一个是正方形，一是三角形，则（）

（A）正方形受力为零，矩形最大；（B）三角形受的最大磁力矩最小；

（C）三线圈的合磁力和最大磁力矩皆为零；（D）三线圈所受的最大磁力矩均相等。

分析：

平面线圈在均匀磁场中的磁力矩，根据题中条件，可得答案D

10．通有电流为I的无限长直导线弯成如图形状，其中半圆段的半径为R，两直线段平行地延伸到无穷远，则圆心O点处的磁感应强度的大小为

I

O

I

（A）；（B）；（C）；（D）。

分析：

两半无限长直导线在O点产生的磁场大小相同，方向相反，故相互抵消，故O点磁场的大小应为半圆形导线所产生磁场的大小，故选D

11．下列说法中，错误的是

（A）当铁磁质处于居里温度以上时，铁磁性就完全消失，铁磁质退化为抗磁质。

（B）铁磁质在没有外磁场作用的情况下，宏观体积内已有一定的磁化强度，这是由于交换作用所导致的。

（C）磁介质磁化后，产生的分子磁矩与外磁场的方向相同，若撤去外磁场，由于分子磁矩回到无序状态，磁介质的磁性立即消失，这种磁性称为顺磁性。

（D）矫顽力是使铁磁体剩余磁化强度全部消失时所必须施加的反向磁场的磁场强度。

分析，：

选B，铁磁质在没有外磁场作用的情况下，磁化强度为零。

12.在磁场的安培环路定理中，中，以下说法正确的是（　　　　）

（A）若L上的B为零，则穿过L的电流的代数和为零；

（B）若没有电流穿过回路L，则回路L上各点的B均为零；

（C）等式左边的B只是穿过闭合回路L的所有电流共同产生的磁感应强度；

（D）以上说法都不正确。

分析：

选A，C错在B是由空间所有电流所产生的。

13、一载流导线弯成如图所示形状，通入电流为I，圆弧段的半径为R，则在O点处的磁感应强度的大小为

I

O

（A）；（B）；

（C）；（D）。

分析：

由于两半无限长直导线在O点所产生的磁场大小相同，方向相同，故相当于一无限长直导线所产生，而且和半圆形导线产生的方向也相同，故选B

14．质量为m电量为q的粒子，以速率v与均匀磁场B成θ角射入磁场，轨迹为一螺旋线，若要增大螺矩则要

（A）增大磁场B；（B）减小磁场B；（C）减小速度v；（D）增加夹角θ。

分析：

因为带电粒子在磁场中运动的周期与速度与关，故要增大螺距，就要增加速度沿磁场方向的分量，或者加大周期，故可增大磁场B或者减小夹角θ。

选A

15．下列正确的说法有

（A）若一段通电直导线在某处不受力，则表明该处磁感应强度B为零；

（B）通电导线在磁场中受的力和电流及磁感应强度B三者互相垂直；

（C）若导线的电流与磁感应强度B不垂直，则其受的力也与B不垂直；

（D）通电直导线受的力恒垂直于磁感应强度与电流方向所构成的平面。

分析：

根据矢量叉乘的数学定义，。

可得答案选D

16放在平滑桌面上的铁钉被一磁铁吸引而运动，其产生的动能是因为消耗了

（A）磁场能量；（B）磁场强度；（C）磁场力；（D）磁力线。

分析：

根本能量转化和守恒定律，动能只可能是别的能量转化而来，故选A。

17.有一半径为R的单匝圆线圈，通以电流I，若将该导线弯成匝数N=2的平面圆线圈，导线长度不变，并通以同样的电流，则线圈中心的磁感强度和线圈的磁矩分别是原来的

（A）4倍和1/8．（B）4倍和1/2．（C）2倍和1/4．（D）2倍和1/2．

分析：

因为导线长度不变，但匝数N=2，故新的平面圆线圈半径变为原来的1/2，，再乘上匝数N=2，故磁感强度变为原来的4倍。

磁矩，变为原来的1/2。

故选B

18.面积为S和2S的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I．线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用Φ21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用Φ12表示，则Φ21和Φ12的大小关系为：

（A）Φ21=2Φ12．（B）Φ21>Φ12．

（C）Φ21=Φ12（D）Φ21=Φ12．

分析：

，。

故当两者电流相同时，磁通是一样的。

故选C

20如右图所示，平行板间的匀强电场范围内存在着与电场正交的匀强磁场，带电粒子以速度垂直电场从点射入平行板间，恰好沿纸面匀速直线运动，以飞出，忽略重力，下列说法正确的是：

A．磁场方向垂直纸面向里；

B．磁场方向与带电粒子的符号有关；

C．带电粒子从沿进入，也能做匀速直线运动；

D．粒子带负电时，以速度从沿射入，从飞出，则。

分析：

这是一个速度选择器的问题，故选C

21如右图所示，由导体做成的直角等腰三角形框架，放在磁感应强度为的匀强磁场中，框架平面与磁力线平行。

导体中通有稳恒电流I时，各边受到的安培力分别为，则：

A.大小相等，方向相反B．大小相等，方向相同；

C．大小相等；D．。

分析：

的有效长度即为的长，又因为电流方向相反故选A

22质子和粒子在垂直匀强磁场的磁感应强度方向的平面上作匀速圆周运动，若质子和粒子速度大小之比为2∶1，则质子和粒子的：

A．动量之比为1∶2；B．圆运动的轨道半径之比为1∶1；

C．作圆运动的周期比为1∶2；D．动能之比为1∶2。

分析：

该题主要是要我们记清楚洛仑兹力的情况，两个公式

23静电场和磁场对比：

A．电场线不闭合，磁感线闭合；B．静电场和磁场都可使运动电荷发生偏转；

C．静电场和磁场都可使运动电荷加速；D．静电场和磁场都能对运动电荷做功。

分析：

该题主要是让我们分辨清楚静电场和磁场作为矢量场的特征。

选A

24两根长度相同的细导线分别密绕在半径为R和r的两个长直圆筒上形成两个螺线管，两个螺线管的长度相同，R=2r，螺线管通过的电流相同为I，螺线管中的磁感应强度大小满足（）

（A）（B）（C）（D）

分析：

对于通电螺线管，，为单位长度的线圈匝数，根据题意，可得答案C

25一电量为q的粒子在均匀磁场中运动,下列哪种说法是正确的?

（A）只要速度大小相同,粒子所受的洛仑兹力就相同.

（B）在速度不变的前提下,若电荷q变为－q,则粒子受力反向,数值不变.

（C）粒子进入磁场后,其动能和动量不变.

（D）洛仑兹力与速度方向垂直,所以带电粒子运动的轨迹必定是圆.

分析：

选B。

二、判断题

1．引入电流密度这个概念是为了细致地描述导体内各点电流分布的情况，它是一个标量。

（错）

分析：

电流密度是一个矢量，它的方向是载流子的速度的方向。

另外，电流密度是一个微观量，而电流强度是一个宏观量，它是一个标量。

2．静电场的电场强度E和电源内部的非静电场的电场强度矢量场的性质是一样的。

（错）

分析：

在电源内部，的方向与静电场强度E的方向相反。

3．电源的电动势的大小相当于把单位正电荷从负极经电源内部移至正极时百静电力所作的功。

（对）

4．安培环路定理说明磁感应线是闭合曲线。

（对）

5．回旋加速器和电子感应加速器的实质是一样的，都是利用电子在磁场中的旋转和电场中的加速。

（错）

分析：

回旋加速器是利用电子在磁场中的旋转和电场中的加速，而电子感应加速器是利用感应电场来对电子加速的。

6．在磁场对载流平面线圈的作用中，当通过线圈的磁通量最大时，线圈受到的磁力矩也最大。

（错）

分析：

当通过线圈的磁通量最大时，线圈受到的磁力矩最小为零。

通过线圈的磁通量最小时，即线圈平面与磁场平行时，线圈受到的磁力矩最大。

7．如果一个电子通过空间某一区域时，电子运动的路径不发生偏转，则可以判定这个区域没有磁场。

（错）

分析：

一种特殊的情况就是电子沿磁感应线运动的时候，不受磁场的作用。

8．在磁场中一小段通电导线受的力和磁感应强度及电流三者的方向一定垂直；（对）

9．若闭合曲线上B皆为零，则曲线包围的传导电流必为零。

（错）

分析：

根据安培环路定理，应该是曲线包围的传导电流的代数和必为零。

10．产生霍尔效应的根本原因就是运动的带电粒子在磁场中要受到洛仑兹力的作用。

（对）

11．若用一个闭合曲面包围一个运动电荷，则穿过该封闭曲面的磁通量不为零。

（错）

分析：

根据磁场的高斯定理，通过任意闭合曲面的磁能量必为零。

12.无限长通电细直导线在自身上各点的磁感应强度均为零。

（对）

分析：

由毕奥-萨伐尔定律，磁感应强度与有关，而在直线上，恒为零。

13.顺磁质和抗磁质都是由于分子磁矩在外磁场的作用下产生的，只不过顺磁质和抗磁质的分子磁矩在外磁场的作用下方向相反而已。

（错）

分析：

抗磁质是由于分子在磁场中运动的附加轨道引起的。

14.利用磁场的高斯定理，可以容易地求一些高度对称性的磁场分布。

（错）

分析：

磁场的高斯定理，故不易用来求磁场分布。

15.由安培环路定理可知，环路上各点的磁感应强度仅由穿过环路的电流所决定。

（错）

分析：

磁感应强度应由空间所有电流决定。

16.在速度选择器中，电场和磁场的大小和方向是可任意设定的。

（错）

分析：

速度选择器中，电场和磁场的大小和方向必须保证对某一特定的速度带电粒子产生大小相同方向相反的静电场力和洛仑兹力。

17.在磁场中放入磁介质，始终会削弱原有的磁场。

（错）

分析：

磁介质分为抗磁质，顺磁质，铁磁质。

对于顺磁质和铁磁质，是会增加原有磁场的。

18.铁磁质之所以非常容易被磁化，能大大增加原有磁场，是因为铁磁质内部存在大量的磁畴。

（对）

分析：

该题主要是为了让大家了解铁磁质的一些特性。

三、填空题

1．一横截面为圆、圆半径为a的无限长直导线中均匀地通过电流I，那么该导线内各点的电流密度大小为。

分析：

当