磁场电场综合训练题目及答案
磁场电场综合训练
1如图所示，涂有特殊材料的阴极K ，在灯丝加热时会逸出电子，电子的初速度可视为零，质量为m 、电量为e ．逸出的电子经过加速电压为U 的电场加速后，与磁场垂直的方向射人半径为R 的圆形匀强磁场区域．已知磁场的磁感强度为B ，方向垂直纸面向里，电子在磁场中运动的轨道半径大于R 。试求： （1）电子进人磁场时的速度大小； （2）电子运动轨迹的半径r 的大小；
（3）电子从圆形磁场区边界的人射位置不同，它在磁场区内运动的时间就不相同．求电子在磁场区内运动时间的最大值．
(1)电子在电场中的加速过程，根据动能定理有：
eU ＝20
12mv ①
得
0v ②
(2)电子由所受的洛仑兹力提供向心力，有
0v ev B m
r = ③
r
＝
0mv eB ④
(3)分析可知，当电子在磁场中的轨迹弧最长时，它在磁场中运动的时间也最长．因r ＞R ，最大的弦长应等2R ，对应的弧最长，运动时间也最长． 画出几何关系图如右图所示．
sin 2θ
＝R r
=⑤ 电于做圆周运动的周期 T=
22r m
T v eB ππ=
= ⑥ 电子在磁场区运动的最长时间
2m t T
θ
π=
⑦
解得
12sin (m m t eB =
－ ⑧
评分标准：本题20分．(1)问5分，①式3分，②式2分；(2)问5分，③式3 分，④
式2分，(3)问10分，得出⑤式4分，⑥、⑦、⑧式各2分．
2. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场(加速电场极板间的距离为d 、电势差为U)加速，然后垂直进入磁感应强度为B 的有界匀强磁场中做匀速圆周运动，最后到达记录它的照相底片P 上．设离子在P 上的位置与入口处S 1之间的距离为x 。 (1)求该离子的荷质比
m
q ． (2)若离子源产生的是带电量为q 、质量为m 1和m 2的同位素离子(m 1> m 2)，它们分别到达照相底片上的P 1、P 2位置(图中末画出)，求P 1、P 2间的距离△x 。
(3)若第(2)小题中两同位素离子同时进入加速电场，求它们到达照相底片上的时间 差△t (磁场边界与靠近磁场边界的极板间的距离忽略不计)．
(1)离子在电场中加速，由动能定理得2
2
1mv qU =
① (1分) 离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：r
v m qBv 2
= ② (1分)
而2
x
r =
③ (1分) 由①②③式可得：228x
B U
m q = ④(2分)
(2)由①②式可得粒子m 1在磁场中的运动半径是r 1，则：
qB
qum r 112=
⑤(1分)
对离子m 2，同理得 qB
qum r 222=
⑥ (1分)
∴照相底片上P 1、P 2间的距离 )(22)(22121m m qB
qU
r r x -=
-=? ⑦（2分） (3)离子m 1在电场中加速：21121t d
m qU d ??=
⑧（2分） 对离子m 2，同理得：22212qU d t m d
=
??⑨ （2分） ∴离子m l 、m 2到达照相底片上的时间差
)()(2)'()'(21212211m m qB m m d qU t t t t t -+-=
--+=?π⑩
(2分
)
θ
υ
3. 如图所示，坐标空间中有场强为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场，y 轴为两种场的分界线，图中虚线为磁场区域的右边界，现有一质量为m 、电荷量为q -
的带电粒子
从电场中坐标位置(-l ，0)处，以初速度0υ沿x 轴正方向开始运动，且已知qE
m l 2
0υ=(重力不
计)．试求：
(1)带电粒子进入磁场时速度的大小；
(2)若要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，磁场的宽度d 应满足的条件
(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，设运动的加速度为a ，由
牛顿运动定律得:ma qE =设粒子出电场、入磁场时速度的大
小为υ，此时在y 轴方向的分速度为y υ,粒子在电场中运动的
时间为t ，则有：at y =υ t l 0υ=解得：0υυ=y 02
202υυυυ=
+=y
(2)设υ的方向与y 轴的夹角为θ，则有cos θ=
2
2=υυy 得：θ=45°粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动，如图所示，则有：qB
m R υ
=
由图中的几何关系可知，要使粒子穿越磁场区域，磁场的宽度应满足的条件为：
d ≤）
（θcos 1+R 结合已知条件，解以上各式可得qB
m d 0
21υ）（+≤. 4. 如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的且宽度相等均为d ，电场方向在纸平面内，而磁场方向垂直纸面向里，一带正电粒子从O 点以速度V 0沿垂直电场方向进入电场，在电场力的作用下发生偏转，从A 点离开电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半，当粒子从C 点穿出磁场时速度方向与进入电场O 点时的速度方向一致，（带电粒子重力不计）求： （1）粒子从C 点穿出磁场时的速度v ； （2）电场强度E 和磁感应强度B 的比值E/B;
（3）粒子在电、磁场中运动的总时间。
（1）粒子在电场中偏转：在垂直电场方向0v v ⊥=，平行电场分量//v
0//
(1122
d v t v t v d t ⊥=?==?分）
（分） //0v v =
得0v =（3分）
粒子在磁场中做匀速圆周运动，故
穿出磁场速度0v = （2）在电场中运动时 //0
qE qE d v t m m v =
?=?（1分） 得 20
mv E qd
=（2分）
在磁场中运动如右图
运动方向改变45°，运动半径R 、
sin 45d
R =?
（1分） 又2mv qvB R =（1分）
mv mv B qR qd
=
==（1分） 得
0E
v B
=（2分） （3）粒子在磁场中运动时间 0
04'28444T m m d
t T mv qB v q qd
π
ππππ=?====（2分），0d t v =（2分）
运动总时间t 总＝t ＋t’＝
00
4d d
v v π+
（2分） 5. 如图所示K 与虚线MN 之间是加速电场。虚线MN 与PQ 之间是匀强电场，虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场，且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行。电场和磁场的方向如图所示。图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏。一带正电的粒子从A 点离开加速电场，速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在图中的荧光屏上。已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场电压与偏转电场的场强关系为U =Ed /2，式中的d 是偏转电场的宽度且为已知量，磁场的磁感应强度B 与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度v 0关系符合表达式v 0=E /B ，如图所示，试求： ⑴磁场的宽度L 为多少？ ⑵带电粒子最后在电场和磁场中总的偏转距离是多少？
⑴其轨迹如图所示。偏转角为：
1tan 2
000==?==mv qEd
v d mv qE v v y
θ 即带电粒子在电场中的偏转角θ=45o。
带电粒子离开偏转电场速度为02v ……2分
在磁场中偏转的半径为
d qE
mv v qE mv qB mv
R 22/22
000==== ，由图可知，磁场宽度L=R sin θ=d
⑵带电粒子在偏转电场中距离为d y 5.01=?，在磁场中偏转距离为d y 414.02=?
6.如图所示的空间区域里，y 轴左方有一匀强电场，场强方向跟y 轴负方向成30°角，大小为E ＝4.0×5
10N/C ，y 轴右方有一垂直纸面的匀强磁场，有一质子以速度0v ＝2.0×6
10m/s ，由x 轴上的A 点，第一次沿x 轴正方向射入磁场，第二次沿x 轴负方向射入磁场，回旋后都垂直于电场方向射入电场，最后又进入磁场．已知质子质量近似为H m ＝1.6×27
10-kg ．求：
（1）匀强磁场的磁感应强度．
（2）质子两次在磁场中运动时间的比值． （3）质子两次在电场中运动的时间各是多少?
（1）质子在匀强磁场中做匀速圆周运动，则qB
mv
r = 依题意两次运动轨迹如答图4所示．
答图4
由几何关系r ＝2OA ＝20cm ＝0.2m
T 10.02
.0106.1100.2106.1196
270=?????==--qr v m B B
（2）由qB m T π2=
，设两次运动时间分别为1t 和2t ，则1t ∶2t ＝T 360210∶T 360
30
＝7∶1 （3）两次质子均以相同速度进入电场，则两次在其中运动时间t 相同，设位移为S ，则
??
???=
==qE
mv t t m qE S E t
v E S 0
32202130cos 30sin
：：方向平行方向垂直
代入数值
s 107.110
0.4106.1100.2106.13275
196
27---?=???????=t 7.如图所示，在x>0的空间中，存在沿x 轴方向的匀强电场，电场强度正E=10 N ／C ； 在x (1)带电粒子开始运动后第一次通过y 轴时距O 点的距离． (2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场． （3）带电粒子运动的周期． 解：(1)对于粒子在电场中的运动： 212 qE a d at m = =和 第—次通过y 轴的交点到O 点的距离为y l =v 0t 将数据代入解得 y 1=0.069(m) (2)x 方向的速度/x qE v s m = ?=t=16010 设进入磁场时速度与y 轴的方向为θ， 0tan 60x y v v θθ= === 所以在磁场中作圆周运动所对应的圆心角为0 2120αθ== 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期为 2m T qB π= 带电粒子在磁场中运动的时间21201 0.0263603 t T T s = == 从开始至第一次到达y 轴的时间1t s = == 从磁场再次回到电场中的过程(未进入第二周期)是第一次离开电场时的逆运动 根据对称性，t 3=t 1 因此粒子的运动周期为 1230.043120T t t t s π=++= ++≈ 8.如图所示，一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动，经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的最小的圆形匀强磁场区域 （图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L 的匀强电场. 电场强度大小为E ，方向竖直向上. 当粒子穿出电场时速度大小变为原来的2倍. 已知带电粒子的质量 为m ，电量为q ，重力不计. 粒子进入磁场前的速度如图与水平方向成60°角. 试解答： （1）粒子带什么电？ （2）带电粒子在磁场中运动时速度多大？ （3）该最小的圆形磁场区域的面积为多大？ 【解析】（1）根据粒子在磁场中偏转的情况和左手定则可知，粒子带负电. （2分） （2）由于洛伦兹力对粒子不做功，故粒子以原来的速率进入电场中，设带电粒子进入电场的初速度为v 0，在电场中偏转时做类平抛运动，由题意知粒子离开电场时的末速度大小为02v v t =，将v t 分解为平行于电场方向和垂直于电场方向的两个分速度：由几何关系知 0v v y = ① at v y = ② t L v =0 ③ m F a = ④ F =Eq ⑤ 联立①②③④⑤求解得：m qEL v = 0 （5分） （3）如图所示，带电粒子在磁场中所受洛伦兹力作为向心力，设在磁场中做圆周运动的半径为R ，圆形磁场区域的半径为r ，则： R v m Bqv 20 0= ⑦ q ELm B Bq mv R 1 0== ⑧ 由几何知识可得：r =R sin30° ⑨ 磁场区域的最小面积为S =πr 2 ⑩ 联立⑧⑨⑩求解得S =q B mEL 24π （5分） 9.如图所示，虚线上方有场强为E 的匀强电场，方向竖直向下，虚线上下有磁感应强度相同的匀强磁场，方向垂直纸面向外，a b 是一根长l 的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b 端在虚线上，将一套在杆上的带正电的小球从a 端由静止释放后，小球先作加速运 动，后作匀速运动到达b 端，已知小球与绝缘杆间的动摩擦系数μ＝0.3，小球重力忽略不计，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆的半径是l /3，求带电小球从a 到b 运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值。 ①小球在沿杆向下运动时，受力情况如图，向左的洛仑兹力F ，向右的弹力N ，向下的电场力qE ，向上的摩擦力f 。F ＝Bqv ，N ＝F ＝Bqv 0 （2分） ∴f ＝μN ＝μBq v （2分） 当小球作匀速运动时，qE ＝f ＝μBq v 0 （2分） ②小球在磁场中作匀速圆周运动时，R v m Bqv b b 2 = （2分） 又3 l R = ∴v b ＝Bq l /3m （2分） ③小球从a 运动到b 过程中，由动能定理得 2 2b f mv W W = -电 （2分） m l q B l Bqv qEl W b 1022= ==μ电 （2分） 所以 =-=22b f mv W W 电m l q B m l q mB m l q B 45292102 22222222=?- （2分） 9 4= 电 W W f （2分） 10. 如图所示，水平细杆MN 、CD ，长度均为L 。两杆间距离为h ，M 、C 两端与半圆形细杆相连，半圆形细杆与MN 、CD 在同一竖直平面内，且MN 、CD 恰为半圆弧在M 、C 两点处的切线。质量为m 的带正电的小球P ，电荷量为q ，穿在细杆上，已知小球P 与两水平细杆间的动摩擦因数为μ，小球P 与半圆形细杆之间的摩擦不计，小球P 与细杆之间相互绝缘。 （1）若整个装置处在方向与之垂直、磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图（甲）所示。小球P 以一定的初速度v 0从D 端出发，沿杆滑到M 点以后恰好在细杆MN 上匀速运动。求： ①小球P 在细杆MN 上滑行的速度； ②小球P 滑过DC 杆的过程中克服摩擦力所做的功； （2）撤去磁场，在MD 、NC 连线的交点Ｏ处固定一电荷量为Q 的负电荷，如图（乙）所示，使小球P 从D 端出发沿杆滑动，滑到N 点时速度恰好为零。(已知小球所受库仑力始终小于重力)求： ①小球P 在水平细杆MN 或CD 上滑动时所受摩擦力的最大值和最小值； ②小球P 从D 端出发时的初速度。 解析：（1）①根据到M 点以后恰好做匀速运动，可知小球P 所受洛仑兹力与重力平衡，即mg qvB =，则mg v qB = ②根据动能定理，小球P 在沿DCM 滑动过程中： 2022 121mv mv W W G f -= +- mgh W G -= mgh q B g m mv W f --=22232 0221 （2）①小球在O 点正下方时摩擦力最小，f min ＝μN min ＝μ（mg －4kQq /h 2）， 小球在O 点正上方时摩擦力最大，f max ＝μN max ＝μ（mg ＋4kQq /h 2）。 ②利用对称性及微元法：?W f ＝μ（mg －F y ）?s ＋μ（mg ＋F y ）?s ＝2μmg ?s ， 所以W f ＝?W 1＋?W 2＋??＝2μmgL ， 又因为小球P 在D 点和N 点电势能相等，所以从D 到N ，0=电W 则1 2 mv 02＝mgh ＋2μmgL v 0＝gL gh μ42+ 11. 如图所示，在xoy 平面内，MN 和x 轴之间有平行于y 轴的匀强电场和垂直于xoy 平面的匀强磁场，y 轴上离坐标原点4 L 的A 点处有一电子枪，可以沿+x 方向射出速度为v 0的电子（质量为m ，电量为e ）。如果电场和磁场同时存在，电子将做匀速直线运动.如果撤去电场，只保留磁场，电子将从x 轴上距坐标原点3L 的C 点离开磁场.不计重力的影响，求： （1）磁感应强度B 和电场强度E 的大小和方向； （2）如果撤去磁场，只保留电场，电子将从D 点（图中未标出）离开电场，求D 点的坐标； × × × × × × × × × D C 甲 D C 乙 （3）电子通过D 点时的动能。 解析：（1）只有磁场时，电子运动轨迹如答图1所示， 洛仑兹力提供向心力 R m Be 20 0υυ=，由几何关系：2 22)4()3(R L L R -+= ， 求出 eL m B 2580 υ= ，垂直纸面向里。 电子做匀速直线运动0υBe Ee = ， 求出 eL m E 2582 υ= ，沿y 轴负方向。 （2）只有电场时，电子从MN 上的D 点离开电场，如答图2所示，设D 点横坐标为x ， t x 0υ= ， ，求出D 点的横坐标为 L L x 5.322 5≈= ， 纵坐标为L y 6= 。 （3）从A 点到D 点，由动能定理 2 212υm E L Ee kD -=? ， 求出 2 05057υm E kD = 。 12.如图所示，oxyz 坐标系的y 轴竖直向上，在坐标系所在的空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向与x 轴平行．从y 轴上的M 点（0，H ，0）无初速释放一个质量为m 、电荷量为q 的带负电的小球，它落在xz 平面上的N （l ，0，b ）点（l >0，b >0）．若撤去磁场则小球落在xz 平面的P 点（l ，0，0）．已知重力加速度为ｇ． （1）已知匀强磁场方向与某个坐标轴平行，试判断其可能的具体方向． （2）求电场强度E 的大小． （3）求小球落至N 点时的速率v ． （1）用左手定则判断出：磁场方向为－x 方向或－y 方向． （2）在未加匀强磁场时，带电小球在电场力和重力作用下落到P 点，设运动时间为t ，小 球自由下落，有 2 12 H gt = ① 小球沿x 轴方向只受电场力作用 E F qE = ② 小球沿x 轴的位移为 2 12l at = ③ 小球沿x 轴方向的加速度 E F a m = ④ 图 2 图1 2 212t m eE L = R 0 联立求解，得 qH mgl E = ⑤ （3）带电小球在匀强磁场和匀强电场共存的区域运动时，洛仑兹力不做功 电场力做功为 W E =qEl ⑥ 重力做功为 W G =mgH ⑦ 设落到N 点速度大小为v ,根据动能定理有 2 2 1mv qEl mgH = + ⑧ 解得 H l H g v 2 22+= ⑨ 13.如图Ox 、Oy 、Oz 为相互垂直的坐标轴，Oy 轴为竖直方向，整个空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B ．现有一质量为m 、电量为q 的小球从坐标原点O 以速度v 0沿Ox 轴正方向抛出（不计空气阻力，重力加速度为g ）．求： （1）若在整个空间加一匀 强电场E 1，使小球在xOz 平 面内做匀速圆周运动，求场强E 1和小球运动的轨道半径； （2）若在整个空间加一匀强电场E 2，使小球沿Ox 轴做匀速直线运动，求E 2的大小； （3）若在整个空间加一沿y 轴正方向的匀强电场，求该小球从坐标原点O 抛出后，经过y 轴时的坐标y 和动能E k ； 解析：（1）由于小球在磁场 中做匀速圆周运动，设轨道半径为r ，则 1qE mg = 解得 1mg E q = 方向沿y 轴正向 20v qvB m r = 解得 0mv r qB = (2) 小球做匀速直线运动，受力平衡，则 2qE = 解得 2E = x z o y (3)小球在复合场中做螺旋运动，可以分解成水平面内的匀速圆周运动和沿y 轴方向的匀加速运动． 做匀加速运动的加速度 32qE mg a g m -= = 从原点O 到经过y 轴时经历的时间 t nT = 21 2 y at = 解得 22222 4n m g y q B π= (123n =、 、) 由动能定理得 2301 ()2 k qE mg y E mv -=- 解得 22322 022 182k n m g E mv q B π=+ (123n =、、) 14.电子扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成．偏转电场由加了电压的相距为d 的两块水平平行放置的导体板形成，匀强磁场的左边界与偏转电场的右边界相距为s ，如图甲所示．大量电子（其重力不计）由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入偏转电场．当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t 0，当在两板间加如图乙所示的周期为2t 0、幅值恒为U 0的电压时，所有电子均从两板间通过，进入水平宽度为l ，竖直宽度足够大的匀强磁场中，最后通过匀强磁场打在竖直放置的荧光屏上．问： （1）电子在刚穿出两板之间时的最大侧向位移与最小侧向位移之比为多少？ （2）要使侧向位移最大的电子能垂直打在荧光屏上，匀强磁场的磁感应强度为多少？ （3）在满足第（2）问的情况下，打在荧光屏上的电子束的宽度为多少？（已知电子的质量为m 、电荷量为e ） 解析： 乙 l 荧 光 屏 甲 （1）由题意可知，要使电子的侧向位移最大，应让电子从0、2t 0、4t 0……等时刻进入偏转 电场，在这种情况下，电子的侧向位移为 2 max 0y 012 y at v t = + 2 00200200max 2321t dm e U t dm e U t dm e U y =+= 要使电子的侧向位移最小，应让电子从t 0、3t 0……等时刻进入偏转电场，在这种情况下，电子的侧向位移为2 min 012 y at = 2 00min 21t dm e U y = 所以最大侧向位移和最小侧向位移之比为1:3:min max =y y （2）设电子从偏转电场中射出时的偏向角为θ ，由于电子要垂直打在荧光屏上，所以电子 在磁场中运动半径应为：sin l R θ = 设电子从偏转电场中出来时的速度为v t ，垂直偏转极板的速度为v y ，则电子从偏转电场中出来时的偏向角为：t y v v = θsin 式中 00t dm e U v y = 又 Be mv R t = 由上述四式可得：00 U t B dl = （３）由于各个时刻从偏转电场中出来的电子的速度大小相同，方向也相同，因此电子进入磁场后的半径也相同． 由第（1）问可知电子从偏转电场中出来时的最大侧向位移和最小侧向位移的差值为： max min y y y ?=- 2 00t dm e U y = ? 所以打在荧光屏上的电子束的宽度为2 00t dm e U y = ? 高中物理磁场综合练习及答案 高中物理磁场综合练习及答案 一、选择题（本题10 小题，每小题 5 分，共50 分） 1. 一个质子穿过某一空间而未发生偏转，则（） A. 可能存在电场和磁场，它们的方向与质子运动方向相同 B. 此空间可能有磁场，方向与质子运动速度的方向平行 C. 此空间可能只有磁场，方向与质子运动速度的方向垂直 D. 此空间可能有正交的电场和磁场，它们的方向均与质子速度的方向垂直 答案ABD 解析带正电的质子穿过一空间未偏转，可能不受力，可能受力平衡，也可能受合外力方向与速度方向在同一直线上. 2. 两个绝缘导体环AA′ 、BB′ 大小相同， 环面垂直，环中通有相同大小的恒定电流，如图 1 所示，则圆心0处磁感应强度的方向为（AA′面水平，BB′ 面垂直纸面） A. 指向左上方 B. 指向右下方 C. 竖直向上 D. 水平向右 答案A 3. 关于磁感应强度B,下列说法中正确的是（） A. 磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B. 磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致 C. 在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B 值大小为零 D. 在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大 答案D 解析磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关. 而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小. 4. 关于带电粒子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力 （重力）作用，下列说法正确的是（） A. 可能做匀速直线运动 B. 可能做匀变速直线运动 C. 可能做匀变速曲线运动 D .只能做匀速圆周运动 答案A 解析带电粒子在匀强磁场中运动时所受的洛伦兹力 跟速度方向与磁场方向的夹角有关，当速度方向与磁场方向平行时，它不受洛伦兹力作用，又不受其他力作用，这时它将做匀速直线运动，故A项正确.因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，改变速度方向，因而同时也改变洛伦兹力的方向，故洛伦兹力是 磁场综合训练（一） 1.弹性挡板围成边长为L = 100cm 的正方形abcd ，固定在光滑的水平面上，匀强磁场竖直向 下，磁感应强度为B = 0.5T ，如图所示. 质量为m =2×10-4kg 、带电量为q =4×10-3C 的小 球，从cd 边中点的小孔P 处以某一速度v 垂直于cd 边和磁场方向射入，以后小球与挡板 的碰撞过程中没有能量损失. （1）为使小球在最短的时间内从P 点垂直于dc 射出来，小球入射的速度v 1是多少？ （2）若小球以v 2 = 1 m/s 的速度入射，则需经过多少时间才能由P 点出来？ 2. 如图所示, 在区域足够大空间中充满磁感应强度大小为B 的匀强磁场,其方向垂直于纸面 向里.在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L 的等边三角形框架DEF , DE 中点S 处 有一粒子发射源,发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE 边向下，如图（a ）所示. 发射粒子的电量为+q ,质量为m ,但速度v 有各种不同的数值.若这些粒子与三角形框架碰撞 时均无能量损失,并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边.试求： （1）带电粒子的速度v 为多大时,能够打到E 点? （2）为使S 点发出的粒子最终又回到S 点,且运动时间最短,v 应为多大?最短时间为多少? （3）若磁场是半径为a 的圆柱形区域，如图（b ）所示(图中圆为其横截面)，圆柱的轴线 通过等边三角形的中心O ，且a = L .要使S 点发出的粒子最终又回到S 点， 带电粒子速度v 的大小应取哪些数值？ a b c d B P v L B v E S F D （a ） a O E S F D L v （b 1、例2.2.4（38P ）半径为0r 的无限长导体柱面，单位长度上均匀分布的电荷密度为l ρ。试计算空间中各点的电场强度。 解：作一与导体柱面同轴、半径为r 、长为l 的闭合面S ，应用高斯定律计算电场 强度的通量。当0r r <时，由于导体内无电荷，因此有0=??→ →S S d E ，故有0=→ E ，导体 内无电场。当0r r >时，由于电场只在r 方向有分量，电场在两个底面无通量，因此 2ερπl rl E dS E dS a a E S d E l r S r r S r r r r S = ?=?=?=????→ →→ → 则有：r E l r 02περ= 例 2. 2. 6 圆柱坐标系中, 在 r = 2 m 与 r = 4 m 之间 的 体 积 内 均 匀 分 布 有 电 荷, 其 电 荷 密 度 为ρ/C ·m- 3。利用高斯定律求各区域中的电场强度。 解：当 0≤r ≤2m 时, 有 即Er = 0 当 2 m ≤r ≤4 m 时, 有 因此 当 r ≥ 4 m 时, 有 例 2. 3. 1 真空中, 电荷按体密度 ρ= ρ0 ( 1 -r2/a2) 分布在半径为 a 的球形区域内, 其中 ρ0为常数。试计算球内、外的电场强度和电位函数。 解 由于电荷分布具有球对称分布, 电场也应具有球对称分布, 因此, E_沿半径方向, 且只 是 r 的函数。作一半径为 r 的同心球面 S, 应用高斯定律的积分形式可得。当 r > a 时 而 Q 为球面 S 包围的总电荷, 即球形区域内 的总电荷。因此 当 r < a 时 取无穷远的电位为零, 得球外的电位分布为 球面上( r = a ) 的电位为 当 r < a 时 由于 Q = ( 8 /15 ) πρ0 a3, 在球外, 电场和电位还可以写成 由此可见, 具有球对称分布 的电荷, 在球外的电场和电位与点电荷的电场和电位具有相同的分布。 例 2. 5. 1 在 图 2. 5. 3 中 的 电 介 质 分 界 面 附 近,E_1 = a_x2 - a_y3 + a_z5V/m, 分界面上没有自由电荷分布, 求D_2 、角 θ1 和 θ2 。 解：根据不同介质分界面上的边界条件: 切向电场分量连续, 法向电位移矢量连续。可得 电场与分界面平面的夹角可用下面关系求得 6、例2.7.1（59P ）半径为R 的导体球上带电量为Q ，试计算空间中的电场分布、电位分布和静电能量。 解：当R r <时，对于导体球，球内无电场，球面为等位面。 当R r ≥时，利用高斯定律，电场强度为 2 04r Q E r πε= 电位分布为 r Q ? = Φ0 41 πε 磁场综合测试题 一、单项选择题：本大题共6小题，每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.指南针静止时，其位置如图中虚线所示．若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置．据此可能是（B ） A.导线南北放置，通有向北的电流 B.导线南北放置，通有向南的电流 C.导线东西放置，通有向西的电流 D.导线东西放置，通有向东的电流 2.如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN ，电流I 方向从M 到N ，绳子的拉力均为F ，为使F ＝0，可能达到要求的方法是 ( C ) A ．加水平向右的磁场 B ．加水平向左的磁场 C ．加垂直纸面向里的磁场 D ．加垂直纸面向外的磁场 3.如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向上.由于磁场的作用，则（A ） A.板左侧聚集较多电子，使b 点电势高于a 点电势 B.板左侧聚集较多电子，使a 点电势高于b 点电势 C.板右侧聚集较多电子，使a 点电势高于b 点电势 D.板右侧聚集较多电子，使b 点电势高于a 点电势 4.如图所示，三根通电直导线P 、Q 、R 互相平行，通过正三角形的三个顶点，三条导线通入大小相等，方向垂直纸面向里的电流；通电直导线产生磁场的磁感应强度B=kI/r ，I 为通电导线的电流强度，r 为距通电导线的距离的垂直距离，K 为常数；则R 受到的磁场力的方向 是（A ） A.垂直R ，指向y 轴负方向 B.垂直R ，指向y 轴正方向 C.垂直R ，指向x 轴正方向 D.垂直R ，指向x 轴负方向 5.图中的D 为置于电磁铁两极间的一段通电 直导线，电流方向垂直于纸面向里．在开关S 接通后，导线D 所受磁场力的方向是( A ) A ．向上 B ．向下 C ．向左 D ．向右 6.如图，在一水平放置的平板MN 的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m 带电量为+q 的粒子，以相同的速率v 沿位于纸面内的各个方向，由小孔O 射入磁场区域. 不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中Bq mv R .哪个 图是正确的？（A ） b 磁场典型例题 类型题■ 分析求解磁感强度 磁感强度B 是磁场中的重要概念，求解磁感强度的方法一般有：定义式法、矢量叠加法等。 【例题1】如图中所示，电流从 A 点分两路通过对称的环形分路汇合于 B 点，在环形分路的中心 0处的 磁感强度（ ） A. 垂直环形分路所在平面，且指向“纸内”。 B. 垂直环形分路所在平面，且指向“纸外”。 C. 在环形分路所在平面内指向 B 。 D. 磁感强度为零。 【例题2】电视机显象管的偏转线圈示意图如图所示，某时刻电流方向如图所示。则环心 向为（ ） A .向下 B .向上 C.垂直纸面向里 D .垂直纸面向外 【例题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。求磁感强度 B 的大小。 专业、专心、成就学生梦想 个性化辅导学案 0处的磁场方 判别物体在安培力作用下的运动方向，常用方法有以下四种: 1、电流元受力分析法：即把整段电流等效为很多段直线电流元，先用左手定则判出每小段电流元受安 培力方向，从而判出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。 2、特殊值分析法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置 从而确定运动方向。 3、等效分析法：环形电流可以等效成条形磁铁、条形磁铁也可等效成环形电流、通电螺线管可等效成 很多的环形电流来分析。 4、推论分析法： ⑴ 两电流相互平行时无转动趋势，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥； （2）两 电 流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势。 【例题1】如图所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可 以自由移动，当导线通过电流 I 时，导线的运动情况是（ ）（从上往下看） （如转过90° ）后再判所受安培力方向 , A .顺时针方向转动，同时下降 B ?顺时针方向转动，同时上升 C.逆时针方向转动，同时下降 D .逆时针方向转动，同时上升 【例题2】如图所示，两平行光滑导轨相距为 L=20cm 金属棒MN 的质量为m=10g, 电阻R=8Q ，匀强磁场磁感应强度 B 方向竖直向下，大小为 B=0.8T ，电源电动势为 E=10V,内阻r=1 Q 。当电键S 闭合时，MN 处于平衡，求变阻器 R1的取值为多少?（设 0 =45°) 【例题3】长L=60cm 质量为m=6.0X 10-2 kg ，粗细均匀的金属棒，两端用完全相同的弹簧挂起，放在磁 感强度为B=0.4T ,方向垂直纸面向里的匀强磁场中， 如图8所示，若不计弹簧重力，问⑴ 要使弹簧不伸长, 金属棒中电流的大小和方向如何 ?（2）如在金属中通入自左向右、 大小为I=0.2A 的电流，金属棒下降X 1=1cm 若通入金属棒中的电流仍为 0.2A ，但方向相反，这时金属棒下降了多少 XS 分析导体在安培力作用下的运动 | N l S B 前面是答案和后面是题目,大家认真对对. 三、稳恒磁场答案 1-5 CADBC 6-8 CBC 三、稳恒磁场习题 1. 有一个圆形回路1及一个正方形回路2，圆直径和正方形的边长相等，二者中 通有大小相等的电流，它们在各自中心产生的磁感强度的大小之比B 1 / B 2为 (A) 0.90． (B) 1.00． (C) 1.11． (D) 1.22． ［ ］ 2. 边长为l 的正方形线圈中通有电流I ，此线圈在A 点(见图)产生的磁感强度B 为 (A) l I π420μ． (B) l I π220μ． (C) l I π02μ． (D) 以上均不对． ［ ］ 3. 通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状，则P ，Q ，O 各点磁感强度的大小B P ，B Q ，B O 间的关系为： (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O ． (C) B Q > B O > B P ． (D) B O > B Q > B P ． ［ ］ 4. 无限长载流空心圆柱导体的内外半径分别为 a 、 b ，电流在导体截面上均匀分布， 则空间各处的B ? 的大小与场点到圆柱中心轴线的距离r 的关系定性地如图所示．正确 的图是 ［ ］ 5. 电流I 由长直导线1沿平行bc 边方向经a 点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，再由b 点沿垂直ac 边方向流出，经长直导线2返回电源(如图)．若载流直导 线1、2和三角形框中的电流在框中心O 点产生的磁感强度分别用1B ?、2B ? 和3B ?表示，则O 点的磁感强度大小 (A) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0． (B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021=+B B ??，B 3 = 0． (C) B ≠ 0，因为虽然B 2 = 0、B 3= 0，但B 1≠ 0． (D) B ≠ 0，因为虽然021≠+B B ? ?，但B 3 ≠ 0． ［ ］ 6. 电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一电阻均匀的圆环，再由b 点沿切向从圆 高中物理磁场综合练习及答案 磁场相关的物理知识一直以来是学生在高中学习阶段较难掌握的部分,同学们需要加强相关练习，下面是我给大家带来的，希望对你有帮助。 一、选择题(本题10小题，每小题5分，共50分) 1.一个质子穿过某一空间而未发生偏转，则() A.可能存在电场和磁场，它们的方向与质子运动方向相同 B.此空间可能有磁场，方向与质子运动速度的方向平行 C.此空间可能只有磁场，方向与质子运动速度的方向垂直 D.此空间可能有正交的电场和磁场，它们的方向均与质子速度的方向垂直 答案ABD 解析带正电的质子穿过一空间未偏转，可能不受力，可能受力平衡，也可能受合外力方向与速度方向在同一直线上. 2. 两个绝缘导体环AA、BB大小相同，环面垂直，环中通有相同大小的恒定电流，如图1所示，则圆心O处磁感应强度的方向为(AA面水平，BB 面垂直纸面) A.指向左上方 B.指向右下方 C.竖直向上 D.水平向右 答案A 3.关于磁感应强度B，下列说法中正确的是() A.磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B.磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致 C.在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零 D.在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大 答案D 解析磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关.而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小. 4.关于带电粒子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力(重力)作用，下列说法正确的是() A.可能做匀速直线运动 B.可能做匀变速直线运动 C.可能做匀变速曲线运动 D.只能做匀速圆周运动 答案A 解析带电粒子在匀强磁场中运动时所受的洛伦兹力跟速度方向与磁 场方向的夹角有关，当速度方向与磁场方向平行时，它不受洛伦兹力作用，又不受其他力作用，这时它将做匀速直线运动，故A项正确.因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，改变速度方向，因而同时也改变洛伦兹力的方向，故洛伦兹力是变力，粒子不可能做匀变速运动，故B、C两项错误.只有当速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子才做匀速圆周运动，故D项 磁场专题 7．【东北师大附中2011届高三第三次模底】如图所示，MN 是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。MN 的上方有磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P 为屏上的一小孔，PQ 与MN 垂直。一群质量为m 、带电荷量q 的粒子（不计重力），以相同的速率v ，从P 处沿垂直于磁场方向射入磁场区域，且分布在与PQ 夹角为θ的范围内，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是（ ） A ．在荧光屏上将出现一个圆形亮斑，其半径为mv q B B ．在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为 ()21cos mv qB θ- C ．在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑，其半径为mv qB D ．在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为()21sin mv qB θ- 10．【东北师大附中2011届高三第三次模底】如图，电源电 动势为E ，内阻为r ，滑动变阻器电阻为R ，开关闭合。 两平行极板间有匀强磁场，一带电粒子正好以速度v 匀速 穿过两板。以下说法正确的是（忽略带电粒子的重力）（ ） A ．保持开关闭合，将滑片P 向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出 B ．保持开关闭合，将滑片P 向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出 C ．保持开关闭合，将a 极板向下移动一点，粒子将继续沿直线穿出 D ．如果将开关断开，粒子将继续沿直线穿出 4．【辽宁省丹东市四校协作体2011届高三第二次联合考试】如图所示，一粒子源位于一边长为a 的正三角形ABC 的中点O 处，可以在三角形所在的平面内向各个方向发射出速度大小为v 、质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，整个三角形位于垂直于△ABC 的匀强磁场中，若使任意方向射出的带电粒子均不能射出三角形区域，则磁感应强度的最小值为 （ ） A ．mv qa B ．2mv qa Q 一． 1.对于矢量A u v，若A u v＝ e u u v x A＋y e u u v y A＋z e u u v z A， x 则： e u u v?x e u u v＝；z e u u v?z e u u v＝； y e u u v?x e u u v＝；x e u u v?x e u u v＝ z 2.对于某一矢量A u v，它的散度定义式为； 用哈密顿算子表示为 3.对于矢量A u v，写出： 高斯定理 斯托克斯定理 4.真空中静电场的两个基本方程的微分形式为 和 5.分析恒定磁场时，在无界真空中，两个基本场变量之间的关系为，通常称它为 二.判断：（共20分，每空2分）正确的在括号中打“√”，错误的打“×”。 1.描绘物理状态空间分布的标量函数和矢量函数，在时间为一定值的情况下，它们是唯一的。（） 2.标量场的梯度运算和矢量场的旋度运算都是矢量。（） 3.梯度的方向是等值面的切线方向。（） 4.恒定电流场是一个无散度场。（） 5.一般说来，电场和磁场是共存于同一空间的，但在静止和恒定的情况下，电场和磁场可以独立进行分析。（） 6.静电场和恒定磁场都是矢量场，在本质上也是相同的。（） 7.研究物质空间内的电场时，仅用电场强度一个场变量不能完全反映物质内发生的静电现象。（ ） 8.泊松方程和拉普拉斯方程都适用于有源区域。（ ） 9.静电场的边值问题，在每一类的边界条件下，泊松方程或拉普拉斯方程的解都是唯一的。（ ） 10.物质被磁化问题和磁化物质产生的宏观磁效应问题是不相关的两方面问题。（ ） 三.简答：（共30分，每小题5分） 1.用数学式说明梯无旋。 2.写出标量场的方向导数表达式并说明其涵义。 3.说明真空中电场强度和库仑定律。 4.实际边值问题的边界条件分为哪几类？ 5.写出磁通连续性方程的积分形式和微分形式。 6.写出在恒定磁场中，不同介质交界面上的边界条件。 四.计算：（共10分）半径分别为a,b(a>b),球心距为c(c 电磁波考题整理 一、填空题 1. 某一矢量场，其旋度处处为零，则这个矢量场可以表示成某一标量函数的（梯度）形式。 2. 电流连续性方程的积分形式为（??? s dS j=- dt dq） 3. 两个同性电荷之间的作用力是（相互排斥的）。 4. 单位面积上的电荷多少称为（面电荷密度）。 5. 静电场中，导体表面的电场强度的边界条件是：（D1n-D2n=ρs） 6. 矢量磁位A和磁感应强度B之间的关系式：（B=▽x A） 7. .E（Z，t）=e x E m sin（wt-kz-）+ e y E m cos（wt-kz+），判断上述均匀平面电磁波的极化方式为：（圆极化）（应该是90％确定） 8. 相速是指均匀平面电磁波在理想介质中的传播速度。 9.根据电磁波在波导中的传播特点，波导具有（HP）滤波器的特点。（HP，LP，BP三选一） 10.根据电与磁的对偶关系，我们可以由电偶极子在远区场的辐射场得到（磁偶极子）在远区产生的辐射场 11. 电位移矢量D=ε0E+P在真空中P的值为（0） 12. 平板电容器的介质电容率ε越大，电容量越大。 13.恒定电容不会随时间（变化而变化） 14.恒定电场中沿电源电场强度方向的闭合曲线积分在数值上等于电源的（电动势） 15. 电源外媒质中电场强度的旋度为0。 16.在给定参考点的情况下，库伦规范保证了矢量磁位的（散度为零） 17.在各向同性媚质中，磁场的辅助方程为(D=εE, B=μH, J=σE) 18. 平面电磁波在空间任一点的电场强度和磁场强度都是距离和时间的函数。 19. 时变电磁场的频率越高，集肤效应越明显。 20. 反映电磁场中能量守恒与转换规律的定理是坡印廷定理。 二、名词解释 1. 矢量：既存在大小又有方向特性的量 2. 反射系数：分界面上反射波电场强度与入射波电场强度之比 3. TEM波：电场强度矢量和磁场强度矢量均与传播方向垂直的均匀平面电磁波 4. 无散场：散度为零的电磁场,即·=0。 5. 电位参考点：一般选取一个固定点，规定其电位为零，称这一固定点为参考点。当取点为参考点时，P点处的电位为=；当电荷分布在有限的区域时，选取无穷远处为参考点较为方便，此时=。 6. 线电流：由分布在一条细线上的电荷定向移动而产生的电流。 7.磁偶极子：磁偶极子是类比电偶极子而建立的物理模型。具有等值异号的两个点磁荷构成的系统称为磁偶极子场。磁偶极子受到力矩的作用会发生转动，只有当力矩为零时，磁偶极子才会处于平衡状态。利用这个道理，可以进行磁场的测量。但由于没有发现单独存在的磁单极子，故我们将一个载有电流的圆形回路作为磁偶极子的模型。 8. 电磁波的波长：空间相位变化所经过的距离称为波长，以表示。按此定义有，所以。 9. 极化强度描述介质极化后形成的每单位体积内的电偶极矩。 10. 坡印廷定理电磁场的能量转化和守恒定律称为坡印廷定理：每秒体积中电磁能量的增加量等于从包围体积的闭合面进入体积功率。 11. 线性均匀且各向同性电介质若煤质参数与场强大小无关，称为线性煤质。若煤质参数与场强方向无关，称为各向同性煤质。若煤质参数与位置无关，责称均匀煤质。若煤质参数与场强频率无关，称为各向同性煤质。 12.安培环路定理在真空中磁感应强度沿任意回路的环量等于真空磁导率乘以与该回路相交链的电流的代数和。 《电磁场与电磁波》期末复习题及答案 一，单项选择题 １．电磁波的极化特性由＿＿B ＿＿＿决定。 A.磁场强度 B.电场强度 C.电场强度和磁场强度 D. 矢量磁位 2．下述关于介质中静电场的基本方程不正确的是＿＿D ＿＿＿ A. ρ??=D B. 0??=E C. 0C d ?=? E l D. 0S q d ε?=? E S 3. 一半径为a 的圆环（环面法向矢量 z = n e ）通过电流I ，则圆环中心处的磁感应强度B 为 ＿＿D ＿＿＿A. 02r I a μe B.02I a φμe C. 02z I a μe D. 02z I a μπe 4. 下列关于电力线的描述正确的是＿＿D ＿＿＿ A.是表示电子在电场中运动的轨迹 B. 只能表示E 的方向，不能表示E 的大小 C. 曲线上各点E 的量值是恒定的 D. 既能表示E 的方向，又能表示E 的大小 5. 0??=B 说明＿＿A ＿＿＿ A. 磁场是无旋场 B. 磁场是无散场 C. 空间不存在电流 D. 以上都不是 6. 下列关于交变电磁场描述正确的是＿＿C ＿＿＿ A. 电场和磁场振幅相同，方向不同 B. 电场和磁场振幅不同，方向相同 C. 电场和磁场处处正交 D. 电场和磁场振幅相同，方向也相同 7．关于时变电磁场的叙述中，不正确的是：（D ） A. 电场是有旋场 B. 电场和磁场相互激发 C.电荷可以激发电场 D. 磁场是有源场 8. 以下关于在导电媒质中传播的电磁波的叙述中，正确的是＿＿B ＿＿＿ A. 不再是平面波 B. 电场和磁场不同相 C.振幅不变 D. 以ＴＥ波形式传播 9. 两个载流线圈之间存在互感，对互感没有影响的是＿C ＿＿ 物理高二磁场练习题 一、 单选题 1．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是 A ．电场强度的定义式q F E =适用于任何电场 B ．由真空中点电荷的电场强度公式2Q E k r =可知，当r →0时，E →无穷大 C ．由公式IL F B =可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场 D ．磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向 2．如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的正中间上方固定一根长直导线，导线中通 过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到 的支持力N 和摩擦力f 将 A 、N 减小，f=0 B 、N 减小，f ≠0 C 、N 增大，f=0 D 、N 增大，f ≠0 3、有电子、质子、氘核、氚核，以同样速度垂直射入同一匀强磁场中， 它们都作匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是 A ．氘核 B ．氚核 C ．电子 D ．质子 4．一带正电荷的小球沿光滑、水平、绝缘的桌面向右运动，如 图所示，速度方向垂直于一匀强磁场，飞离桌面后，最终落在地 面上. 设飞行时间为t 1、水平射程为s 1、着地速率为v 1；现撤去 磁场其它条件不变，小球飞行时间为t 2、水平射程为s 2、着地速 率为v 2.则有： A 、 v 1=v 2 B 、 v 1>v 2 C 、 s 1=s 2 D 、 t 1 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 [ ] A．一定是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针 B．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 解答：正确的应选C． 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． 【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 解答：正确的应选AB． 点拨：对磁感线概念的理解和磁感线特点的掌握是关键． 【例3】如图16－2所示为通电螺线管的纵剖面图，试画出a、b、c、d四个位置上小磁针静止时N极的指向． 点拨：通电螺线管周围的磁感线分布是小磁针静止时N极指向的根据．【例4】如图16－3所示，当铁心AB上绕有一定阻值的线圈后，在AB间的小磁针静止时N极水平向左，试在图中铁心上的A、B两侧绕上线圈，并与电源连接成正确的电路． 点拨：根据小磁针静止时N极指向确定铁心的N极、S极，再定绕线方向． 跟踪反馈 1．下列说法正确的是 [ ] A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极 B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱 C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场 D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N 极一定指向通电螺线管的S极 2．首先发现电流磁效应的科学家是 [ ] A．安培 B．奥斯特 C．库仑 D．麦克斯韦 3．如图16－4所示，若一束电子沿y轴正方向运动，则在z轴上某点A 的磁场方向应是 [ ] A．沿x轴的正向 B．沿x轴的负向 C．沿z轴的正向 高三物理《电场和磁场》测试题及答案 一、选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的 或不答的得0分） 1. 一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则此空间（ ） Ａ.一定不存在磁场 Ｂ.可能只存在电场 Ｃ.可能存在方向重合的电场和磁场 Ｄ.可能存在正交的磁场和电场 2. 据报道，我国第21次南极科考队于2005年在南极考查时观察到了 美丽的极光，极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀 薄大气层时，被地球磁场俘获的，从而改变原有运动方向，向两极做 螺旋运动，如图1所示，这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光，由于地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障，科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减少的，这主要与下列哪些因素有关（ ） Ａ.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 Ｂ.空气阻力做负功，使其动能减小 Ｃ.向南北两极磁感应强度不断增强 Ｄ.太阳对粒子的引力做负功 3..一个质子在匀强磁场和匀强电场中运动时，动能保持不变，已知磁场方向水平向右，则质子的运动方向和电场方向可能是（质子的重力不计）（ ） Ａ.质子向右运动，电场方向竖直向上 Ｂ.质子向右运动，电场方向竖直向下 Ｃ.质子向上运动，电场方向垂直纸面向里 Ｄ.质子向上运动，电场方向垂直面向外 4. 如图2所示，一带电粒子以水平初速度0v （0E v B <）先后进入方向垂直的匀强电场和匀强磁场区域，已知电场方向竖直向宽度相同且紧邻在一起，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中（其所受重力忽略不计），电场和磁场对粒子所做的总功为1W ；若把电场和磁场正交重叠，如图3所示，粒子仍以初速度0v 穿过重叠场区，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，电场和磁场对粒子所做的总功为2W ，比较1W 和2W ，有（ ） Ａ.一定是12W W > Ｂ.一定是12W W = Ｃ.一定是1W W < Ｄ.可能是1W W <，也可能是12W W > 电磁感应综合练习题（基本题型） 一、选择题： 1．下面说法正确的是 A．自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加 B．自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化 C．电路中的电流越大，自感电动势越大 D．电路中的电流变化量越大，自感电动势越大 【答案】 B 2．如图 9-1 所示，M1N1与 M2N2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨，导轨间距为 L 磁感应强度为 B 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，ab 与 ef 为两根金属杆，与导轨垂直且可在导轨上滑动，金属杆 ab 上有一伏特表，除伏特表外，其他部分电阻可以不计，则下列说法正确的是（） A ．若 ab 固定 ef 以速度 v 滑动时，伏特表读数为BLv B．若 ab 固定 ef 以速度 v 滑动时， ef 两点间电压为零 C．当两杆以相同的速度v 同向滑动时，伏特表读数为零 D．当两杆以相同的速度v 同向滑动时，伏特表读数为2BLv 【答案】 AC 3．如图 9-2 所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落。（） 1、2、3、 4 如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在 位置时的加速度关系为（） A ．a ＞ a ＞a ＞a 4 B． a = a = a = a 1 2 3 1 2 3 4 C．a1 = a2＞a3＞a4 D． a4 = a2＞ a3＞a1 图 9-2 图 9-3 图 9-4 【答案】 C 4．如图 9-3 所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与 螺线管截面平行，当电键 S 接通一瞬间，两铜环的运动情况是（）A．同时向两侧推开 B．同时向螺线管靠拢 C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断【答案】 A 图9-1 《工程电磁场导论》练习题 1、填空题（每空*2*分，共30分） 1.根据物质的静电表现，可以把它们分成两大类：导电体和绝缘体 。 2.在导电介质中（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流成为传导电流。 3.在自由空间（如真空中）电荷运动形成的电流成为运流电流 。 4.电磁能量的储存者和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用，故通常称为导波系统。 5.天线的种类很多，在通讯、广播、雷达等领域，选用电磁辐射能力较强的 细天线 。 6.电源是一种把其它形式的能量转换成电能的装置，它能把电源内导电原子或分子的正负电荷分开。 7.实际上直接危及生命的不是电压，而是通过人体的电流，当通过人体的工频电流超过 8mA 时，有可能发生危险，超过 30mA 时将危及生命。 8.静电场中导体的特点是：在导体表面形成一定面积的电荷分布，是导体内的电场为0，每个导体都成等位体，其表面为等位面。 9.恒定电场中传导电流连续性方程∮S J.dS=0 。 10.电导是流经导电媒质的电流与导电媒质两端电压之比。 11.在理想导体表面外侧的附近介质中，磁力线平行于其表面，电力线则与其表面相垂直。 12.如果是以大地为导线或为消除电气设备的导电部分对地电压的升高而接地，称为工作接地。 13. 电荷的周围，存在的一种特殊形式的物质，称电场。 14.工程上常将电气设备的一部分和大地联接，这就叫接地。如 果是为保护工作人员及电气设备的安全而接地，成为保护接地 。 二、回答下列问题 1.库伦定律： 答：在无限大真空中，当两个静止的小带电体之间的距离远远大于它们本身的几何尺寸时，该两带电体之间的作用力可以表示为： 这一规律成为库仑定律。 2.有限差分法的基本思想是什么？ 答：把场域用网格进行分割，再把拉普拉斯方程用以各网格节点处的电位作为未知数的差分方程式来进行代换，将求拉普拉斯方程解的问题变为求联立差分方程组的解的问题。 3.静电场在导体中有什么特点？ 答：在导体表面形成一定的面积电荷分布，使导体内的电场为零，每个导体都成为等位体，其表面为等位面。 4.什么是击穿场强？ 答：当电场增大到某一数值时，使得电介质中的束缚电荷能够脱离它们的分子而自由移动，这时电介质就丧失了它的绝缘能力，称为被击穿。 某种材料能够安全地承受的最大电场强度就称为该材料的击穿场强。 5. 什么叫静电屏蔽？ 答：在工程上，常常把不可受外界电场影响的带电体或不希望去影响外界的带电体用一个接地的金属壳罩起来，以隔离有害的的静电影响。例 ?电磁场与微波技术?试卷A 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1. 静电场是(C) A. 无散场 B. 旋涡场 C.无旋场 D. 既是有散场又是旋涡场 2. 已知(23)()(22)x y z D x y e x y e y x e =-+-+-，如已知电介质的介电常数 为0ε，则自由电荷密度ρ为( ) A. B. 1/ C. 1 D. 0 3. 磁场的标量位函数的单位是( C) A. V/m B. A C. A/m D. Wb 4. 导体在静电平衡下，其内部电场强度( A ) A.为零 B.为常数 C.不为零 D.不确定 5. 磁介质在外部磁场作用下，磁化介质出现(C ) A. 自由电流 B. 磁化电流 C. 传导电流 D. 磁偶极子 6. 磁感应强度与磁场强度的一般关系为( C ) A.H B μ= B.0H B μ= C.B H μ= D.0B H μ= 0ε0 ε 7. 极化强度与电场强度成正比的电介质称为(C)介质。 A.各向同性 B. 均匀 C.线性 D.可极化 8. 均匀导电媒质的电导率不随(B)变化。 A.电流密度 B.空间位置 C.时间 D.温度 9. 磁场能量密度等于(D) A. E D B. B H C. 21E D D. 2 1B H 10. 镜像法中的镜像电荷是(A)的等效电荷。 A.感应电荷 B.原电荷 C. 原电荷和感应电荷 D. 不确定 二、填空题(每空2分，共20分) 1. 电场强度可表示为_标量函数__的负梯度。 2. 体分布电荷在场点r 处产生的电位为_______。 3. 一个回路的自感为回路的_自感磁链_与回路电流之比。 4. 空气中的电场强度5sin(2)x E e t z πβ=-V/m ，则位移电流密度d J = 。 5. 安培环路定律的微分形式是 ，它说明磁场的旋涡源是 有旋场。 6. 麦克斯韦方程组的微分形式是 ， ， ， 。 三、简答题(本大题共2小题，每小题5分，共10分) 1.写出电荷守恒定律的数学表达式，说明它揭示的物理意义。 高考物理系列讲座——-带电粒子在场中的运动 【专题分析】 带电粒子在某种场(重力场、电场、磁场或复合场)中的运动问题，本质还是物体的动力学问题 电场力、磁场力、重力的性质和特点：匀强场中重力和电场力均为恒力，可能做功；洛伦兹力总不做功；电场力和磁场力都与电荷正负、场的方向有关，磁场力还受粒子的速度影响，反过来影响粒子的速度变化. 【知识归纳】一、安培力 1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力. 2.安培力的计算公式：F=BILsinθ；通电导线与磁场方向垂直时，即θ = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ=00，此时安培力有最小值，F min=0N；0°＜θ＜90°时，安培力F介于0和最大值之间. 3.安培力公式的适用条件； ①一般只适用于匀强磁场；②导线垂直于磁场； ③L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端； ④安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心； ⑤根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力. 【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况. 二、左手定则 1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. 2.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向. 3.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直. 4.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 ①已知I、B的方向，可惟一确定F的方向； ②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向； ③已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定. 三、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力. 1.洛伦兹力的公式：F=qvBsinθ； 2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F=0； 3.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，F=qvB; 4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0； 四、洛伦兹力的方向 1.运动电荷在磁场中受力方向可用左手定则来判定； 2.洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f 电场磁场计算题专项训练 【注】该专项涉及运动：电场中加速、抛物线运动、磁场中圆周 1、（2009浙江）如图所示，相距为d 的平行金属板A 、B 竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m 、电荷量q （q ＞0）的小物块在与金属板A 相距l 处静止。若某一时刻在金属板A 、B 间加一电压U AB ＝- q mgd 23μ，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为-q /2，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ，若不计小物块几何量对电场的影响和碰撞时间。则 （1）小物块与金属板A 碰撞前瞬间的速度大小是多少？ （2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？ 2、（2006天津）在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度应大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界的交点C 处沿＋y 方向飞出。 （1）判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q /m ； （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B /，该粒子仍以A 处相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B /多大？此粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？ 3、（2010全国卷Ⅰ）如下图，在a x 30≤ ≤区域内存在与xy 平面垂直的匀强磁场，磁感 应强度的大小为B 。在t = 0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy 平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y 轴正方向夹角分布在0~180°范围内。已知 B高中物理磁场综合练习及答案
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