1、第 1 页 共 6 页有关地磁场类问题集锦1.十九世纪二十年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流。安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地球磁场是绕地球的环形电流引起的，则该假设中的电流的方向是( )A.由西向东垂直磁子午线 B.由东向西垂直磁子午线；C.由南向北沿磁子午线方向 D.由赤道向两极沿磁子午线方向注：磁子午线是地球磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线2.20 世纪 50 时年代，科学家提出了地磁场的“电磁感应学说” ，认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时，磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流，此电流产生了地磁场。连
2、续的磁暴作用可维持地磁场。则外地核中的电流方向为（地磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线称为磁子午线） （ ）A.垂直磁子午线由西向东 B 垂直磁子午线由东向西C.沿磁子午线由南向北 D 沿磁子午线由北向南.根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此可断定地球应该（ ）A.带负电 带正电C.不带电 无法确定4.一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由下落的过程中，导线上各点的电势（ ）A.东端最高 B.西端最高 C.中点最高 D.各点一样高5.在赤道附近有一竖直向下的匀强电场，在此区域内有一根沿东西方
3、向放置的直导体棒，由水平位置自静止落下，不计空气阻力，则导体棒两端落地的先后关系是（ ） .东端先落地 .西端先落地.两端同时落地 .无法确定6.在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是 5105 .如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长 40，载有 20的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是 （ ）.410 8 .2.510 5 .910 4 .410 2 7.关于磁通量的说法中，正确的是（ ）A.穿过一个面的磁通量等于磁感强度和该面面积的乘积B.在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积C.穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数D.
4、地磁场穿过地球表面的磁通量为零。8.为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速。假设海洋某处地磁场竖直分量为 B=0.5104 T，水流是南北流向，如图 1 所示，将两电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向。若两电极相距 L=20m，与两电极相连的灵敏电压表读数为U=0.2mV，则海水的流速大小为（ ）A.10m/s B.0.2m/s C.5m/s D.2m/s9.指南针静止时，其 N 极指向如图 2 中虚线所示。若在其上方放置水平方向的导线，并通以直流电，则指南针转向图中实线位置。据此可知（ ）A.导线南北放置，通有向北的电流B.导线
5、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10.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系 时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动 势代替电源，用小磁针的偏转检测电源，具体做法是：在地磁场 作用下处于图 1西南 北 东图 2第 2 页 共 6 页水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为 I 时，小磁针偏转了 30，问当他发现小磁针偏转了 60，通过该直导线的电流为（直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比）：（ ）A.2I B.3I C. I D.无法确定31
6、1.一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里，在墙的西侧处，当放一指南针时，其指向刚好比原来旋转，由此可以断定，这里电缆中电流的方向为（ ）A.可能是向北 .可能是竖直向下C.可能是向南 .可能是竖直向上12.在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应（ ）A.平行于南北方向，位于小磁针上方 B.平行于东西方向，位于小磁针上方C.平行于东南方向，位于小磁针下方 D.平行于西南方向，位于小磁针下方13.如.图 3 为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处
7、的电势为 U1，右方机翼末端处的电势力 U2。 （ ）A.若飞机从西往东飞，U 1比 U2高B.若飞机从东往西飞，U 2比 U1高C.若飞机从南往北飞，U 1比 U2高D.若飞机从北往南飞，U 2比 U1高14.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为 B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为 l，螺旋桨转动的频率为 f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为 a，远轴端为 b，如图 4 所示。如果忽略 a 到转轴中心线的距离，用 表示每个叶片中的感应电动势，则 （ ）A. fl 2B，且 a 点电势低于 b 点电势 B. 2 fl 2B，
8、且 a 点电势低于 b 点电势C. fl 2B，且 a 点电势高于 b 点电势D. 2 fl 2B，且 a 点电势高于 b 点电势15.假设将指南针移到地球球心处，则指南针的指向： （ ）A.由于地球球心处无磁场，故指南针自由静止方向不确定B.根据“同名磁极相斥，异名磁极相吸”可判定指南针 N 极指向地球北极附近C.根据“小磁针 N 极受力方向沿该处磁场方向”可判定 N 极指向地球南极附近D.地球对指南针通过地磁场作用，但指南针对地球不产生磁场作用16.磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙中的星球，小到电子、质子等微观粒子几乎都会呈现出磁性。地球就是一个巨大的磁体，其表面附近的磁感应强度约为 ，
9、甚至一些生物体内也会T55103含着微量强磁性物质如 。研究表明：鸽子正是利用体内所含有微量强磁性物质在地磁场中所受的43OFe作用来帮助辨别方向的。如果在鸽子的身上缚一块永磁体材料，且其附近的磁感应强度比地磁场更强，则（ ）A.鸽子仍能辨别方向 B.鸽子更容易辨别方向C.鸽子会迷失方向 D.不能确定鸽子是否会迷失方向17.具有金属外壳的人造地球卫星，在环绕地球做匀速圆周运动时（ ）A.如果卫星沿着地球的经线绕地球运动，则在通过地磁场两极上空时，卫星的表面将产生感应电流；B.如果卫星的运行轨道经过泰国曼谷和日本东京的上空，则它的表面不会产生感应电流；C.如果卫星在地球同步轨道上运行，它的表面不
10、会产生感应电流；D.如果卫星表面产生了感应电流，它的机械能将减小，轨道半径减小，运行速率减小。图 3 B图 4第 3 页 共 6 页18.从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，如图 5 所示，那 么（ ）A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用 在南、北两极最强，赤道附近最弱C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用 在南、北两极最弱，赤道附近最强D.地磁场会使沿地球赤道
11、平面内射来的宇宙射线中的 带电粒子向两极偏转19.一架飞机以 300的速度在某处沿水平方向 飞行，该处地磁场的竖直分量时为 2105 ，飞机机翼总长度 为 20，机翼两端间的感应电动势为_.20.某地地磁场磁感应强度的水平分量 TBx4108.，竖直分量 。求：（）地磁场的大小及它与水平方向的夹角；（）在水平面内TBy410.的面积内地磁场的磁通量 。 20.m21.南半球某地的磁场为 410-5T，磁场方向与水面成 30，一条东西方向水平放置的均匀导体棒长0.5m，将它以 2m/s 的初速度向北水平抛出，则在抛出后 末，棒中的感应电动势为 。s5322.图 6 为上海某校操场上，两同学相距
12、L 为 10m 左右，在东偏北、西偏南 11 的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，像甩跳 绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上，双绞线并联后 的电阻 R 约为 2，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持在频 率为 2Hz 左右。如果同学摇动绳子的最大圆半径 h 约为 1m，电流 计读数的最大值 I 约为 3mA，（1）试估算地磁场的磁感应强度的数量级为 ；数学表达式 B=。 （由 R、I、L、f、h 等已知量表示）（）将两人站立的位置，改为与刚才方向垂直和两 点上，那么电流计读数约为_。23.由于国际空间站的运行轨道上各处的地磁场强弱及方向均有所不同，所以在运行过程
13、中，穿过其外壳的地磁场的磁通量将不断变化，这样将会导致_现象发生，从而消耗国际空间站的能量。为了减少这消耗，国际空间站的外壳材料的电阻率应尽可能_（填 “大”或“小” ）一些。24.用钢铁做成的船身，一般都易被磁化。某船磁化方向跟船身垂直，人在船上面向船头时，船右侧是 N极。若该船正向南行驶时，则罗盘的指针 N 极指向大致是_。25.已知地磁场的水平分量为 e，利用这一值可以测定某一弱磁场的磁感应强度，如图 7 所示的通电线圈中央一点磁感应强度。实验方法：先将未通电线圈平面沿南北方向放置，中央放一枚小磁针，下面有量角器，此时磁针极指向北方；给线圈通电，此时小磁针极指向北偏东 角后静止。由此可以
14、知道线圈中电流方向（自东向西看）是_（填“顺”或“反” ）时针方向的，线圈中央的磁感应强度=_.26.据报道，1992 年 7 月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功，航天飞机在地球赤道上空离地面约 300处由东向西飞行，相对地面速度大约 ，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长sm/105.6320、电阻为 800 的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的，磁感应强度为 ，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同，根据理T4论设计，通过电离层的作用，悬绳可产生 3A 的电流。试求：（1）金属悬绳
15、中产生的感应电动势；（2）悬绳两端的电压；图 5北东南北西 东图 7图 6第 4 页 共 6 页（3）航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能（已知地球半径为 6400）27.一个电阻为 R 的长方形线圈 abcd 沿着磁针所指的南北方向 平放在北半球的一个水平桌面上， ab=L1,bc=L2,如图 8 所示。现突然将线圈翻 转 1800，使ab 与 dc 互换位置，用冲击电流计测得导线中流过的电量为 Q1。然后维持ad 边不动，将线圈绕 ad 边转动，使之突然竖直，这次测得导线 中流过的电量为 Q2，试求该处地磁场的磁感强度的大小。28.在电子显像管内部，由炽热的灯丝上发射出的电子在经过一 定的
16、电压加速后，进入偏转磁场区域，最后打到荧光屏上，当所加的偏转磁 场的磁感强度为 0 时，电子应沿直线运动打在荧光屏的正中心位置。但由于 地磁场对带电粒子运动的影响，会出现在未加偏转磁场时电子束偏离直线运 动的现象，所以在精密测量仪器的显像管中常需要在显像管的外部采取磁屏蔽措施以消除地磁场对电子运动的影响。已知电子质量为 m、电荷量为 e，从炽热灯丝发射出的电子（可视为初速度为 0）经过电压为 U 的电场加速后，沿水平方向由南向北运动。若不采取磁屏蔽措施，且已知地磁场磁感强度的竖直向下分量的大小为 B，地磁场对电子在加速过程中的影响可忽略不计。在未加偏转磁场的情况下， （1）试判断电子束将偏向什
17、么方向；（2）求电子在地磁场中运动的加速度的大小；（3）若加速电场边缘到荧光屏的距离为 ，求在地磁场的作用下使达到荧光屏的电子在荧光屏上偏移的距离。l参考答案：1.B.地磁场的 N 极在地球的南极附近，S 极在地球的北极附近，将地球看作一通电螺线圈，由安培定则知电流的方向应与磁子午线垂直。2.B.同上。3.A.由安培定则知电流的方向应自东向西，而地球的自转方向自西向东，则地球带负电。4.A.赤道上空地磁场方向水平指向北方，当导线下落时，由左手定则可判定导线内的自由电子受到指西端的洛仑兹力，电子聚集到导线西端，而导线东端因失去电子而带正电，因而导线东端电势最高，西端最低。5.A.由上题知导线东端
18、带正电，西端带负电，因而东端受到向下电场力，西端受到向上的电场力，故导线东端先落地。6.D.利用公式 F=BIL 计算。7.C、D.地球表面是闭合曲面，穿进它的磁感线又全部从另一面穿出，故磁通量为零。8.B.海水沿南北流动时，等效长为 L 的导线切割地磁场，利用公式 E=BLV 可求出结果。9.B.小磁针静止时，N 极应指向地磁场与直线电流合磁场的方向，由安培定则知 B 正确。10.B.小磁针 N 极指向合磁场的方向，则直线电流的磁场 与地磁场的水平分量 之间的关系为IBe，利用上两式得： ，而直线电流的磁场与其电流成正比，故60B 30/ItgtgBeeI 3/答案 B 正确。11.D.在地
19、磁场作用下，小磁针静止时 N 极指向北方，现改变 N 极指向南方，表明直线电流产生的磁场在小磁针所在处的方向应是指向南方，由安培定则可知电缆中应有竖直向上的电流 ，即选 D。12.A.奥斯特实验中，通电导线应南北放置，这样小磁针的偏转即是由通电导线产生的磁引起，而不是由地磁场引起。13.A、C.用右手定则判定。14.A.利用 可求得大小，由右手定则可判定电势高低。21lBE15.C.地球内部地磁场的方向是由地理的北极指向南极，故 C 正确。16.C.鸽子体内的磁性材料会受到永磁体的作用，而没有确定的受力方向。17.A、C.在选项 A、B 中，因地磁场磁感应强度的变化，穿过卫星的磁通量都会发生变
20、化，卫星表面都将产生感应电流。选项 C 中，地球同步卫星轨道在赤道的上方，地磁场的强弱不变，穿过卫星的磁通量不变，卫星的表面不会产生感应电流。选项 D 中，如果卫星的表面产生了感应电流，它的机械能转化为电南北ab cd图 8第 5 页 共 6 页能，由圆周运动及万有引力的相关知识可知它的轨道半径逐渐减小，运行速率逐渐增大。18.C.垂直射向地球的宇宙射线，在地球的南北两极处，其运动方向与地磁场的方向基本平行，所受的洛仑兹力很小，故几乎不发生偏转；而在赤道上空时，其运动方向与地磁场垂直，所受洛仑兹力最大，带电粒子的偏转程度最大。19.0.12.用公式 计算BlvE20.解析：（1）磁感应强度是矢
21、量，则根据平行四边形法则TTyx 44222 1057.105.18.0B 与水平方向的夹角（即磁偏角）3.arctnarct 4xy（2）题中地磁场与水平面不垂直，取其与水平面垂直的 BY分量，故磁通量为：WbbSy4102105.21.解析：均匀导体棒抛出后，只有重力作用，故作平抛运动。把平抛运动分解在两个方向，求出末的速度大小的方向，然后确定切割方向与地磁场的夹角，再由 求出感应电动势的大s53 sinBlvE小。 smgtvsmvyx /32 /20 32xyvtg得 =60 由于地磁场方向与水平向成 30角，所以此时 B V则： VBlvE51822.510-5T、 、0。摇动绳子的
22、过程中，绳切割地磁场，当摆动速度与地磁场垂直时，感应电fLhIR2动势最大，电流最大。由 得：IREfRvBlE,2,fLhIB223.电磁感应、大。要减少消耗，则产生的感应电流就应当小。在感应电动势一定时，外壳的电阻应当大，则材料的电阻应当大。24.西北方向。罗盘处于船体内部，而船体内部,地磁场与船体产生的磁场两者的矢量和的方向为西北方向。25.反、 。tgBe26.解析：（1）因悬绳的长度远小于航天飞机作匀速圆周运动的半径，故可以认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机上的相同，这样： VBlvE520（2）悬绳两端的电压： IrU8（3）航天飞机绕行一周的时间： hRt)(在这段时间内悬绳输出
23、的电能： JW816.727.解析：根据地磁场的特征可知，在北半球的地磁场方向是向北向下的。只要求出这个磁感强度的竖直分量 B1和水平分量 B2，就可以求出该处磁感强度 B 的大小。当线圈翻个身时，穿过线圈的磁通量的变化量为 ， 因为感应电动势 ， 所以 2 B1L1L2=RQ1 S1 tQIt1当线圈绕 ad 边竖直站起来时，穿过线圈的磁通量的变化量为 ，所以 2212)(RQL第 6 页 共 6 页由此可得： 2121QLRB28.解析：（1）根据左手定则，可以判断出电子束将偏向东方。 （2）设从加速电场射出的电子速度为 ，则根据动能定理有：0veUmv0从加速电场射出的电子在地磁场中受到洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，设电子的加速度为 a，根据牛顿第二定律，aB0由以上各式解得 meB2（3）设电子在地磁场中运动的半径为 R，根据牛顿第二定律Rve200得 B设电子在荧光屏上偏移的距离为 x，根据图 9 中的几何关系，有：2tx结合以上关系，得21leBmU2005 年 3 月 2 日图 9
