高中物理(新人教版)选择性必修二同步习题：第一章达标检测(同步习题)【含答案及解析】

第一章测评(时间:75分钟,满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将垂直于磁场的直导线从中点折成直角后,直角所在平面仍垂直于磁场,则安培力的大小一定变为原来的一半2.关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系,下列说法正确的是( )A.F、B、I三者必须保持相互垂直B.F必须垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必须垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必须垂直F、B,但F、B可以不相互垂直3.如图所示,表示磁场对直线电流的作用力示意图中正确的是( )4.正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线,导线中通有恒定电流,方向如图所示,a、b、c三点分别是正三角形三边的中点,若A、B、C三处导线中的电流均为I,则a、b、c三点的磁感应强度大小关系为( )A.a点最大B.b点最小C.c点最小D.b、c点一样大5.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时(磁铁始终未动)( )A.磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用6.如图所示为一速度选择器,内有一磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度v水平射入,为使粒子流经过磁场时不偏转(不计重力),则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,关于此电场场强大小和方向的说法中正确的是( ),粒子带正电时,方向向上A.大小为Bv,粒子带负电时,方向向上B.大小为BvC.大小为Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关D.大小为Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关7.将一段通电直导线abc从中点b折成120°,分别放在如图所示的匀强磁场中,图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行,图乙中导线所在平面与磁场的磁感线垂直,若两图中两导线所受的安培力大小相等,则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比B1为( )B2A.√33B.2√33C.√36D.3√32二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。

第一章过关检测(时间:75分钟满分:100分)一、选择题(共10题,第1~7题为单项选择题,每题4分;第8~10题为多项选择题,每题6分,共46分)1.如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线M和N,通有大小相等、方向相反的电流I,在纸面上与M、N距离相等的一点P处,导线M、N产生的磁场的磁感应强度分别为B1、B2,则下图中正确标出B1与B2合矢量B的方向的是( )M、N在P点产生的磁感应强度大小相等,根据安培定则,导线M 在P点的磁场的方向向右上方,导线N在P点的磁场的方向向右下方,所以合磁场的方向一定向右。

选项D正确。

2.一个半径为r的均匀导电金属圆环放置在粗糙的水平绝缘桌面上,现加上一方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,如图所示(俯视图)。

将金属圆环接入电路中,干路电流为I,接入点a、b是圆环直径上的两个端点。

金属圆环始终处于静止状态,则( )A.当电流为I时,金属圆环上半部分受到的安培力大小为πBIrB.当电流为I时,金属圆环受到的安培力大小为BIrC.增大干路电流,金属圆环对桌面的压力增大D.增大干路电流,金属圆环对桌面的摩擦力增大I时,金属圆环上半部分受到的安培力大小为F1=B·I·2r=BIr,选项A错误。

当电流为I时,金属圆环上下两部分受到2的安培力均为BIr且方向相同,则金属环受到的安培力大小为2BIr,选项B 错误。

由左手定则可知,金属环所受的安培力方向沿水平方向,则增大干路电流,安培力变大,但金属圆环对桌面的压力不变,金属圆环对桌面的摩擦力增大,选项C错误,D正确。

3.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场与D形盒面垂直,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的时间可忽略,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上,中心A处粒子源产生的粒子飘入狭缝中由初速度为零开始加速,最后从出口处飞出。

D 形盒的半径为R,下列说法正确的是( )A.粒子在出口处的最大动能与加速电压U 有关B.粒子在出口处的最大动能与D 形盒的半径无关C.粒子在D 形盒中运动的总时间与交流电源的周期T 有关D.粒子在D 形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关,粒子不断加速,做圆周运动的半径不断变大,最大半径即为D 形盒的半径R,由qBv m =m v m 2R,得v m =qBR m,最大动能为E km =q 2B 2R 22m,故选项A 、B 错误。

人教版（2019）高中物理选择性必修第二册第一章《安培力与洛伦兹力》检测卷一、单选题（本题有8小题，每小题4分，共32分）1．通电长直导线周围存在磁场，其磁感应强度大小与导线中的电流大小成正比，与距导线的距离成反比。

如图所示，三根长度相同且通有恒定电流的长直导线M 、N 、P 平行放置，其截面位于等边三角形的三个顶点，M 、N 位于光滑绝缘水平面上，导线P 的质量为m ，重力加速度为g ，三根导线均保持静止状态。

则（ ）A ．导线M 、P 间的磁场力大小为12mgB ．导线M 、N 间的磁场力大小为mgC ．导线M 、P 中的电流方向相同D ．导线P 中的电流大小是导线N 中电流大小的2倍2．用回旋加速器可获得高能量的粒子，两个D 形金属盒分别与高频交流电源两极相连接，在两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。

用此回旋加速器加速质子时，高频交流电的周期为1T ，质子获得的最大动能为k1E ，加速α粒子时，高频交流电的周期为2T ，α粒子获得的最大动能为k 2E ，匀强磁场的磁感应强度不变，则（ ）A ．12T TB ．12T T =C ．k1k2E E =D ．k1k2E E <3．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受磁场力F的关系，下面的说法中正确的是（）A．在B=0的地方，F一定等于零B．在F=0的地方，B一定等于零C．若B=1 T，I=1 A，L=1 m，则F一定等于1 ND．若L=1 m，I=1 A，F=1 N，则B一定等于1 T4．质量为m、电荷量为e的电子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场。

电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期分别为（）A．mveB，2meBπB．eBmv，meBπC．veB，2eBπD．meB，2meBvπ5．如图，纸面内同一材料制作的粗细均匀的正方形金属线框，如图接入电路，电源电动势恒定，导线及电源内阻不计，整个空间磁场垂直纸面向里，导线框受安培力F。

第一章测评(满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.(陕西咸阳高二期末)下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是( )A.判断安培力和洛伦兹力的方向都用右手定则B.运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用C.安培力与洛伦兹力的本质相同,所以安培力和洛伦兹力都不做功D.一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零,但该位置的磁感应强度不一定为零2.(陕西渭南高二期末)我国西电东送工程中,采用了1 100 kV超高压直流输电技术。

其中有两个输电塔之间的输电线为水平直导线且沿东西方向,长500 m,某时刻输电电流为100 A,已知该地磁场方向与水平地面的夹角为30°,磁感应强度大小为5×10-5T,则该时刻,其中一根导线所受到地磁场的安培力大小为( )A.0B.1.25 NC.1.25√3 ND.2.5 N3.(山东济南高二期中)在电视机的显像管中,电子束的扫描是用磁偏转技术实现的,其扫描原理如图所示。

圆形区域内的偏转磁场的方向垂直于圆面,而不加磁场时,电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点。

为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线PQ,偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是( )4.(福建三明高二期末)回旋加速器的原理如图所示,D1和D2是两个半径为R的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中,电压为U、周期为T的交变电压加在狭缝处。

位于D1圆心处的质子源能不断产生质子(初速度可以忽略),质子在两盒之间被电场加速,忽略质子在电场中运动的时间,不计质子的重力,不考虑加速过程中的相对论效应。

则( )A.交变电压的周期是质子做圆周运动周期的2倍B.质子离开回旋加速器的最大动能随电压U增大而增大C.质子在回旋加速器中加速的次数随电压U增大而减少D.质子在回旋加速器中运动的时间随电压U增大而增大5.如图所示,用绝缘细线悬挂一个导线框,导线框是由两同心半圆弧导线和直导线ab、cd(ab、cd在同一条水平直线上)连接而成的闭合回路,导线框中通有图示方向的电流,处于静止状态。

高中物理选择性必修第二册各章综合测验1.安培力与洛伦兹力.............................................................................................................. - 1 -2.电磁感应 ........................................................................................................................... - 15 -3.交变电流 ............................................................................................................................ - 27 -4.电磁振荡与电磁波............................................................................................................. - 39 -5.传感器 ................................................................................................................................ - 49 -1.安培力与洛伦兹力时间：90分钟 满分：100分一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．如图所示，一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是( )2．如图所示，一根导线位于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB ＝BC ＝CD ＝DE ＝l ，且∠C ＝120°、∠B ＝∠D ＝150°.现给这根导线通入由A 至E 的恒定电流I ，则导线受到磁场作用的合力大小为( )A ．23BIl B.⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋32BIl C ．(2＋3)BIl D ．4BIl3．在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子(重力不计)可能沿水平方向向右做直线运动的是( )4.电视显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是 ( )5.固定导线c垂直纸面，可动导线ab通以如图所示方向的电流，用测力计悬挂在导线c 的上方，导线c中通以如图所示的电流时，以下判断正确的是( )A．导线a端转向纸外，同时测力计读数减小B．导线a端转向纸外，同时测力计读数增大C．导线a端转向纸里，同时测力计读数减小D．导线a端转向纸里，同时测力计读数增大6.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为( )A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管7．1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )A．离子从磁场中获得能量B．电场的周期随离子速度增大而增大C．离子由加速器的中心附近射入加速器D．当磁场和电场确定时，这台加速器仅能加速电荷量q相同的离子8．如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的离子，从整体上来说呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块正对面积为S，相距为d的平行金属板，与外电阻R相连构成电路．设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g，则流过外电阻R的电流I及电流方向为( )A.BdvR，A→R→B B.BdvR，B→R→AC.BdvSggSR＋d，A→R→B D.BdvSSR＋gd，B→R→A二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．如图所示，虚线左侧的匀强磁场磁感应强度为B1，虚线右侧的匀强磁场磁感应强度为B2，且B1＝2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的( )A．速率将加倍B．轨迹半径将加倍C．周期将加倍D．做圆周运动的角速度将加倍10．如图所示，质量为m的带电绝缘小球(可视为质点)用长为l的绝缘细线悬挂于O点，在悬点O下方有匀强磁场．现把小球拉离平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中正确的是( )A．小球从A至C和从D至C到达C点时，速度大小相等B．小球从A至C和从D至C到达C点时，细线的拉力相等C．小球从A至C和从D至C到达C点时，加速度相同D．小球从A至C和从D至C过程中，运动快慢一样11．一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D 形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是( )A ．D 形盒之间交变电场的周期为2πm qB B ．质子被加速后的最大速度随B 、R 的增大而增大C ．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大D ．质子离开加速器时的最大动能与R 成正比12.如图所示，左右边界分别为PP ′、QQ ′的匀强磁场的宽度为d ，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向里，一个质量为m 、电荷量为q 的微观粒子，沿图示方向以速度v 0垂直射入磁场，欲使粒子不能从边QQ ′射出，粒子入射速度v 0的最大值可能是( )A.Bqd mB.2＋2Bqd mC.2－2Bqdm D.2qBd 2m三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(8分)如图所示，虚线框内存在一沿水平方向且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场所受的安培力，来测量磁场磁感应强度的大小并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D 为位于纸面内的U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R 为电阻箱；为电流表；S 为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S 断开，在托盘内加入适量细沙，使D 处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m 1.③闭合开关S ，调节R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ________________，然后读出________________，并用天平称出________________．④用米尺侧量________．(3)用测得的物理量和重力加速度g 表示磁感应强度的大小，可以得出B ＝________________.(4)判定磁感应强度方向的方法：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．14．(8分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.4 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.5 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.5 Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.04 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小．15．(8分)在真空中，半径r ＝3×10－2 m 的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度B ＝0.2 T ．一个带正电的粒子，以初速度v 0＝106 m/s ，从直径ab 的一端a 射入磁场，已知该粒子的比荷q m ＝108C/kg ，不计粒子重力，求：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少？(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v0方向与ab的夹角θ及粒子的最大偏转角β.16．(10分)如图甲所示，M、N为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O′正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示，设垂直纸面向里的磁场方向为正方向．有一群正离子在t＝0时垂直于M板从小孔O射入磁场．已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求：(1)磁感应强度B0的大小；(2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值．17.(12分)如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B＝0.60 T，磁场内有一块足够长的平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l＝16 cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速率均为v ＝3.0×106 m/s ，已知α粒子的比荷q m ＝5.0×107C/kg ，现只考虑在纸面内运动的α粒子，不计α粒子重力，求ab 上被α粒子打中的区域的长度．18．(14分)如图所示，平面直角坐标系xOy 中，在第二象限内有一半径R ＝5 cm 的圆，与y 轴相切于点Q (0，5 3 cm)，圆内有匀强磁场，方向垂直于xOy 平面向外．在x ＝－10 cm 处有一个比荷为q m ＝1.0×108C/kg 的带正电的粒子，正对该圆圆心方向发射，粒子的发射速率v 0＝4.0×106 m/s ，粒子在Q 点进入第一象限．在第一象限某处存在一个矩形匀强磁场区域，磁场方向垂直于xOy 平面向外，磁感应强度B 0＝2 T ．粒子经该磁场偏转后，在x 轴M 点(6 cm,0)沿y 轴负方向进入第四象限(不考虑粒子的重力)．求：(1)第二象限圆内磁场的磁感应强度B 的大小．(2)第一象限内矩形磁场区域的最小面积．答案及解析1．解析：A图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项A错误；B图中带负电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项B错误；C图中带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项C正确；D图中带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向下，大拇指的方向向左，选项D错误．答案：C2．解析：据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为：L等＝(2＋3)l.据安培力公式得F＝BIL等＝(2＋3)BIl，故A、B、D错误，C正确．答案：C3．解析：在A图中，电子向右运动，受力如图电子做曲线运动，A错误；在B图中，电子只受向左的电场力，不受洛伦兹力，只要电子v足够大，可以向右做匀减速直线运动，通过电磁场，B正确；在C图中，向右运动电子所受电场力，洛伦兹力均竖直向下，与v不共线，做曲线运动，C错误；在D图中，向右运动电子所受电场力，洛伦兹力均竖直向上，与v不共线，做曲线运动，D错误．答案：B4．解析：电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的B­ t图的图线应在t轴下方，C、D错误；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的B­ t图的图线应在t轴上方，A正确、B错误．答案：A5．解析：导线c中电流产生的磁场在右边平行纸面斜向左上，在左边平行纸面斜向左下，在ab左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向外，右边的电流元所受安培力方向向里，知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动．当ab导线转过90°后，两导线电流为同向电流，相互吸引，导致测力计的读数变大，故B正确，A、C、D 错误．答案：B6．解析：先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示．可以判断导线受到磁场力作用后从上向下看按逆时针方向转动，再分析导线转过90°时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线所受磁场力的方向，如图乙所示，可知导线还要靠近螺线管，所以D 正确，A、B、C错误．答案：D7．解析：离子在电场力作用下，从电场中获得能量，而洛伦兹力始终与速度的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，离子不能从磁场中获得能量，A 错误；离子最终的速度与回旋半径成正比，要使半径最大，应使离子从中心附近射入加速器，C 正确；加速离子时，交变电场的周期与离子在磁场中运动的周期相等，离子在磁场中运动的周期T ＝2πm qB，与离子速度无关，与离子的比荷有关，当磁场和电场确定时，这台加速器仅能加速比荷相同的离子，B 、D 错误．答案：C8．解析：由左手定则知，正离子向上偏，负离子向下偏，故电流方向为A →R →B ，设带电离子电荷量为q ，由q E d ＝qvB ，I ＝E R ＋r ，r ＝ρd S ，ρ＝1g ，联立解得I ＝BdvSg gSR ＋d ，故选C. 答案：C9．解析：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹半径R ＝mvqB ，周期T ＝2πm qB，角速度ω＝2πT ＝qB m，洛伦兹力不做功，B 1＝2B 2，故由B 1进入B 2后v 不变，R 加倍，T 加倍，ω减半，B 、C 正确．答案：BC10．解析：由题意可知，当进入磁场后，才受到洛伦兹力作用，且力的方向与速度垂直，所以只有重力做功，则小球从A 至C 和从D 至C 到达C 点时，速度大小相等，加速度相同，从A 至C 和从D 至C 过程中，运动快慢也一样，A 、C 、D 正确；由于进出磁场的方向不同，由左手定则可知，洛伦兹力方向不同，所以细线的拉力的大小不同，故B 错误．答案：ACD11．解析：D 形盒之间交变电场的周期等于质子在磁场中运动的周期，A 项正确；由r ＝mvqB 得：当r ＝R 时，质子有最大速度v m ＝qBR m，即B 、R 越大，v m 越大，v m 与加速电压无关，B 正确，C 错误；质子离开加速器时的最大动能E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R 22m，故D 错误． 答案：AB12．解析：粒子射入磁场后做匀速圆周运动，由R ＝mv 0qB知，粒子的入射速度v 0越大，R 越大．当粒子的径迹和边界QQ ′相切时，粒子刚好不从QQ ′射出，此时其入射速度v 0应为最大．若粒子带正电，其运动轨迹如图甲所示(此时圆心为O 点)，容易看出R 1－R 1sin (90°－45°)＝d ，将R 1＝mv 0qB 代入得v 0＝2＋2Bqd m，选项B 正确；若粒子带负电，其运动轨迹如图乙所示(此时圆心为O ′点)，容易看出R 2＋R 2cos 45°＝d ，将R 2＝mv 0qB代入得v 0＝2－2Bqdm，选项C 正确．答案：BC 13.解析：(1)根据实验目的和电磁天平的原理，将电源、开关、电阻箱、电流表及U 形金属框串联起来，连接成如答图所示的电路图．(2)设金属框质量为M ，托盘质量为m 0，第一次操作中未接通电源时由平衡条件得Mg ＝(m 0＋m 1)g ；第二次接通电源后，重新加入适量细沙，使D 重新处于平衡状态，然后读出电流表的示数I ，用天平称出此时细沙的质量m 2，并测量出金属框底部的长度l .(3)若金属框受到的安培力竖直向下，由平衡条件得BIl ＋Mg ＝(m 0＋m 2)g ，两式联立解得B ＝m 2－m 1g Il .若金属框受到的安培力竖直向上，则B ＝m 1－m 2g Il .综上可得B ＝|m 2－m 1|Ilg . (4)若m 2>m 1，则由左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外，反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．答案：(1)如解析图所示(1分) (2)③重新处于平衡状态(1分) 电流表的示数I (1分) 此时细沙的质量m 2(1分) ④D 的底边长度l (1分) (3)|m 2－m 1|Ilg (2分) (4)m 2>m 1(1分)14．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律I ＝ER 0＋r＝1.5 A ．(2分)(2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.3 N ．(2分)(3)导体棒受力分析如图，将重力正交分解F 1＝mg sin 37°＝0.24 N ，(1分)F 1<F 安，根据平衡条件，mg sin 37°＋F f ＝F 安，(1分)解得F f ＝0.06 N ．(2分)答案：(1)1.5 A (2)0.3 N (3)0.06 N15．解析：(1)粒子射入磁场后，由于不计重力，所以洛伦兹力充当其做圆周运动需要的向心力，根据牛顿第二定律有：qv 0B ＝mv 20R(2分)得R ＝mv 0qB＝5×10－2m ．(2分)(2)粒子在圆形磁场区域的运动轨迹为一段半径R ＝5 cm 的圆弧，要使偏转角最大，就要求这段圆弧对应的弦最长，即为场区的直径，粒子运动轨迹的圆心O ′在ab 弦的中垂线上，如图所示，由几何关系知sin θ＝r R＝0.6，所以θ＝37°，(2分)而最大偏转角β＝2θ＝74°.(2分)答案：(1)5×10－2m (2)θ＝37° β＝74°16．解析：(1)正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力，qv 0B 0＝mv 20r，(2分)正离子做匀速圆周运动的周期T 0＝2πrv 0，(1分)联立两式解得磁感应强度B 0＝2πm qT 0.(2分)(2)要使正离子从O ′孔垂直于N 板射出磁场，v 0的方向应如图所示，当正离子在两板之间只运动一个周期，即t ＝T 0时，有r ＝d4，(1分)当正离子在两板之间运动n 个周期，即t ＝nT 0时，有r ＝d4n(n ＝1,2,3，…)，(2分)联立解得正离子的速度的可能值为v 0＝B 0qr m ＝πd 2nT 0(n ＝1,2,3，…)．(2分)答案：(1)2πm qT 0 (2)πd 2nT 0(n ＝1,2,3，…)17．解析：α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R 表示其轨迹半径，有qvB ＝m v 2R，(2分)可得R ＝mv qB，(1分)代入数值得R ＝10 cm ，(1分) 则2R >l >R .(1分)由于α粒子的速率一定，轨迹半径一定，则由定圆旋转法作出α粒子运动的临界轨迹如图所示，其中SP 垂直于ab ，在P 1点α粒子的运动轨迹与ab 板相切，即P 1点为ab 上被α粒子打中区域的左边界，由几何知识有P 1P ＝ R 2－l －R2，(2分)P 2点为ab 上被α粒子打中区域的右边界， SP 2＝2R ，由几何关系得PP 2＝2R2－l 2，(2分)所求长度为P 1P 2＝P 1P ＋PP 2，(1分) 代入数据得P 1P 2＝20 cm.(2分) 答案：20 cm18．解析：(1)画出粒子的运动轨迹，如图所示 作O 1P 1垂直于PO ，由几何关系知∠O 1OP ＝60°(2分)设粒子在第二象限圆内磁场做匀速圆周运动的半径为r 1，由几何关系有tan 60°＝r 1R(2分)由洛伦兹力提供向心力得qv 0B ＝m v 20r 1(2分)解得B ＝4315T.(2分)(2)粒子在第一象限内转过14圆周，设轨迹半径为r 2，由洛伦兹力提供向心力得qv 0B 0＝m v 20r 2(2分)答图中的矩形面积即最小磁场区域面积，由几何关系得S min ＝2r 2⎝ ⎛⎭⎪⎫r 2－22r 2(2分) 联立解得矩形磁场区域的最小面积为S min ＝4(2－1)cm 2.(2分) 答案：(1)4315T (2)4(2－1)cm22.电磁感应时间：90分钟 满分：100分一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1.一平面线圈用细杆悬于P 点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为( )A ．逆时针方向 逆时针方向B ．逆时针方向 顺时针方向C ．顺时针方向 顺时针方向D ．顺时针方向 逆时针方向2.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO ′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )A ．以相同的转速与磁铁同向转动B ．以较小的转速与磁铁同向转动C ．以相同的转速与磁铁反向转动D ．静止不动3.如图所示，空间有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一长为L 的直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E ；将此棒弯成一半圆形置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿垂直直径的方向以速度v 运动时，棒两端的感应电动势大小为E ′，则E ′E等于( )A.π2B.2πC．1 D.1π4.如图所示电路中，L a、L b两灯相同，闭合开关S电路达到稳定后两灯一样亮，则( )A．当S断开的瞬间，L a、L b两灯中电流立即变为零B．当S断开的瞬间，L a、L b两灯中都有向右的电流，两灯不立即熄灭C．当S闭合的瞬间，L a比L b先亮D．当S闭合的瞬间，L b比L a先亮5.如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈．开关S断开，条形磁铁至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时t2落地时速度为v2，则它们的大小关系正确的是( )A．t1＞t2，v1＞v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1＜t2，v1＜v2 D．t1＜t2，v1＞v26．如图甲所示，面积S＝1 m2的导体圆环内通有垂直于圆平面向里的磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B取向里为正)，以下说法正确的是( )A．环中没有产生感应电流B．环中产生顺时针方向的感应电流C．环中产生的感应电动势大小为1 VD．环中产生的感应电动势大小为2 V7．如图所示，将两块水平放置的金属板用导线与一线圈连接，线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场，两板间有一带正电的油滴恰好处于静止状态，则磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像是( )8.如图所示，A是一边长为L的正方形导线框．虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为3L.线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L.现维持线框以恒定的速度v沿x轴正方向运动．规定磁场对线框作用力沿x轴正方向为正，且在图示位置时为计时起点，则在线框穿过磁场的过程中，磁场对线框的作用力随时间变化的图像正确的是( )二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9．如图甲所示，10匝的线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈的磁通量在按图乙所示规律变化，下列说法正确的是( )A．电压表读数为10 VB．电压表读数为15 VC ．电压表“＋”接线柱接A 端D ．电压表“＋”接线柱接B 端10．如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ，ab 边长大于bc 边长，置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN .第一次ab 边平行MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 1，通过线框导体横截面积的电荷量为q 1；第二次bc 边平行于MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 2，通过线框导体横截面的电荷量为q 2，则( )A ．Q 1>Q 2B ．q 1>q 2C ．q 1＝q 2D ．Q 1＝Q 211．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M 为受电线圈，N 为送电线圈．图乙为受电线圈M 的示意图，线圈匝数为n ，电阻为r ，横截面积为S ，两端a 、b 连接车载变流装置，匀强磁场平行于线圈轴线向上穿过线圈．下列说法正确的是( )A ．只要受电线圈两端有电压，送电线圈中的电流一定不是恒定电流B ．只要送电线圈N 中有电流流入，受电线圈M 两端一定可以获得电压C ．当线圈M 中磁感应强度均匀增加时，M 中有电流从a 端流出D ．若Δt 时间内，线圈M 中磁感应强度均匀增加ΔB ，则M 两端的电压为nS ΔBΔt12．如图所示，在水平桌面上放置两条相距l 的平行粗糙且无限长的金属导轨ab 与cd ，阻值为R 的电阻与导轨的a 、c 端相连．金属滑杆MN 垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B .滑杆与导轨电阻不计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为m 的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态．现若由静止开始释放物块，用I 表示稳定后回路中的感应电流，g 表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为F f ，则在物块下落过程中( )A ．物块的最终速度为mg －F f RB 2l 2B ．物块的最终速度为I 2Rmg －F fC ．稳定后物块重力的功率为I 2R D ．物块重力的最大功率可能大于mg mg －F f RB 2l 2三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(6分)观察如图实验装置，实验操作中，当导体棒AB 沿着磁感线方向上下运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；当导体棒AB 垂直磁感线方向左右运动时，电流计指针________(选填“偏转”或“不偏转”)；若流入电流计的电流从右接线柱进入，指针就往右偏转，则为使图中电流计指针往左偏转，导体棒AB 应往________(选填“上”“下”“左”“右”)运动．14．(8分)我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和其所遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分．(1)如图甲所示的实验装置，当磁铁的N 极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道________．(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转．电路稳定后，若向左移动滑动变阻器的滑片，则电流表指针向________偏转；若将线圈A 抽出，则电流表指针向________偏转．(填“左”或“右”)15．(7分)如图所示，电阻为0.1 Ω的正方形单匝线圈abcd 的边长为0.2 m ，bc 边与匀强磁场边缘重合．磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5 T ．在水平拉力作用下，线圈以8 m/s 的速度向右穿过磁场区域．求线圈在上述过程中(1)感应电动势的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感应电流产生的热量Q.16．(9分)如图甲所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4 m．导轨右端接有阻值R＝1 Ω的电阻．导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图乙所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1 m/s做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E.(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F.17．(14分)如图所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，电阻R＝0.3 Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：(1)导体棒所能达到的最大速度；(2)试定性画出导体棒运动的速度—时间图像．18．(16分)如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计．质量分别为m 和12m 的金属棒b 和c 静止放在水平导轨上，b 、c 两棒均与导轨垂直．图中de 虚线往右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场．质量为m 的绝缘棒a 垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h .已知绝缘棒a 滑到水平导轨上与金属棒b 发生弹性正碰，金属棒b 进入磁场后始终未与金属棒c 发生碰撞．重力加速度为g ，求：(1)绝缘棒a 与金属棒b 发生弹性正碰后分离时两棒的速度大小； (2)金属棒b 进入磁场后，其加速度为其最大加速度的一半时的速度大小； (3)两金属棒b 、c 上最终产生的总焦耳热．。

第一章安培力与洛伦兹力4 质谱仪与回旋加速器基础过关练题组一质谱仪1.(2020江苏泰州高二期末)如图,一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域,则在速度选择器中沿直线运动且在匀强磁场中偏转半径相等的离子具有相同的( )A.电荷量和质量B.质量和动能C.速度和比荷D.速度和质量2.(2020浙江温州十校联合体高二上期中)如图是质谱仪的工作原理示意图。

带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。

速度选择器内正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E。

平板S上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A1A2。

平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。

下列表述正确的是( )A.该带电粒子带负电B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于BED.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越大3.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。

如图所示为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的P 点,设OP=x,则下列能正确反映x与U之间的函数关系的是( )题组二回旋加速器4.(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,使带电粒子在通过狭缝时都能得到加速。

两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示。

要增大带电粒子射出时的动能(重力不计),下列方法可行的是( )A.增大交变电压B.增大磁感应强度C.改变磁场方向D.增大D形盒的半径5.(2020福建师大附中高二期末)(多选)回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙。

下列说法正确的是( )A.回旋加速器所接交变电压的周期等于带电粒子做匀速圆周运动周期的一半B.利用回旋加速器加速带电粒子,要增大粒子的最终能量,应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径RC.回旋加速器的加速电压越大,带电粒子获得的最大动能越大D.粒子每次经过两D形盒间的狭缝时,电场力对粒子做功一样多能力提升练题组一涉及质谱仪的计算问题1.(2020山东青岛二中高二期中,)用质谱仪分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。

第一章安培力与洛伦兹力习题课:安培力的应用课后篇素养形成必备知识基础练1.固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线c的上方,导线c中通电时,以下判断正确的是()A.导线a端转向纸外,同时测力计读数减小B.导线a端转向纸外,同时测力计读数增大C.导线a端转向纸里,同时测力计读数减小D.导线a端转向纸里,同时测力计读数增大c产生的磁场在右边平行纸面斜向左上,在左边平行纸面斜向左下,在ab左右两边各取一电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知ab 导线逆时针方向(从上向下看)转动。

当ab导线转过90°时,两电流为同向电流,相互吸引,测力计的读数变大。

故B正确,A、C、D错误。

2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看()A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁,N极在内,S极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得C项正确。

3.如图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图所示。

当圆盘高速绕中心轴OO'转动时,通电直导线所受磁场力的方向是()A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外,形成逆时针方向的电流,由安培定则得圆盘转动产生的磁场垂直分量的方向竖直向上,再由左手定则判断得通电直导线所受磁场力方向水平向里。

4.根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮,其原理如图所示,把待发炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两平行导轨上,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去,现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是()A.减小电流I的值B.增大磁感应强度B的值C.减小磁感应强度B的值D.改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行mv2,又知F=BIl,故,根据动能定理得Fs=12mv2,其中B为磁感应强度,I为电流,l为平行导轨宽度,s为导轨长度,要增大v,则需要增大I或BIls=12B,A、C错误,B正确;若改变磁感应强度B的方向,使之与炮弹前进方向平行,则安培力为零,D错误。

4 质谱仪与回旋加速器必备知识基础练1.如图所示,回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒。

两金属盒处在垂直于盒面的匀强磁场中,a、b分别与高频交流电源两极相连接,下列说法正确的是( )A.粒子从磁场中获得能量B.带电粒子的运动周期是变化的C.粒子由加速器的中心附近进入加速器D.增大金属盒的半径,粒子射出时的最大动能不变2.如图所示,一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计),经加速电压U加速后,由O点垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子打到P点,若OP=x,则( )A.x与U成正比B.x与U成反比C.x与√U成正比D.x与√U成反比3.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产生一个质量为m、电荷量为q的正离子,离子产生出来时的速度很小,可以看作静止的,离子产生出来后经过电压U加速,进入磁感应强度为B的匀强磁场,沿着半圆运动而达到照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处S1的距离为x,则下列说法正确的是( )A.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明离子的质量一定变大B.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明加速电压U一定变大C.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明磁感应强度B一定变大D.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明离子所带电荷量q可能变小4.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。

质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。

若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。

此离子和质子的质量比约为( )A.11B.12C.121D.1445.有一回旋加速器,它的高频电源的频率为1.2×107 Hz,D形盒的半径为0.532 m,求加速氘核时所需的磁感应强度为多大?氘核所能达到的最大动能为多少?(氘核的质量为3.3×10-27 kg,氘核的电荷量为1.6×10-19 C)关键能力提升练6.质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d,c为偏转分离器,磁感应强度为B2。

第一章安培力与洛伦兹力习题课:带电粒子在有界磁场或复合场中的运动课后篇素养形成必备知识基础练1.半径为r 的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直磁场方向射入磁场中,并从B 点射出。

∠AOB=120°,如图所示,则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A.2πr3v 0B.2√3πr3v 0C.πr 3v 0D.√3πr3v 0t=AB ⏜v 0,从题图分析有R=√3r ,则AB ⏜=R ·θ=√3r×π3=√33πr ,则t=AB⏜v 0=√3πr3v 0,故D 正确。

2.带电质点在匀强磁场中运动,某时刻速度方向如图所示,所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反,不计阻力,则在此后的一小段时间内,带电质点 ( )A.可能做直线运动B.可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能做匀速圆周运动,重力做功,速度大小和方向发生变化,洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化,故带电质点不可能做直线运动,也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动,一定做曲线运动,C 正确。

3.(多选)长为l 的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B ,板间距离为l ,极板不带电,现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是 ( )A.使粒子的速度v<Bql4mB.使粒子的速度v>5Bql4m C.使粒子的速度v>BqlmD.使粒子的速度Bql4m <v<5Bql4m,由题意知,若带正电的粒子从极板左边射出磁场,其在磁场中做圆周运动的半径R<l4,粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvB=m v 2r可得粒子做圆周运动的半径 r=mvqB粒子不从左边射出,则mv qB<l 4即v<Bql4m带正电的粒子从极板右边射出磁场,如图所示,此时粒子的最大半径为R ,由上图可知R 2=l 2+(R -l 2)2可得粒子做圆周运动的最大半径R=5l 4又因为粒子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,粒子不从右边射出,则mv qB>5l 4即v>5Bql4m,故欲使粒子打在极板上,粒子的速度必须满足v<Bql4m或v>5Bql4m故A 、B 正确,C 、D 错误。

第一章安培力与洛伦兹力专题强化练2 磁场中的多解性和周期性问题一、选择题1.(2020江西南昌十中高二月考,)(多选)如图所示,A点的离子源在纸面内沿垂直OQ的方向向上射出一束负离子,重力忽略不计。

为把这束负离子约束在OP之下的区域,可加垂直纸面的匀强磁场。

已知O、A间的距离为s,负离子的比荷为qm,速率为v,OP与OQ间夹角为30°。

则所加磁场的磁感应强度B应满足(深度解析)A.垂直纸面向里,B>mv3qs B.垂直纸面向里,B>mvqsC.垂直纸面向外,B>3mvqs D.垂直纸面向外,B>mvqs2.()(多选)如图所示,直线MN与水平方向成60°角,MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B。

一粒子源位于MN上的a点,能水平向右发射不同速率、质量为m(重力不计)、电荷量为q(q>0)的同种粒子,所有粒子均能通过MN上的b点,已知ab=L,则粒子的速度可能是( )A.√3qBL6m B.√3qBL3mC.√3qBL2mD.√3qBLm3.(2020黑龙江哈尔滨六中高三期末,)如图所示,边长为l的等边三角形ACD内、外分布着方向相反的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。

顶点A处有一粒子源,能沿∠CAD的平分线方向发射不同速度的粒子,粒子质量均为m,电荷量均为+q,不计粒子重力。

则粒子以下列哪一速度发射时不能通过D点( )A.qBl4m B.qBl2mC.3qBl4mD.qBlm4.(2020四川遂宁高二期末,)(多选)如图所示,在x>0、y>0区域的真空中有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。

现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子,从x轴上的P点沿着与x轴成30°角的方向以任意大小的速度v射入磁场。

不计粒子重力,则下列说法中正确的是( )A.只要粒子的速度大小合适,粒子就可以通过坐标原点B.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为3πm2qBC.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πmqBD.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm3qB二、非选择题5.(2020重庆西南大学附中高三月考,)如图1所示,在矩形ABCD区域里存在垂直于纸面方向的磁场,规定垂直纸面向里为磁场正方向,磁感应强度B按如图2所示规律变化。

第一章安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力课后篇素养形成必备知识基础练1.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法正确的是( )A.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B.安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁感应强度的方向垂直D.安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直,又垂直于电流的方向,即垂直于磁场与电流所决定的平面,但电流方向与磁场方向不一定垂直。

2.(多选)把通有电流I、长度为l的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,下列关于安培力大小的说法正确的是( )A.可能为0B.一定为IlBC.可能小于IlBD.可能大于IlB,导线受到的安培力为0,A正确;当导线与磁场方向垂直时,导线受到的安培力最大,为IlB,C正确,B、D错误。

3.如图所示,MN中电流为I,与CD夹角为θ,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小( )A.F=IdBB.F=IdBsin θC.F=IdBD.F=IdBcos θsinθ角仅是导轨与金属杆MN间的夹角,不是电流与磁场的夹角。

4.(多选)如图所示,纸面内的金属圆环中通有电流I,圆环圆心为O、半径为R,P、Q为圆环上两点,且OP垂直于OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里,则( )A.整个圆环受到的安培力大小为2πIRBB.整个圆环受到的安培力大小为0C.圆弧PQ受到的安培力大小为IRBD.圆弧PQ受到的安培力大小为√2IRB,整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向,受到的合力为0,选项A错误,B正确;圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小,为√2IRB,选项C错误,D正确。

5.一根容易形变的弹性导线两端固定,导线中通有电流,方向如图中箭头所示。

当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的图示中正确的是( )选项中电流方向与磁场平行,导线不受安培力,A错误;B选项中,安培力垂直于纸面向里,看不到导线弯曲,B错误;C、D选项中安培力方向向右,导线向右弯曲,C错误,D正确。

第一章测评(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。

每个小题中只有一个选项是正确的)1.如图所示,ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时小磁针和直导线在同一竖直平面内,当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N极垂直纸面向里转动,则两导线中的电流方向()A.一定都向上B.一定都向下C.ab中电流向下,cd中电流向上D.ab中电流向上,cd中电流向下N极垂直纸面向里偏转,说明两导线间的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可以判断,ab中电流向上,cd中电流向下。

2.一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。

图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。

在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°角。

当筒转过90°时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。

不计重力。

若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()A.ω3B B.ω2BC.ωBD.2ωB90°前后各点位置和粒子运动轨迹示意图。

M 、N'分别为入射点和出射点,分别作入射速度的垂线和MN'的中垂线,交点即为轨迹圆的圆心O'。

根据题意,∠NMN'=45°,O'M 与NM 延长线的夹角为60°,所以∠O'MN'=75°,∠MO'N'=30°,即轨迹圆的圆心角为30°,转动筒的时间和粒子在磁场中运动的时间相同,T磁12=T筒4,即112×2πmqB=14·2πω,解得比荷q m=ω3B ,A 选项正确。

3.如图所示,电源电动势为E ,内阻为r ,滑动变阻器的电阻为R ,两平行金属极板a 、b 间有垂直纸面向里的匀强磁场,闭合开关,一束速度为v 的带正电的粒子正好匀速穿过两板。

第一章测评(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24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.下列关于运动电荷和磁场的说法,正确的是( )A.运动电荷在某点不受洛伦兹力作用,这点的磁感应强度必为零B.只要速度大小相同,粒子所受洛伦兹力就相同C.电子束垂直进入磁场发生偏转,这是洛伦兹力对电子做功的结果D.电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力,运动电荷不受洛伦兹力作用,故A错误;洛伦兹力是矢量,速度方向不同,洛伦兹力的方向就不同,故B错误;洛伦兹力对运动电荷不做功,故C错误;只有运动电荷在磁场中的运动方向与磁场方向不平行才受磁场力作用,所以电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力,故D正确。

2.如图所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根导体棒a、b、c,c为直径与b等长的半圆,长度关系为c最长,b最短,将装置置于竖直向下的匀强磁场中。

在接通电源后,三导体棒中有等大的电流通过,则三导体棒受到的安培力大小关系为( )A.F a>F b>F cB.F a=F b=F cC.F b<F a<F cD.F a>F b=F ca、b两棒的长度分别为l a和l b,c的直径为d。

由于a、b导体棒都与匀强磁场垂直,因此a、b棒所受的安培力大小分别为F a=BIl a,F b=BIl b=BId;c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等,则有F c=BId;因为l a>d,所以F a>F b=F c。

3.如图所示,在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交,导线中电流方向如图所示。

该区域有匀强磁场,通电直导线所受磁场力的方向与Oz 轴的正方向相同。

该磁场的磁感应强度的方向可能是( )A.沿z轴正方向B.沿z轴负方向C.沿x轴正方向D.沿y轴负方向,根据左手定则可以判断出,磁感应强度的方向可能沿y轴的负方向,故D正确。

第一章《安培力与洛伦兹力》单元测试一、单项选择题：共12题，每题4分，共48分，每题只有一个选项最符合题意1．如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时（）A．悬线上的拉力将不变B．悬线上的拉力将变小C．条形磁铁对水平桌面的压力将变大D．条形磁铁对水平桌面的压力将变小2．在阴极射线管中电子流方向由右向左，其下方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将（）A．向上偏转B．向下偏转C．向纸里偏转D．向纸外偏转3．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。

设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是（）A．质子被加速后的最大速度不可能超过B．加速电场的电压越大，质子被加速后的最大速度越大C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．为增大质子从磁场中飞出时的动能，其它条件不变，增大磁感应强度即可4．如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动，l与水平方向成β角，且α＞β，则下列说法中错误的是（）A．液滴一定做匀速直线运动B．液滴一定带正电C．电场线方向一定斜向上D．液滴有可能做匀变速直线运5．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。

一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场的方向喷入磁场。

把P、Q与电阻R相连接。

下列说法正确的是（）A．Q板的电势高于P板的电势B．R中有由b向a方向的电流C．若只改变磁场强弱，R中电流保持不变D．若只增大粒子入射速度，R中电流增大6.如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。