人教版宁波高中物理选修二第一章《安培力与洛伦兹力》含答案解析Word下载.docx

人教版宁波高中物理选修二第一章《安培力与洛伦兹力》含答案解析Word下载.docx

《人教版宁波高中物理选修二第一章《安培力与洛伦兹力》含答案解析Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版宁波高中物理选修二第一章《安培力与洛伦兹力》含答案解析Word下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

以下列两种方式在空间中加上匀强磁场可使导体棒静止在斜面上：

（1）磁场方向垂直于斜面向上，磁感应强度大小为B1；

（2）磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为B2。

则（　　）

A．两种情况下，导体棒所受的安培力大小相等

B．两种情况下，斜面对导体棒的支持力大小相等

C．

D．

4．一硬质金属圆环固定在纸面内，圆心O在有界匀强磁场的边界MN上，磁场与纸面垂直

时磁场的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则圆环所受安培力F与时间t的关系图像可能正确的是（　　）

A．

B．

D．

5．如图所示，在边界上方存在着垂直纸面向里的匀强磁场，两个比荷相同的正、负粒子（不计重力），从边界上的O点以不同速度射入磁场中，入射方向与边界均成θ角，则正、负粒子在磁场中（　　）

A．运动轨迹的半径相同B．重新回到边界所用时间相同

C．重新回到边界时速度方向相同D．重新回到边界时与O点的距离相等

6．如图为回旋加速器的示意图，真空容器D形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中，且磁感应强度B保持不变。

两盒间狭缝间距很小，粒子从粒子源A处（D形盒圆心）进入加速电场（初速度近似为零）。

D形盒半径为R，粒子质量为m、电荷量为+q，两D形盒间接电压为U的高频交流电源。

不考虑相对论效应，粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间不计。

下列论述正确的是（　　）

A．粒子的能量是由加速电场提供的，能获得的最大动能与加速电压U有关

B．若粒子的质量不变，电荷量变为+2q，D形盒间所接高频交流电源的频率不变

C．若粒子的质量不变，电荷量变为+2q，粒子能获得的最大动能增加一倍

D．若增大加速电压U，则粒子在D型盒内运动的总时间减少

7．1930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．被加速的粒子从磁场中获得能量

B．被加速的粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大

C．只增加狭缝间的加速电压，被加速粒子离开加速器时的动能增加

D．想要粒子获得的最大动能增大，可增大D型盒的半径

8．特高压直流输电是我国领先世界的电力工程。

正常输电时，两根导线中通有大小相等，方向相反的电流，某次故障测试中发现两根平行输电线电流IA>

IC。

如图，以两导线垂线中点为圆心，作一个与导线垂直的圆，a（里面）和c（外面）与输电线在同一高度，b、d为圆的最下方和最上方。

忽略地磁的影响，则（　　）

A．b点和d点磁场方向相同

B．a点的磁感应强度可能为零

C．c点的磁感应强度可能为零

D．两根导线的作用力为引力

9．下列物理量是标量的是（　　）

A．电场强度B．电动势C．加速度D．安培力

10．如图所示，在边长为a的正三角形区域内存在着方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。

一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子（重力不计）从AB边的中点O以某一速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°

。

若粒子在磁场中运动的过程中恰好与CB边相切，并从AB边穿出磁场，则v的大小为（　　）

C．

11．四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”

，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。

假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用（忽略其他阻力的影响），粒子到达该观测站时将（　　）

A．竖直向下沿直线射向观测站B．与竖直方向稍偏东一些射向观测站

C．与竖直方向稍偏南一些射向观测站D．与竖直方向稍偏西一些射向观测站

12．如图所示，水平导线通以向右的恒定电流，导线正下方运动的电子（重力不计）的初速度方向与电流方向相同，则电子在刚开始的一段时间内做（　　）

A．匀速直线运动B．匀速圆周运动

C．曲线运动，轨道半径逐渐减小D．曲线运动，轨道半径逐渐增大

13．如图所示，边长为l的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定的逆时针方向的电流。

图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方为垂直于导线框向里的有界矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为B。

此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1；

现将虚线下方的磁场移至虚线上方且磁感应强度的大小改为原来的2倍，保持其他条件不变，导线框仍处于静止状态，此时细线中拉力为F2。

则导线框中的电流大小为（　　）

14．如图，通电直导线与通电矩形线圈同在纸面内，线圈所受安培力的合力方向为（　　）

A．向右B．向左C．向下D．向上

15．如图是质谱仪的工作原理示意图、带电粒子以不同初速度（不计重力）被加速电场加速后，进入速度选择器。

速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为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

平板S下方有磁感应强度为

的匀强磁场。

下列表述正确的是（　　）

A．进入

磁场的粒子，在该磁场中运动时间均相等

B．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大

C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里

二、填空题

16．分析航天探测器中的电子束运动轨迹可知星球表面的磁场情况。

在星球表面某处，探测器中的电子束垂直射入磁场。

在磁场中的部分轨迹为图中的实线，它与虚线矩形区域ABCD的边界交于a、b两点。

a点的轨迹切线与AD垂直，b点的轨迹切线与BC的夹角为

已知电子的质量为m，电荷量为e，电子从a点向b点运动，速度大小为v0，矩形区域的宽度为d，此区域内的磁场可视为匀强磁场。

据此可知，星球表面该处磁场的磁感应强度大小为___________，电子从a点运动到b点所用的c时间为___________。

17．如图所示为质谱仪的原理图，某同学欲使用该装置测量某带正电粒子的比荷。

粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为

，磁场方向如图，匀强电场的场强为E。

带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线

又垂直于磁场的方向射入偏转磁场。

偏转磁场是一个以直线

为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。

带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。

已知偏转磁场的磁感应强度为

，带电粒子的重力可忽略不计。

（1）为保证粒子在速度选择器中做直线运动，速度选择器a板需与电源___________（选填“正极”或“负极”）相连，b板需与电源___________（选填“正极”或“负极”）相连。

（2）射入偏转磁场粒子的速度为___________（用题目所给物理量字母表示）。

（3）为了测定粒子比荷，除了题目所给物理量，还需测量___________。

18．对回旋加速器的工作原理的理解。

（1）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式

___________，粒子运动速率增大，其运动半径将___________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），周期___________。

（2）如图所示，要确保粒子每次经过D形盒的间隙时，都受到合适的电场力而被加速，则产生交变电场的频率应___________（填“大于”“小于”或“等于”）粒子运动的频率。

（3）带电粒子获得的最大能量与D形盒的___________（填“半径”或“周期”）有关。

19．如图，两平行放置的长直导线a和b中载有电流强度相等、方向相反的电流。

则b右侧O点处的磁感应强度方向为_________；

在O点右侧再放置一根与a、b平行共面且通有与导线a同向电流的直导线c后，导线a受到的磁场力大小将__________（选填“变大”、“变小”或“无法确定”）。

20．质子和α粒子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Ek1∶Ek2＝________，轨道半径之比r1∶r2＝________，周期之比T1∶T2＝________．

21．如图所示，在匀强磁场中有1和2两个质子在同一水平面内沿逆时针方向作匀速圆周运动，轨道半径r1＞r2并相切于P点，设T1、T2，a1、a2，t1、t2，分别表示1、2两个质子的周期，向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间，则T1________T2，a1____a2，t1____t2（以上三空”“=”“＞”）．

22．竖直放置的固定绝缘杆上，套一个带电小球，小球质量为m，带电量为q，小球与杆间的动摩擦因数为μ，杆所在空间有如图所示的水平向左的匀强电场，场强为E，水平向纸面里的匀强磁场，磁感应强度为B，已知mg＞qE．若小球由静止开始运动，当小球速度v=____时加速度最大，小球运动的最大速度可以达到____．

23．荷兰物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用．为了纪念他，人们称这种力为_____，该力的方向可以用_____（填“左手定则”或“右手定则”）来判断．

24．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．现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，长度为L，两侧边竖直且等长；

直流电源电动势为E，内阻为r；

R为电阻箱；

S为开关．此外还有细沙、天平和若干轻质导线．已知重力加速度为g．

先将开关S断开，在托盘内加放适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1．闭合开关S，将电阻箱阻值调节至R1=r，在托盘内重新加入细沙，使D重新处于平衡状态，用天平称出此时细沙的质量为m2且m2＞m1．

（1）磁感应强度B大小为____，方向垂直纸面_____（选填“向里”或“向外”）；

（2）将电阻箱阻值调节至R2=2r，则U形金属框D_____（选填“向下”或“向上”）加速，加速度大小为____．

25．安培力的方向可以用_________（填“左手”或“右手”）定则来判定，通电螺线管中的磁场方向可以用___________（填“左手”或“右手”）定则来判定．

26．如下图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源S产生的正离子，经过S1和S2之间的加速电场，进入速度选择器，P1和P2间的电场强度为E，磁感应强度为B1，离子由S3射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域，由于各种离子轨迹半径R不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线。

（1）若已知S1S2间加速电压为U，并且磁感应强度B2半径R也是已知的，则离子的比荷

__________。

（2）若已知速度选择器中的电场强度E和磁感应强度B1，R和B2也知道，则离子的比荷为________。

（3）要使氢的同位素氘和氚经加速电场和速度选择器以相同的速度进入磁感应强度为B2的匀强磁场。

（设进入加速电场时速度为零）

A．若保持速度选择器的E和B1不变，则加速电场S1S2间的电压比应为______。

B．它们谱线位置到狭缝S3间距离之比为____________。

三、解答题

27．如图，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直档板，板高h=9m，与板等高处有一水平放置的篮筐，筐口的中心离挡板s=3m。

板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=1T；

质量m=1⨯10-3kg、电量q=-1⨯10-3C、直径略小于小孔宽度的带电小球（视为质点），以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与档板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，不计空气阻力，小球最后都能从筐口的中心处落入筐中，求：

（1）电场强度的大小与方向；

（2）小球运动的最大速率；

（3）若小球与竖直挡板碰撞1次，小球的入射速度。

28．如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，一电荷量为q，质量为m的粒子沿平行于直径AC的方向射入磁场，射入点到直径AC的距离为磁场区域半径的一半，粒子从D点射出磁场时的速率为v，不计粒子的重力.求：

（1）粒子在磁场中运动的时间；

（2）圆形区域中匀强磁场的半径。

29．如图甲所示，以两虚线M、N为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的电场，M、N间电压UMN的变化图像如图乙所示，电压的最大值为U0、周期为T0；

M、N两侧为相同的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，t=0时，将一带正电的粒子从边界线M上的A处由静止释放，经电场加速后进入磁场，粒子在磁场中做圆周运动的周期也为T0。

两虚线M、N间宽度很小，粒子在其间的运动时间不计，也不考虑粒子所受的重力。

（1）求该粒子的比荷

；

（2）求粒子第1次和第4次到达磁场区域Ⅰ的左边界线N的两位置间的距离Δd；

（3）若粒子的质量增加为

倍，电荷量不变，t＝0时，将其在A处由静止释放，求t＝2T0时粒子的速度。

30．如图所示，在xOy平面内，OP与x轴正方向的夹角为30°

直线OP与y轴正方向之间及第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，一带正电的粒子从原点O处沿y轴负方向以速度v射出，粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力，求：

（1）粒子第一次到达OP时的位置坐标

（2）粒子在磁场中的运动时间