教科版高中物理選擇性必修第二冊第一章測試題含答案

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁教科版高中物理選擇性必修第二冊第一章測試題含答案第一章磁場對電流的作用§1.1安培力一、選擇題（共15題）1．下圖標(biāo)出的電流I和磁場B以及磁場對電流作用力F三者的方向，其中不正確的是（）A． B． C． D．2．如圖所示的等臂天平可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度．天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬為l，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面．當(dāng)線圈中通有電流I（方向如圖）時，天平平衡；當(dāng)電流反向（大小不變）時，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡．由此可知（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為3．如圖所示，將長為2L的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的“V”形，并置于與其所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)該“V”形導(dǎo)線受到的安培力大小為F時，通電導(dǎo)線中的電流為（）A． B． C． D．4．如圖所示，邊長為L的正方形線框ABCD，ADC邊的電阻與ABC邊的電阻不相等，將線框放在與線框平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。電流I從A點流入，從C點流出，O是線框的正中心，下列說法正確的是（）A．線框中的電流形成的磁場在O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一定垂直紙面向內(nèi)B．線框中的電流形成的磁場在O點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一定垂直紙面向外C．整個線框在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力大小為D．整個線框在勻強(qiáng)磁場中受到的安培力大小為5．如圖所示，水平圓形線圈共有n匝用三條細(xì)線懸掛的，線圈由粗細(xì)均勻、單位長度的質(zhì)量為5g的導(dǎo)線繞制而成，三條細(xì)線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵中軸線OO'垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.25T，方向與豎直線成30°角，要使三條細(xì)線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為（）A．0.4A B．0.3A C．0.2A D．0.1A6．下列各圖中，表示磁場方向、電流方向及導(dǎo)線所受安培力方向的相互關(guān)系，其中正確的是（）A． B． C． D．7．如圖，質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直放在水平導(dǎo)軌上，處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與水平面成θ角斜向上。開關(guān)閉合后金屬桿保持靜止，正確表示金屬桿受力示意圖的是（從a端看）（） B．C． D．8．如圖所示，兩平行直導(dǎo)線和豎直放置，通以方向相反大小相等的電流，、兩點位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，則（）A．平行直導(dǎo)線和相互吸引B．導(dǎo)線在點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里C．導(dǎo)線受到的安培力方向向右D．同時改變兩導(dǎo)線的電流方向，導(dǎo)線受到的安培力方向不變9．如圖所示，水平桌面上放一根條形磁鐵，磁鐵正中央上方吊著跟磁鐵垂直的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通入指向紙內(nèi)的電流時()A．懸線上的拉力將變大B．懸線上的拉力將不變C．磁鐵對水平桌面的壓力將變大D．磁鐵對水平桌面的壓力將不變10．如圖所示，一水平導(dǎo)軌處于與水平方向成45°角斜向左上方的勻強(qiáng)磁場中，一根通有恒定電流的金屬棒，由于受到安培力作用而在粗糙的導(dǎo)軌上向右做勻速運動，現(xiàn)將磁場方向沿順時針緩慢轉(zhuǎn)動至豎直向上，在此過程中，金屬棒始終保持勻速運動，已知棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ<1,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小變化情況是（）A．不變 B．一直減小C．一直增大 D．先變小后變大11．電磁泵在目前的生產(chǎn)、科技中得到了廣泛應(yīng)用．如圖所示，泵體是一個長方體，ab邊長為L1，兩側(cè)端面是邊長為L2的正方形；流經(jīng)泵體內(nèi)的液體密度為ρ、在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電導(dǎo)率為σ（電阻率的倒數(shù)），泵體所在處有方向垂直向外的磁場B，把泵體的上下兩表面接在電壓為U（內(nèi)阻不計）的電源上，則（

）A．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可獲得更大的抽液高度B．通過泵體的電流I＝UL1／σC．泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極D．增大液體的電阻率可獲得更大的抽液高度12．兩條間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面夾角θ=30°。金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與豎直成30°斜向上，如圖所示，此時金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)。采取以下措施后，仍可以使金屬桿處于靜止?fàn)顟B(tài)的有（）（忽略此過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流）A．將磁場方向改為豎直向上，同時減小B，其他條件不變B．增大傾角θ同時調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流減小，其他條件不變C．增大傾角θ，磁場方向改為水平向左，其他條件不變D．減小傾角θ，同時調(diào)節(jié)滑動變阻器使連入電路中的電阻增大，其他條件不變13．質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ．有電流時，ab恰好能在導(dǎo)軌上靜止，如圖，它的四個側(cè)視圖中標(biāo)出四種可能的勻強(qiáng)磁場方向，其中桿ab又與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是A．②④ B．③④ C．①③ D．①②14．如圖所示，質(zhì)量為、長為的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于、，并處于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿正方向的電流，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及其方向為（重力加速度為）（）A．；軸正向B．；正向C．；負(fù)向D．；沿懸線斜向下15．如圖所示，傾角為α的導(dǎo)電軌道間接有電源，軌道上有一根金屬桿ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)垂直軌道平面向上加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，金屬桿恰好不受摩擦力，以下說法正確的是（）A．若B逐漸增大，摩擦力方向沿斜面向上B．若B逐漸減小，摩擦力方向沿斜面向下C．若B垂直于軌道平面向下，摩擦力方向向上D．若B垂直于軌道平面向下，摩擦力方向向下二、填空題（共4題）16．下圖是一種測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的簡易裝置的示意圖，虛線框內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，矩形線圈匝數(shù)為N，，。當(dāng)線圈不通電流時，彈簧測力計的示數(shù)為；當(dāng)線圈中通入沿順時針方向的恒定電流I時，彈簧測力計的示數(shù)為（），則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為______，磁場方向垂直紙面向______。17．根長2m的直導(dǎo)線，通有0.6A的電流，全部置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場中。如果直導(dǎo)線與磁場的方向垂直，則其所受的安培力大小為_______N；如果直導(dǎo)線與磁場的方向平行，則其所受的安培力大小為_______；18．已知某地區(qū)地磁場的水平分量為3.0×10-5T。若該地一高層建筑安裝了高100m的金屬桿作為避雷針，在某次雷雨天氣中，當(dāng)帶有正電的烏云經(jīng)過避雷針的上方時，避雷針開始放電，某一時刻的放電電流為1×105A，如圖所示，此時金屬桿所受安培力的方向為_________，大小為_________N。19．小明撿到了一根金屬絲，用多用電表測得其電阻約為4Ω。他想用伏安法測出金屬絲較為準(zhǔn)確的電阻，再根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率。小明決定按圖甲示電路圖連接電路，他找到了以下器材：A．直流電源：電動勢約3V，內(nèi)阻很??；B．電流表A1：量程0～0.6A，內(nèi)阻0.01Ω；C．電流表A2：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.05Ω；D．電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；E．滑動變阻器R1：最大阻值10Ω；F．滑動變阻器R2：最大阻值1000Ω；G．開關(guān)、導(dǎo)線等。（1）在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是___________（填“A1”或“A2”），應(yīng)該選用的滑動變阻器是___________（填“R1”或“R2”）。（2）用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖乙所示，讀出金屬絲的直徑d為________mm。（3）用米尺測量金屬絲的長度l=0.628m，伏安法測得電阻絲的電阻Rx=4.0Ω，則這種金屬材料的電阻率ρ為________Ω·m。（保留二位有效數(shù)字）（4）如圖丙中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，小明想用撿到的這根金屬絲測量其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。所用器材已在圖丙中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框（用這根金屬絲彎折而成的），其底邊水平、兩側(cè)邊豎直且三邊等長。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。實驗步驟如下：①調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使變阻器接入電路的阻值最大，閉合開關(guān)S；②在托盤中加入適量細(xì)沙，使得D處于平衡狀態(tài)；③記錄下此時電壓表的讀數(shù)U，用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m；④調(diào)節(jié)滑片，重復(fù)②和③，得到多組m、U的數(shù)據(jù)；⑤將m、U的數(shù)據(jù)填入表中，再繪制成圖像，如圖丁所示，發(fā)現(xiàn)圖像可以很好地擬合成一條直線。直線的斜率為k，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=_______。（用金屬絲的直徑d、電阻率ρ和重力加速度g以及直線的斜率k等符號表示）三、綜合題（共4題）20．一根長為2m的直導(dǎo)線，通有0.5A的電流，當(dāng)把該導(dǎo)線垂直勻強(qiáng)磁場方向放入磁場后，測得導(dǎo)線受到的安培力大小為4×10-2N，求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為多少特斯拉．21．如圖所示，長為60cm，質(zhì)量為60g的均勻金屬桿MN，用兩根勁度系數(shù)k均為30N/m的輕彈簧將兩端懸掛在天花板上，MN處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，并呈水平狀態(tài)，g取10m/s2求：（1）要使彈簧恢復(fù)原長，應(yīng)通入什么方向的電流？電流強(qiáng)度多大？（2）若使電流方向改變而大小不變，穩(wěn)定后彈簧的伸長量為多少？22．如圖所示,在傾角為α的光滑斜面上，水平放置一長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)線，通以從A到B的電流I.現(xiàn)在要加一個垂直于AB的勻強(qiáng)磁場，使AB能保持靜止.那么所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向如何？23．在圖中畫出或說明圖中所示情形下通電導(dǎo)線I所受磁場力的方向參考答案：1．C2．D3．B4．C5．A6．C7．B8．D9．C10．D11．A12．D13．D14．D15．C16．

里17．

0.12

018．

向東

300N19．

A1

R1

0.518～0.522

1.4×10-6

20．4×10-2T21．（1）通入由M向N的電流；電流強(qiáng)度為5A；（2）0.02m22．B=mgsinθ/ILcos(θ-α)，B的方向由θ角確定23．第一章磁場對電流的作用§1.2安培力的應(yīng)用一、選擇題1．下列說法中正確的是（）A．安培發(fā)現(xiàn)電流的周圍存在磁場B．試探電荷在某處受到的電場力為零，則該處的電場強(qiáng)度為零C．電流元在某處受到的安培力為零，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D．磁電式電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度與通入的電流成反比2．如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁體和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示，邊長為L的N匝正方形線圈中通以電I流，線圈中的某一條a導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則（）A．該磁場是勻強(qiáng)磁場 B．該線圈的磁通量為C．a(chǎn)導(dǎo)線受到的安培力方向向下 D．b導(dǎo)線受到的安培力大小為3．電動機(jī)通電之后電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來，其實質(zhì)是因為電動機(jī)內(nèi)線圈通電之后在磁場中受到了安培力的作用，如圖所示為電動機(jī)內(nèi)的矩形線圈，其只能繞Ox軸轉(zhuǎn)動，線圈的四個邊分別與x、y軸平行，線圈中電流方向如圖所示，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場時，線圈會轉(zhuǎn)動起來()A．方向沿x軸的恒定磁場 B．方向沿y軸的恒定磁場C．方向沿z軸的恒定磁場 D．方向沿z軸的變化磁場4．如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖。質(zhì)量為m的待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在寬為d、長L的兩平行水平軌道之間無摩擦滑動。電流I從一條軌道流入，通過彈體流回另一條軌道，用這種裝置可以把彈體加速到。不計空氣阻力，則軌道間勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是（）

A． B．C． D．5．電磁炮的基本原理如圖所示，一質(zhì)量為M的彈體（包括金屬桿EF的質(zhì)量）靜置于水平平行金屬導(dǎo)軌最左端，金屬桿與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌寬為d，長為L，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B?，F(xiàn)使金屬桿通過的電流恒為I，把彈體從靜止釋放，金屬桿與軌道摩擦及空氣阻力不計，則彈體能獲得的最大速度為（）A． B．C． D．6．如圖甲為市面上常見的一種電動車，圖乙為這種電動車的電動機(jī)的工作示意圖。電動機(jī)電路兩端電壓為10V，額定功率為200W，A、B為線圈上的兩點。下列選項中不正確的是（）A．在額定功率下運行時，電動機(jī)電路中的電流大小為20AB．電刷a接入電路正極，電刷b接入電路負(fù)極C．A點與B點間電流方向在不斷變化D．直流電源可以驅(qū)動該電動機(jī)正常工作7．如圖所示，某學(xué)習(xí)興趣小組制作了一簡易電動機(jī)，此裝置中的銅線圈能在豎直平面內(nèi)在磁場作用下從靜止開始以虛線OO′為中心軸轉(zhuǎn)動起來，那么（）A．若磁鐵上方為N極，從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r針旋轉(zhuǎn)B．若磁鐵上方為S極，從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r針旋轉(zhuǎn)C．不管磁鐵上方為N級還是S極，從上往下看，銅線框都將逆時針旋轉(zhuǎn)D．線圈加速轉(zhuǎn)動過程電池的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為線圈的動能8．如圖，一條形磁鐵放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，若給導(dǎo)線通以垂直于紙面向里的電流，則下列說法錯誤的是A．磁鐵對桌面的壓力減少B．磁鐵對桌面的壓力增大C．桌面對磁鐵沒有摩擦力D．磁鐵所受的合力不變9．據(jù)報道，實驗室已研制出一種電磁軌道炮，其實驗裝置俯視如下圖．炮彈（圖中陰影部分）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁接觸良好．開始時炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會被磁場力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出．設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d=0.10m，導(dǎo)軌長L=5.0m，炮彈質(zhì)量m=10g，導(dǎo)軌上電流I的方向如圖中箭頭所示．可以認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B=50.0T．若炮彈出口速度為v=2.0×103m/s，下列選項正確的是A．磁場的方向為垂直于紙面向里，通過導(dǎo)軌的電流為1600AB．磁場的方向為垂直于紙面向外，通過導(dǎo)軌的電流為1600AC．磁場的方向為垂直于紙面向里，通過導(dǎo)軌的電流為800AD．磁場的方向為垂直于紙面向外，通過導(dǎo)軌的電流為800A10．磁電式電流表中通以相同電流時，指針偏轉(zhuǎn)角度越大，表示電流表靈敏度越高，若其余條件都相同，則靈敏度高的電流表具有（）A．比較小的通電線圈的橫截面積B．比較強(qiáng)的輻向分布的磁場C．比較少的通電線圈匝數(shù)D．勁度系數(shù)比較大的兩個螺旋彈簧11．物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用．下面列舉的四種器件中，在工作時利用安培力的是A．電動機(jī) B．回旋加速器 C．電磁爐 D．質(zhì)譜儀12．磁電式電流表的外部構(gòu)造如圖（甲）所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和指針如圖（乙）所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布。當(dāng)電流通過線圈時，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，如圖（丙）所示，螺旋彈簧被扭動，線圈停止轉(zhuǎn)動時滿足NBIS=kθ，式中N為線圈的匝數(shù)，S為線圈的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ為線圈（指針）偏角，k是與螺旋彈簧有關(guān)的常量。不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法錯誤的是（）A．蹄形磁鐵外部和鐵芯內(nèi)部的磁場是如圖所示（?。┑拇艌鯞．線圈轉(zhuǎn)動過程中受到的安培力的大小始終不變C．若線圈中通以如圖（丙）所示的電流時，此時線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動D．更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表的靈敏度（靈敏度即）13．2021年11月1日，央視實地報道了一種新型消防用電磁炮發(fā)射的新聞。電磁發(fā)射是一種全新的發(fā)射技術(shù)，通過電磁發(fā)射遠(yuǎn)程投送無動力的炮彈，可以實現(xiàn)比較高的出口速度，且它的能量是可調(diào)控的。電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場（可視為勻強(qiáng)磁場），磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是（）A．只將彈體質(zhì)量減至原來的二分之一B．只將軌道長度變?yōu)樵瓉淼?倍C．只將電流增加至原來的2倍D．將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變14．下列關(guān)于磁電式電流表（結(jié)構(gòu)如圖所示）的說法正確的是（）A．磁電式電流表最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈B．表盤的刻度是不均勻的C．根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向D．優(yōu)點是靈敏度高，缺點是允許通過的電流很弱15．關(guān)于磁電式電流表，下列說法中正確的是（）A．磁電式電流表的工作原理是安培力對通電導(dǎo)線的加速作用B．磁電式電流表的工作原理是安培力對通電導(dǎo)線的轉(zhuǎn)動作用C．磁電式電流表的優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱電流D．磁電式電流表的缺點是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電量很弱二、解答題16．據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如題圖所示。炮彈（可視為長方形導(dǎo)體）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接。開始時炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d=0.10m，導(dǎo)軌長L＝5.0m，炮彈質(zhì)量m=0.30kg。導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示?？梢哉J(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B＝2.0T，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為v=2.0×103m/s，求通過導(dǎo)軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。

17．電磁軌道炮工作原理如圖，待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場（可視為勻強(qiáng)磁場），通電的彈體在軌道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同學(xué)從網(wǎng)上購買了一個軌道炮模型，其軌道長度為L=0.5m，平行軌道間距d=0.02m，彈體的質(zhì)量m=0.02kg，導(dǎo)軌中的電流I=10A，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=1T，不計一切阻力，求：（1）彈體在軌道上運行的加速度大??；（2）彈體的出射速度大小。參考答案1．B【詳解】A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的周圍存在磁場，即電流的磁效應(yīng)，故A錯誤；B.由F=qE知試探電荷在某處不受電場力，該處電場強(qiáng)度一定為零，故B正確；C.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力，可能是由于導(dǎo)線與磁場平行，而該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，故C錯誤；D.電流越大，通電線圈受到的安培力越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，故D錯誤．故選B2．D【詳解】A．該磁場不是勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場應(yīng)該是一系列平行的磁感線，方向相同，故A錯誤；B．線圈與磁感線平行，故磁通量為零，故B錯誤；C．a(chǎn)導(dǎo)線電流向外，磁場向右，根據(jù)左手定則，安培力向上，故C錯誤；D．導(dǎo)線b始終與磁感線垂直，故受到的安培力大小一直為F安=NILB故D正確。故選D。3．B【詳解】試題分析：加方向沿x軸的恒定磁場，ab、cd邊不受力，ad受力向上，bc受力向下，無法轉(zhuǎn)動，A錯誤；加方向沿y軸的恒定磁場，ad、bc邊不受力，ab受力向上，cd受力向下，可以轉(zhuǎn)動，B正確；加方向沿z軸的恒定磁場，ab受力向左，cd受力向右，ad受力向里，bc受力向外，無法轉(zhuǎn)動，C錯誤；加方向沿z軸的變化磁場，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，但受力與線圈在同一平面內(nèi)，無法轉(zhuǎn)動，D錯誤．考點：左手定則、電磁感應(yīng)4．D【詳解】通電彈體在磁場中受安培力的作用而加速，由功能關(guān)系得解得故選D。5．C【詳解】設(shè)彈體能獲得的最大速度為v，根據(jù)動能定理有解得故選C。6．B【詳解】A．電動機(jī)的電功率表達(dá)式為，代入題中數(shù)據(jù)可得解得A項正確；B．磁場方向在磁體外部由N極指向S極，由電動機(jī)運轉(zhuǎn)方向可知，段受力方向向上，再由左手定則可知，電流方向由A指向B，故b為正極，a為負(fù)極，B項錯誤；C．電動機(jī)轉(zhuǎn)過180°后兩半銅環(huán)所接電刷互換，間電流方向改變，依次類推可知，A點與B點間電流方向不斷改變，C項正確；D．直流電源可以驅(qū)動該電動機(jī)正常工作，D項正確。此題選擇不正確的選項，故選B?！久}意圖】本題以電動車為背景，主要考查理解能力、推理論證能力，體現(xiàn)科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的要求。7．A【詳解】ABC.若磁鐵上方為N極，線圈左邊的邊電流是向下的，磁場是向左的，故根據(jù)左手定則可知安培力是向內(nèi)的；線圈右邊的邊電流也是向下的，磁場是向右的，根據(jù)左手定則安培力是向外的，故從上向下附視，線圈順時針轉(zhuǎn)動；若磁鐵上方為S極，線圈左邊的邊電流是向下的，磁場是向右的，故根據(jù)左手定則可知安培力是向外的；線圈右邊的邊電流也是向下的，磁場是向左的，根據(jù)左手定則安培力是向內(nèi)的，故從上向下附視，線圈逆時針轉(zhuǎn)動；故A正確，BC錯誤；D.線圈加速轉(zhuǎn)動過程電池的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為線圈的動能和電路的焦耳熱，故D錯誤．8．A【詳解】磁鐵的磁感線在它的外部是從N極到S極，因為長直導(dǎo)線在磁鐵的中央上方，所以此處的磁感線是水平的，電流的方向垂直與紙面向里，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線受磁鐵給的“安培力”方向豎直向上，如下圖所示：長直導(dǎo)線是固定不動的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向就是豎直向下的；因此磁鐵對水平桌面的壓力除了重力之外還有通電導(dǎo)線的作用力，壓力是增大的；因為這兩個力的方向都是豎直向下的，所以磁鐵不會發(fā)生相對運動，也就不會產(chǎn)生摩擦力，磁鐵處于靜止?fàn)顟B(tài)，則所受的合力為零，不變，故BCD正確，A錯誤．

點睛：本題的關(guān)鍵是判斷正中央磁場的方向，知道磁場對電流的作用的方向可以通過左手定則判斷，然后根據(jù)作用力和反作用力的知識進(jìn)行推理分析．9．C【詳解】炮彈受到的安培力向右，根據(jù)左手定則可知，磁場垂直紙面向里；在導(dǎo)軌通有電流I時，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場施加的安培力為：，設(shè)炮彈的加速度的大小為a，則：，炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運動，因而：，聯(lián)立解得：，故ABD錯誤，C正確，故選C.【點睛】根據(jù)左手定則可判斷出磁場的方向；當(dāng)導(dǎo)軌上通入電流后，炮彈在安培力的作用下，做初速度為零勻加速直線運動，因此根據(jù)牛頓第二定律求出加速度然后利用運動學(xué)公式即可求解．10．B【詳解】試題分析：橫截面積比較小的通電線圈受的安培力較小，故靈敏度較小，選項A錯誤；比較強(qiáng)的輻向分布的磁場，通電線圈在磁場中受的安培力較大，故靈敏度較大，選項B正確；線圈匝數(shù)越少，受到的安培力合力越小，越不容易轉(zhuǎn)動，則電流表的靈敏度較小，選項C錯誤；勁度系數(shù)比較大的兩個螺旋彈簧，扭轉(zhuǎn)阻力矩較大，則靈敏度小，選項D錯誤；故選B.考點：磁電式電流表【名師點睛】此題是對磁電式電表的考查，關(guān)鍵是搞清電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)；在學(xué)過的測量工具或設(shè)備中，每個工具或設(shè)備都有自己的制成原理；對不同測量工具的制成原理，是一個熱點題型，需要重點掌握．11．A【分析】明確各電器的工作原理，知道通過安培力可以將電能轉(zhuǎn)化為動能.【詳解】A、電動機(jī)是線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動而工作的，故用到了安培力；故A正確.B、回旋加速器是帶電粒子在電場中加速和磁場中轉(zhuǎn)動原理工作的；故B錯誤.C、電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理工作的；故C錯誤.D、質(zhì)譜儀采用的是帶電粒子在電磁場中的轉(zhuǎn)動原理工作的；故D錯誤.故選A.【點睛】本題考查對現(xiàn)代科技裝置和產(chǎn)品原理的理解能力，要求知道常見儀器，并明確各種原理的應(yīng)用.12．D【詳解】A.蹄形磁鐵外部和鐵芯內(nèi)部的磁場是如圖所示的磁場，A正確；B.蹄形磁鐵產(chǎn)生輻射狀的磁場，線圈轉(zhuǎn)動過程中磁場的大小始終不變，受到的安培力的大小始終不變，B正確；C.若線圈中通以如圖（丙）所示的電流時，根據(jù)左手定則，此時線圈將沿順時針方向轉(zhuǎn)動，C正確；D.根據(jù)題意NBIS=kθ解得更換k值更大的螺旋彈簧，電流表的靈敏度減?。`敏度即），D錯誤。故選D。13．CD【詳解】由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流的關(guān)系為①設(shè)軌道寬度為d，則彈體所受安培力大小為②設(shè)彈體的質(zhì)量為m，出射速度大小為v，根據(jù)動能定理有③聯(lián)立①②③解得④根據(jù)④式可知，欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是：只將彈體質(zhì)量m減至原來的四分之一；只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍；只將電流I增加至原來的2倍；將彈體質(zhì)量m減至原來的一半，軌道長度變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變。綜上所述可知AB錯誤，CD正確故選CD。14．ACD【詳解】AD．磁電式電流表最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩級之間的線圈，優(yōu)點是靈敏度高缺點是允許通過的電流很弱，AD正確；B．極靴與軟鐵之間的磁場都沿半徑方向，線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行。因此，磁力距與線圈中電流成正比（與線圈位置無關(guān)）；當(dāng)通電線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧將被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的阻力矩，其大小與線圈轉(zhuǎn)過的角度成正比，當(dāng)磁力矩與螺旋彈簧中的阻力矩相等時，線圈停止轉(zhuǎn)動，此時指針偏轉(zhuǎn)的角度與電流成正比，因此刻度盤的刻度是均勻的，B錯誤；C．線圈中電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向跟著改變，C對。故選ACD。15．BC【詳解】AB．磁電式電流表的工作原理是安培力對通電導(dǎo)線的轉(zhuǎn)動作用，而不是加速作用，故A錯誤，B正確；CD．磁電式電流表的優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱電流；缺點是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱，而不是電量很弱，故C正確，D錯誤。故選BC。16．0.6×106A【詳解】當(dāng)導(dǎo)軌通有電流I時，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場施加的安培力為F＝IdB設(shè)炮彈加速度的大小為a，則有F＝ma炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運動，因而v2＝2aL聯(lián)立解得得17．(1)；(2)【詳解】(1)由牛頓第二定律得解得(2)由動能定理得解得第一章磁場對電流的作用§1.3洛倫茲力一、選擇題（共15題）1．在y>0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場垂直于圖中的Oxy平面，方向指向紙外，原點O處有一離子源，沿各個方向射出速率相等的同價正離子，對于速度在Oxy平面內(nèi)的離子，它們在磁場中做圓弧運動的圓心所在的軌跡，可用下面給出的四個半圓中的一個來表示，其中正確的是（） B． C． D．2．兩帶電粒子所帶電荷量相等，在同一勻強(qiáng)磁場中只受洛倫茲力而做勻速圓周運動，則（）A．若速率相等，則半徑必相等B．若質(zhì)量相等，則周期必相等C．若質(zhì)量相等，則半徑必相等D．若動能相等，則半徑必相等3．質(zhì)子（p）和α粒子以相同的速率在同一勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運動，軌道半徑分別為Rp和，周期分別為Tp和，則下列選項正確的是（）A． B．C． D．4．質(zhì)子（）和α粒子（）的電荷量之比q1∶q2=1∶2，質(zhì)量之比m1∶m2=1∶4，它們以相同的動能進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場中，在垂直磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動，則它們的軌道半徑之比和運動周期之比分別為()A．R1∶R2＝1∶1，T1∶T2＝1∶2B．R1∶R2＝1∶1，T1∶T2＝2∶1C．R1∶R2＝1∶2，T1∶T2＝1∶2D．R1∶R2＝2∶1，T1∶T2＝2∶15．如圖所示，長為a、寬為b的矩形區(qū)域內(nèi)(包括邊界)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外．O點有一粒子源，某時刻粒子源向磁場所在區(qū)域與磁場垂直的平面內(nèi)所有方向發(fā)射大量質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的粒子，粒子的速度大小相同，粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為T，最先從磁場上邊界射出的粒子經(jīng)歷的時間為，最后恰不能從上邊界射出的粒子在磁場中經(jīng)歷的時間為，不計重力和粒子之間的相互作用，則()A．粒子速度大小為B．粒子做圓周運動的半徑為3bC．a(chǎn)的長度為(＋1)bD．最后從磁場上邊界飛出的粒子一定從上邊界的中點飛出6．如圖所示，電子以垂直于勻強(qiáng)磁場的速度，從A處進(jìn)入長為，寬為的磁場區(qū)域，發(fā)生偏移而從B處離開磁場，從A至B的電子經(jīng)過的弧長為，若電子電量為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B（電子重力不計），則A．電子在磁場中運動的時間為B．電子在磁場中運動的時間為C．洛倫茲力對電子做功是D．電子在A、B兩處的速度相同7．如圖所示，一帶正電的物體固定在小車的底板上，其中底板絕緣，整個裝置靜止在水平地面上，在空間施加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如果保持小車不動，將勻強(qiáng)磁場沿水平方向向左勻速運動。則下列說法正確的是（）A．帶電物體所受的洛倫茲力為零B．帶電物體受洛倫茲力且方向豎直向上C．小車對地面的壓力變大D．地面對小車的摩擦力方向向左8．在陰極射線管中電子流方向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將（）A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn) C．向紙里偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn)9．如圖所示，周長為s=24cm的圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，P為磁場邊界上的一點，一帶電粒子（不計重力）從P點沿直徑方向以速度射入磁場，從Q射出，PQ段弧長為周長的．現(xiàn)將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉淼谋叮摿Ｗ尤詮腜點沿直徑方向以速度射入磁場．則出射點到P點的劣弧弧長是()A．4cm B．6cmC．8cm D．12cm10．如圖所示，在邊長為L的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，有一個質(zhì)量為m，帶電量大小為q的離子，從ad邊的中點O處以速度v垂直ad邊界向右射入磁場區(qū)域，并從b點離開磁場．則A．離子在O、b兩處的速度相同B．離子在磁場中運動的時間為C．若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，則離子在磁場中的運動時間減小D．若磁感應(yīng)強(qiáng)度，則該離子將從bc邊射出11．如圖所示，單擺擺球為帶正電的玻璃球，擺長為L且不導(dǎo)電，懸掛于O點.已知擺球平衡位置C處于磁場邊界內(nèi)并十分接近磁場邊界，此磁場的方向與單擺擺動平面垂直．在擺角小于5度的情況下，擺球沿著AB弧來回擺動，下列說法不正確的是（）A．圖中A點和B點處于同一水平面上B．小球擺動過程中機(jī)械能守恒C．單擺向左或向右擺過C點時擺線的張力一樣大D．在A點和B點，擺線的張力一樣大12．如圖所示，以直角三角形AOC為邊界的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，∠A＝60°，AO＝a。在O點放置一個粒子源，可以向各個方向發(fā)射某種帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為，發(fā)射速度大小都為v0，且滿足v0＝，發(fā)射方向由圖中的角度θ表示。對于粒子進(jìn)入磁場后的運動（不計重力作用），下列說法正確的是（）A．粒子不可能打到A點B．以θ＝60°飛入的粒子在磁場中運動時間最短C．以θ＜30°飛入的粒子在磁場中運動的時間都相等D．在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出13．在平面直角坐標(biāo)系里面有一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，其邊界過坐標(biāo)原點O和坐標(biāo)點a（0，L）一電子質(zhì)量為m，電量為e從a點沿x軸正向以v0速度射入磁場，并從x軸上的b點沿與x軸正方向成60°離開磁場，下列說法正確的是（）A．該區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外B．電子在磁場中運動時間為C．電子做圓周運動的圓心坐標(biāo)為D．磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo)為14．如圖所示，擺球帶正電荷的單擺在一勻強(qiáng)磁場中擺動，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于紙面向里，擺球在AB間擺動過程中，由A擺到最低點C時，擺線拉力的大小為，擺球加速度大小為；由B擺到最低點C時，擺線拉力的大小為，擺球加速度大小為，則（）A．，B．，C．，D．，15．如圖所示，一個電子沿AO方向垂直射入勻強(qiáng)磁場中，磁場只限于半徑為R的圓內(nèi)．若電子速度為υ，質(zhì)量為m，帶電量為q，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．電子在磁場中偏轉(zhuǎn)后從C點射出，∠AOC=120°，下面結(jié)論正確的是：（）A．電子經(jīng)過磁場的時間為B．電子經(jīng)過磁場的時間為C．磁場半徑R為D．AC間的距離為二、填空題（共4題）16．洛倫茲力的大?。?）當(dāng)v與B成θ角時，F(xiàn)＝______.（2）當(dāng)v⊥B時，F(xiàn)＝______.（3）當(dāng)v∥B時，F(xiàn)＝______.17．某種物質(zhì)發(fā)射的三種射線如圖所示的磁場中分裂成①、②、③三束。那么在這三束射線中，帶正電的是______，帶負(fù)電的是______。18．如圖，在正方形中的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域內(nèi)有方向平行的勻強(qiáng)電場（圖中未畫出）?，F(xiàn)有一帶電粒子（不計重力）從點沿方向射入磁場，隨后經(jīng)過的中點進(jìn)入電場，接著從點射出電場區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)電場的方向由________（選填“指向”或“指向”），粒子在通過點和點的動能之比為________。19．物體的帶電量是一個不易測得的物理量，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗來測量帶電物體所帶電量．如圖（a）所示，他將一由絕緣材料制成的小物塊A放在足夠長的木板上，打點計時器固定在長木板末端，物塊靠近打點計時器，一紙帶穿過打點計時器與物塊相連，操作步驟如下，請結(jié)合操作步驟完成以下問題：（1）為消除摩擦力的影響，他將長木板一端墊起一定傾角，接通打點計時器，輕輕推一下小物塊，使其沿著長木板向下運動．多次調(diào)整傾角θ，直至打出的紙帶上點跡_，測出此時木板與水平面間的傾角，記為θ0．（2）如圖（b）所示，在該裝置處加上一范圍足夠大的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，用細(xì)繩通過一輕小定滑輪將物塊A與物塊B相連，繩與滑輪摩擦不計．給物塊A帶上一定量的正電荷，保持傾角θ0不變，接通打點計時器，由靜止釋放小物塊A，該過程可近似認(rèn)為物塊A帶電量不變，下列關(guān)于紙帶上點跡的分析正確的是（________）A．紙帶上的點跡間距先增加后減小至零B．紙帶上的點跡間距先增加后減小至一不為零的定值C．紙帶上的點跡間距逐漸增加，且相鄰兩點間的距離之差不變D．紙帶上的點跡間距逐漸增加，且相鄰兩點間的距離之差逐漸減少，直至間距不變（3）為了測定物體所帶電量q，除θ0、磁感應(yīng)強(qiáng)度B外，本實驗還必須測量的物理量有（_______）A．物塊A的質(zhì)量MB．物塊B的質(zhì)量mC．物塊A與木板間的動摩擦因數(shù)μD．兩物塊最終的速度v（4）用重力加速度g，磁感應(yīng)強(qiáng)度B、θ0和所測得的物理量可得出q的表達(dá)式為______．三、綜合題（共4題）20．如圖所示，洛倫茲力演示儀由勵磁線圈、玻璃泡、電子槍等組成．勵磁線圈是一對彼此平行的共軸圓形線圈，通電時，在兩線圈之間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場．玻璃泡內(nèi)充有稀薄氣體，電子槍在加速電壓下發(fā)射電子，電子束通過泡內(nèi)氣體時能夠顯示出電子運動的徑跡．當(dāng)電子槍垂直于磁場方向發(fā)射電子時，調(diào)節(jié)加速電壓或勵磁線圈中的電流，可看到電子束的徑跡呈圓形．設(shè)電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，電子槍的加速電壓為U，電子在磁場中運動的軌道半徑為r．忽略電子所受重力及電子間的相互作用．（1）求電子從電子槍射出時的速度大小v；（2）求兩線圈之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；（3）研究電子在磁場中運動時，忽略了電子所受的重力，請利用下列數(shù)據(jù)分析說明可以忽略重力的原因．已知：v=8.0×106m/s，B=8.0×104T，m=9.1×1031kg，e=1.6×1019C．取重力加速度g=10m/s2．21．如圖所示，邊長為L、相等的正方形區(qū)間內(nèi)有勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，同種帶電粒子（不計重力）分別從A點沿AD方向以速度v0射入，從C點離開，求（1）帶電粒子在電場和磁場中運動的時間t1和t2之比（2）E/B？22．在如圖所示的xOy坐標(biāo)系的第一象限有磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，MN為區(qū)域Ⅰ、Ⅱ的分界線，MN垂直于x，OM=d，區(qū)域Ⅱ足夠大。區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域Ⅱ內(nèi)存在垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以某一速度從O點與y軸正方向成60°角射入?yún)^(qū)域Ⅰ，粒子恰能垂直于MN進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。不計粒子重力。（1）求粒子從O點進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時的速度大?。唬?）求該粒子在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中運動的總時間；（3）若僅改變粒子的電性，求該負(fù)粒子離開y軸時與正粒子離開y軸時坐標(biāo)之間的距離。23．如圖所示，在直空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。電子槍（圖中未畫出）發(fā)射出質(zhì)量為m、電荷量為e的電子，經(jīng)加速后以初速度射入磁場中，初速度方向與磁場方向夾角為。不計電子所受重力。a．電子在沿磁感線和垂直磁感線方向上分別做什么運動；b．求電子在垂直磁感線方向上運動一周的時間內(nèi)，沿磁感線方向上運動的距離x。

參考答案1．A2．B3．A4．A5．C6．B7．B8．B9．B10．D11．C12．D13．D14．A15．B16．qvBsinθ.qvB017．①③18．c指向b5：119．間距相等（或均勻）DBD20．（1）（2）（3）因為電子所受的洛倫茲力遠(yuǎn)大于重力，所以可以忽略電子所受的重力．21．（1）（2）2v022．（1）；（2）；（3）23．（1）把初速度分解為沿磁感線方向和垂直于磁感線方向，沿磁感線方向速度不受洛倫茲力，則做勻速直線運動，垂直磁感線方向速度垂直于磁場則做勻速圓周運動；（2）垂直磁感線方向速度根據(jù)解得電子在垂直磁感線方向上運動一周的時間內(nèi)，沿磁感線方向上運動的距離第一章磁場對電流的作用§1.4洛倫茲力的應(yīng)用1．(多選)用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動能增加為原來的4倍，原則上可以采用的方法為()A．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍B．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍C．將D形盒的半徑增大為原來的2倍D．將D形盒的半徑增大為原來的4倍解析：質(zhì)子在回旋加速器中旋轉(zhuǎn)的最大半徑等于D形盒的半徑R，由R＝eq\f(mv,qB)得質(zhì)子最大動能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(B2q2R2,2m)，欲使最大動能為原來的4倍，可將B或R增大為原來的2倍，故A、C正確，B、D錯誤。答案：AC2.(多選)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作零)經(jīng)加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場，到達(dá)記錄它的照相底片P上。設(shè)離子射出磁場的位置到入口處S1的距離為x。下列判斷正確的是()A．若離子束是同位素，則x越大，離子進(jìn)入磁場時速度越小B．若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小C．只要x相同，則離子質(zhì)量一定不相同D．只要x相同，則離子的比荷一定相同解析：在加速電場中，qU＝eq\f(1,2)mv2，在磁場中qvB＝meq\f(v2,r)，由幾何關(guān)系知x＝2r，以上三式聯(lián)立可得v＝eq\r(\f(2qU,m))，x＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))。由此可知A、D正確。答案：AD3.如圖所示，電場強(qiáng)度E的方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向垂直于紙面向外，在S處有四個二價正離子甲、乙、丙、丁，均以垂直于電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的方向射入。若四個離子質(zhì)量m甲＝m乙<m丙＝m丁，速率v甲<v乙＝v丙<v丁，則運動到P1、P2、P3、P4四個位置的正離子分別為()A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丁、乙、丙C．丙、乙、丁、甲 D．甲、乙、丁、丙解析：四種粒子，只有兩個粒子通過速度選擇器，只有速度滿足v＝eq\f(E,B1)，粒子才能通過速度選擇器，所以通過速度選擇器進(jìn)入磁場的粒子是乙和丙，根據(jù)qvB2＝meq\f(v2,r)，知r＝eq\f(mv,qB2)，乙的質(zhì)量小于丙的質(zhì)量，所以乙的半徑小于丙的半徑，則乙打在P3點，丙打在P4點。甲的速度小于乙的速度，即小于eq\f(E,B1)，所以甲所受洛倫茲力小于電場力，甲向下偏轉(zhuǎn)，打在P1點。丁的速度大于乙的速度，即大于eq\f(E,B2)，所以丁所受洛倫茲力大于電場力，丁向上偏轉(zhuǎn)，打在P2點。故B正確，A、C、D錯誤。答案：B4．如圖所示，在一個很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，作四個電極E、F、M、N，它就成了一個霍爾元件。在E、F間通入恒定的電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，則薄片中的載流子在洛倫茲力的作用下，向著與電流和磁場都垂直的方向漂移，使M、N間出現(xiàn)了電壓，稱為霍爾電壓UH。下列關(guān)于霍爾電壓大小的說法正確的是()A．B越大則UH越大，與I的大小無關(guān)B．I越大則UH越大，與B的大小無關(guān)C．在電流I、磁場B一定時，薄片的厚度越大，則UH越大D．在電流I、磁場B一定時，薄片的厚度越大，則UH越小解析：設(shè)M、N間距離為d，薄片的厚度為x，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，載流子受力平衡，滿足qeq\f(UH,d)＝qvB，又有電流的微觀表達(dá)式I＝nqvS＝nqv·dx，聯(lián)立可得UH＝eq\f(BI,nqx)，與B、I均有關(guān)系，A、B錯誤；由上述分析可知，在電流I、磁場B一定時，薄片的厚度x越大，則UH越小，C錯誤，D正確。答案：D5.(多選)回旋加速器由兩個銅質(zhì)D形盒構(gòu)成，盒間留有縫隙，加高頻電源，中間形成交變的電場，D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場B中。若用回旋加速器加速質(zhì)子，不考慮相對論效應(yīng)，下列說法正確的是()A．質(zhì)子動能增大是由于洛倫茲力做功B．質(zhì)子動能增大是由于電場力做功C．質(zhì)子速度增大，在D形盒內(nèi)運動的周期變大D．質(zhì)子速度增大，在D形盒內(nèi)運動的周期不變解析：洛倫茲力始終與速度垂直，即洛倫茲力對粒子不做功，而電場力對粒子做功，即質(zhì)子動能增大是由于電場力做功，故選項A錯誤，B正確；由Bqv＝meq\f(v2,r)，T＝eq\f(2πr,v)，可以得到T＝eq\f(2πm,qB)，即周期與速度無關(guān)，故選項C錯誤，D正確。答案：BD6．(多選)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場。下列表述正確的是()A．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于eq\f(B,E)B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C．質(zhì)譜儀是一種可測定帶電粒子比荷的儀器D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大解析：在速度選擇器中，電場力和洛倫茲力平衡，有qE＝qvB，解得v＝eq\f(E,B)，故A錯誤；根據(jù)帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向，根據(jù)左手定則知，該粒子帶正電，則在速度選擇器中電場力水平向右，則洛倫茲力水平向左，根據(jù)左手定則知，磁場方向垂直紙面向外，故B正確；進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場后，有qvB0＝meq\f(v2,r)，解得eq\f(q,m)＝eq\f(v,rB0)，可知質(zhì)譜儀是可以測定帶電粒子比荷的儀器，故C正確；由C中的表達(dá)式可知，越靠近狹縫P，r越小，比荷越大，故D正確。答案：BCD[能力提升練]7.(多選)如圖是回旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電壓，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，在兩盒之間被電場加速。兩半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，粒子在半圓盒中做勻速圓周運動。不計帶電粒子在電場中的加速時間，不考慮由相對論效應(yīng)帶來的影響，則下列說法正確的是()A．粒子在D形盒中的運動周期與兩盒間交變電壓的周期相同B．回旋加速器是靠電場加速的，因此其最大能量與電壓有關(guān)C．回旋加速器是靠磁場加速的，因為其最大能量與電壓無關(guān)D．粒子在回旋加速器中運動的總時間與電壓有關(guān)解析：根據(jù)加速原理，當(dāng)粒子在磁場中運動的周期與交變電壓的周期相同時，才能處于加速狀態(tài)，故A正確；加速器中的電場可以使帶電粒子加速，而磁場只使粒子偏轉(zhuǎn)，對粒子不做功，根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)得，最大速度v＝eq\f(qBr,m)，則最大動能Ekm＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2r2,2m)，可知粒子的最大動能只與粒子本身的質(zhì)量、電荷量、加速器半徑和磁場大小有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故B、C錯誤；粒子在回旋加速器中運動的總時間與粒子在電場加速與磁場偏轉(zhuǎn)次數(shù)有關(guān)，而電壓越高，則次數(shù)越少，總時間越小，故D正確。答案：AD8．如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒置于勻強(qiáng)磁場中，分別與高頻電源相連。下列說法正確的有()A．粒子被加速后的最大速度隨磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的半徑的增大而增大B．粒子被加速后的最大動能隨高頻電源的加速電壓的增大而增大C．粒子可以在回旋加速器中一直被加速D．粒子從磁場中獲得能量解析：根據(jù)qvB＝meq\f(v2,R)得，最大速度v＝eq\f(qBR,m)，則最大動能Ekm＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2R2,2m)，最大動能隨金屬盒的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大而增大，與加速的次數(shù)和加速電壓的大小無關(guān)，故A正確，B錯誤；粒子在加速器中加速到在磁場中的半徑等于D形盒的半徑時就不能再加速了，所以粒子在回旋加速器中不是一直被加速，故C錯誤；粒子在磁場中受到洛倫茲力，其對粒子不做功，不能獲得能量，故D錯誤。答案：A9．(多選)如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖，將等離子體沿A、B板間垂直磁場方向噴入，如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板間距離為d，板平面的面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，負(fù)載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I，則()A．上極板A帶正電B．兩極板間的電動勢為BdvC．回路中的總電阻為eq\f(Bdv,I)D．板間等離子體的電阻率為eq\f(SBdv,dI)解析：由左手定則可得下極板帶正電，所以A錯誤；由洛倫茲力與電場力平衡可得qvB＝qeq\f