(必考題)初中高中物理選修二《安培力與洛倫茲力》測(cè)試題(答案解析)

1.如圖平面直角坐標(biāo)系的第I象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面對(duì)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從0點(diǎn)沿著與y軸夾角為38的方向進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸的正方向一樣，不計(jì)粒子的重力，則以下推斷錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A.該粒子帶負(fù)電B.A點(diǎn)與x軸的距離為D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中粒子的速度不變2.以下關(guān)于磁場(chǎng)的應(yīng)用，正確的選項(xiàng)是〔〕BB乙乙8TA.圖甲是用來(lái)加速帶電粒子的盤旋示意圖，要使粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可增大加速電場(chǎng)的電壓UB.圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，由此可推斷A極板是發(fā)電機(jī)的正極，B極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)丙是速度選擇器示意圖，不考慮重力的帶電粒子能夠沿直線勻速通過(guò)速度選擇器的條件是D.圖丁是磁電式電流表內(nèi)部構(gòu)造示意圖，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，線圈在磁極間產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)3.如以下圖，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)。大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向以一樣速率v從P點(diǎn)射入磁場(chǎng)。這些粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的位置均位于PQ圓弧上，PQ圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角恰好為106°。〔sin53°=0.8,cos53°=0.6〕不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用，則該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為〔〕4.如以下圖，水平線上方有方向垂直紙面對(duì)里、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。一帶負(fù)電粒不計(jì)粒子重力，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.ab之間的距離為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的2倍B.假設(shè)粒子初速度為2v,射出磁場(chǎng)時(shí)與水平線夾角為60°C.假設(shè)粒子初速度為3v,粒子經(jīng)時(shí)間3t射出磁場(chǎng)D.假設(shè)磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外，粒子經(jīng)時(shí)間5t射出磁場(chǎng)5.CT掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)的簡(jiǎn)稱，CT掃描機(jī)可用于對(duì)多種病情的探測(cè)。圖a是某種CT機(jī)主要局部的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生局部的示意圖如圖b所示。圖b中M、N之間有一電子束的加速電場(chǎng)，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；經(jīng)調(diào)整后電子束從靜止開(kāi)頭沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，打到靶上，產(chǎn)生X射線〔如圖中帶箭頭的虛線所示〕;將電子束打到靶上的點(diǎn)褊轉(zhuǎn)線電子束打到靶上的點(diǎn)褊轉(zhuǎn)線則〔探測(cè)器床P靶A.電子在N處的電勢(shì)能比M處大B.僅增大M、N之間的加速電壓，電子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變短C.偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面對(duì)外D.僅增大偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可使P點(diǎn)右移6.如以下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙向里，一長(zhǎng)為21的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等，夾角為60°的V形，垂直置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力為()A.方向向下B.方向向右C.大小為BILD.大小為BBIL7.如以下圖，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I,同時(shí)外加方向垂直于薄片向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,在M、N間消滅電壓U。,這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，U稱為霍爾電壓，且滿足：式中k為霍爾系數(shù)，d為薄片的厚度，該半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電物質(zhì)為自由電子，薄片的長(zhǎng)、寬分別為a、b,關(guān)于M、N兩點(diǎn)電勢(shì)中、中、和薄片中電子的定向移動(dòng)速率v,以下選項(xiàng)正確的選項(xiàng)是〔〕ad8.盤旋由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒構(gòu)成，其間留有空隙，原理如以下圖.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.帶電粒子在D形盒內(nèi)時(shí)，被磁場(chǎng)不斷地加速B.交變電場(chǎng)的周期等于帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期C.加速電壓越大，帶電粒子獲得的最大動(dòng)能越大D.可以對(duì)帶電粒子進(jìn)展無(wú)限加速9.長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒a通如以下圖電流，與傳感器相連懸掛在天花板上，長(zhǎng)直導(dǎo)體棒b固定在a的正下方，且與a平行，當(dāng)b不通電時(shí)，傳感器顯示拉力為F?,當(dāng)b通電時(shí)，傳感器顯示拉力為F2,則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕傳感器IaabIA.假設(shè)>F,則1I、I的方向一樣，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.假設(shè)<F,則I、I的方向一樣，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度FC.假設(shè)>1,則b受到a的安培力小于F?D.雖然I、I的大小、方向關(guān)系未知，b受到a的安培力的大小確定等于10.磁流體發(fā)電機(jī)原理如以下圖，等離子體高速噴射到加有強(qiáng)磁場(chǎng)的管道內(nèi)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向A、B兩金屬板偏轉(zhuǎn)，形成直流電源對(duì)外供電.則〔〕角θ=45°,O'C=a,現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m,含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子〔不計(jì)重力〕,自0點(diǎn)沿00'方向進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域，其中有些粒子沿直線00'方向運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁中，則能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的DDB00A.D確的選項(xiàng)是〔提示：電流1與自由電子定向移動(dòng)速率v之間關(guān)系為l=nevbc,其中e為單個(gè)下表面C.僅增大電流I時(shí)，上、下外表的電勢(shì)差減小14.初速為0的電子經(jīng)電壓U?加速后垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入平行板間電場(chǎng)，平行板間的電壓為二、填空題象dAIA′17.如以下圖，松軟的導(dǎo)線長(zhǎng)0.628m,彎曲地放在光滑水平面上，兩端點(diǎn)固定在相距很X18.如以下圖，質(zhì)量為m的U型導(dǎo)線框abcd,其質(zhì)量均勻分布，ab與cd長(zhǎng)度均為1,MabcdN方向、電流強(qiáng)度為1的恒定電流，導(dǎo)線框由靜止開(kāi)頭從豎直平面對(duì)紙外偏轉(zhuǎn)，在到達(dá)最大角度為θ的過(guò)程中，安培力對(duì)導(dǎo)線框做的功為;導(dǎo)線框最終靜止時(shí)與19.如以下圖，CD和FE是兩根長(zhǎng)為40cm、質(zhì)量分別為60g和20g的金屬棒，用兩根豎直方向的夾角為°,每根絕緣細(xì)線上的張力為._N?！仓亓铀俣萭取20.M板四周的帶電粒子由靜止釋放后從M板加速運(yùn)動(dòng)到N板〔MN板間電壓為U〕,從N板上的小孔C飛出電場(chǎng)，垂直進(jìn)入以N板為左邊界的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，半個(gè)圓周后從D處進(jìn)入如以下圖的電場(chǎng)，PQ兩板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,PQ板長(zhǎng)為d。則該電荷電性為_(kāi)(正電、負(fù)電、無(wú)法確定),到C的速度為_(kāi)(用m,q,U表示),最終從勻強(qiáng)電場(chǎng)E中飛出的速度大小為〔帶電粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不記重力，各有界場(chǎng)之間互不影響)A.21.如圖是霍爾元件工作原理示意圖，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b,其中自由運(yùn)動(dòng)電荷的帶電量大小為q。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前外表對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流1時(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下外表之間的電壓為U,且上外表的電勢(shì)比下外表的低。由此可得該導(dǎo)電材料的自由運(yùn)動(dòng)電荷為22.一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬度為b,厚度為d,B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于側(cè)面，如以下圖.當(dāng)在導(dǎo)體中通以圖示方向的電流1時(shí)，在導(dǎo)體的上下外表間用電壓表測(cè)得的電壓為UH,自由電子的電量為e,電壓23.質(zhì)子和α粒子從靜止開(kāi)頭經(jīng)一樣的電勢(shì)差加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)作圓周運(yùn)動(dòng)，則這兩粒子的動(dòng)能之比Ek1:Ek2=._,軌道半徑之比r1:r2=,周期之比24.如以下圖，MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌，通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上.導(dǎo)體棒質(zhì)量為1kg,長(zhǎng)為2m,通過(guò)的電流恒定為5A,方向如以下圖，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75,重力加速度為10m/s2.假設(shè)使導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，要求軌道內(nèi)所加與導(dǎo)體棒ab垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)最小，則磁場(chǎng)的方向與軌道平面的夾角是_,相應(yīng)的25.放射源中有三種不同的粒子，其中一種不帶電，另兩種分別帶正負(fù)電荷，置于磁場(chǎng)中，形成如圖三條軌跡，則不帶電的粒子的軌跡是_,帶負(fù)電的粒子的軌跡是26.如以下圖，平行于紙面對(duì)右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,長(zhǎng)l=1m的直導(dǎo)線中通有I=1A的恒定電流，導(dǎo)線平行于紙面與B成60°夾角時(shí)，覺(jué)察其受到的安培力為零；而將導(dǎo)線垂直于紙面放置時(shí)，可測(cè)得其受到的安培力大小為2N,則該區(qū)域同時(shí)存在的另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B′可能等于.或.27.如以下圖，等腰直角三角形abc,ab=21,在等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)(包含邊界)有垂直紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,在bc的中點(diǎn)0處有一粒子源，可沿與ba平行的方向放射大量速率不同的同種粒子，這些粒子帶負(fù)電，質(zhì)量為m,電荷量為9,不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用。求：(1)這些粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；(2)從ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)abc區(qū)域的粒子速度的最大值。28.如以下圖，在傾角為的光滑斜面上垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，通有垂直紙面對(duì)里的電流1。(1)假設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少?(2)假設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于斜面對(duì)下，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少?(3)假設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少?29.如以下圖，在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m=5.0×10-8kg、電量為q=1.0×10-6C的帶電粒子，從靜止開(kāi)頭經(jīng)U?=10V的電壓加速后，(2)假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T,粒子從x軸上的Q點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，