第一章 安培力与洛伦兹力 章末复习(Word版含答案)

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名称 第一章 安培力与洛伦兹力 章末复习(Word版含答案)
格式 doc
文件大小 729.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-22 22:57:56

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文档简介

安培力与洛伦兹力 章末复习
一、单选题
1.如图所示,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长都为a和b,内有带电量为q的某种自由运动电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为(  )
A.,负 B.,正
C.,负 D.,正
2.如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为、、。已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(  )
A. B. C. D.
3.通电导线在磁场中会受到安培力的作用,这种现象在生活中广泛应用,最常见的就是电动车上的无刷电机。图甲为电动车的一种无刷电机结构图,线圈固定在轴心上,轴心不转动,磁铁固定在轮毂上。图乙为某时刻该无刷电机一处线圈的简化原理图,有两块磁铁处于线圈下方,位置如图乙所示,驱动器根据线圈附近的霍尔元件传感器可以检测磁铁的位置,从而控制线圈中的电流方向。当固定线圈中通有顺时针方向的电流时,线圈下面的磁铁的运动方向是( )
A.向左 B.向右 C.向上 D.向下
4.如图所示,A、B两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流与,且,与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点,a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等,b是两根导线连线的中点,b、d连线与两根导线连线垂直,则(  )
A.B受到的安培力水平向左 B.b点磁感应强度为0
C.d点磁感应强度的方向竖直向下 D.a点和c点的磁感应强度不可能都为0
5.如图所示,折导线abc中ab和bc长度均为L,置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直,在导线abc中通有电流I,则导线所受安培力的大小为( )
A. B. C. D.
6.如图所示,等腰直角三角形OPQ的直角边OP、PQ的长度均为L,直角三角形内(包括边界)有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一个粒子源在Q点沿不同方向以不同速度发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子,不计粒子的重力及粒子间的相互影响,在磁场中运动时间最长的粒子中,粒子速度的最大值是( )
A. B. C. D.
二、多选题
7.如图所示,A点的粒子源在纸面内沿垂直OQ方向向上射出一束带负电荷的粒子,粒子重力忽略不计。为把这束粒子约束在OP之下的区域,可在∠POQ之间加垂直纸面的匀强磁场。已知OA间的距离为s,粒子比荷为,粒子运动的速率为v,OP与OQ间夹角为30°。则所加磁场的磁感应强度B满足(  )
A.垂直纸面向里, B.垂直纸面向里,
C.垂直纸面向外, D.垂直纸面向外,
8.如图所示,有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b,分别通以和流向相同的电流,两导线构成的平面内有一点p,到两导线的距离相等。下列说法正确的是(  )
A.两导线受到的安培力
B.导线所受的安培力可以用计算
C.移走导线b前后,p点的磁感应强度方向改变
D.在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内,不存在磁感应强度为零的位置
9.如图所示,平面直角坐标系的轴上点固定一负点电荷,另一正点电荷在库仑力作用下绕该负点电荷沿椭圆轨道逆时针方向运动。点是椭圆轨道的中心,点是椭圆轨道的一个焦点,、和为椭圆轨道与坐标轴的交点。不计重力,下列说法正确的是(  )
A.正点电荷从点运动到点的过程中动能不断增大
B.正点电荷运动到点时,加一方向垂直于平面向里的匀强磁场,正点电荷可能绕负点电荷做匀速圆周运动
C.正点电荷运动到点时,加一方向垂直于平面向里的匀强磁场,正点电荷可能绕负点电荷做匀速圆周运动
D.正点电荷运动到点时,加一方向垂直于平面向里的匀强磁场,正点电荷可能绕负点电荷做匀速圆周运动
10.一质量为m、电量为q()的带电粒子以速度v0从x轴上的A点垂直y轴射入第一象限,第一象限某区域磁感强度大小为B的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,粒子离开第一象限时速度方向与x轴正方向夹角。如图所示(粒子仅受洛伦兹力),下列说法正确的是(  )
A.如果该磁场区域是圆形,则该磁场的最小面积是
B.如果该磁场区域是圆形,则该磁场的最小面积是
C.如果该磁场区域是矩形,则该磁场的最小面积是
D.如果该磁场区域是矩形,则该磁场的最小面积是
11.将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,下图中能正确反映各物理量间关系的图线是(F为导线受到的安培力,B为磁感应强度,I为通过导线的电流,L为导线的长度)(  )
A. B.
C. D.
12.如图是一种回旋式加速器的简化模型图,半径为R的真空圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B,圆心O正下方P点处有一极窄的平行金属板,两板间加有脉冲电压(大小为U)用于加速某质量为m,电荷量为q的正电荷,粒子由金属板间右侧小孔飘入(初速度视为零),经加速后,水平向左射入磁场,当粒子加速到需要的速度时,通过磁屏蔽导流管MN将粒子沿导流管轴线引出。导流管可沿PQ直线平移,其N端始终在PQ线上,PQ与水平线EF之间的夹角为θ。,不计粒子重力、粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑相对论效应。则下列说法正确的是( )
A.为使粒子在经过平行金属板间时总能被加速,板间电场方向应随时间发生周期性变化
B.粒子能获得的最大速度
C.粒子加速完后导出时导流管MN与水平线EF之间的夹角为2θ
D.该加速器加速比荷相同的带电粒子时,从开始加速直至以最大速度引出,在磁场中运动的时间一定相同
三、实验题
13.某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的S极位于两导轨的正上方,N极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线,完成实验电路;要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向运动。______
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当减小两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是____(填入正确选项前的字母)。
(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理,人们发明了____(填入正确选项前的字母)。
A.回旋加速器 B.电磁炮 C.质谱仪
14.物体的带电量是一个不易测得的物理量,某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量.如图(a)所示,他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上,打点计时器固定在长木板末端,物块靠近打点计时器,一纸带穿过打点计时器与物块相连,操作步骤如下,请结合操作步骤完成以下问题:
(1)为消除摩擦力的影响,他将长木板一端垫起一定倾角,接通打点计时器,轻轻推一下小物块,使其沿着长木板向下运动.多次调整倾角θ,直至打出的纸带上点迹_,测出此时木板与水平面间的倾角,记为θ0.
(2)如图(b)所示,在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场,用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连,绳与滑轮摩擦不计.给物块A带上一定量的正电荷,保持倾角θ0不变,接通打点计时器,由静止释放小物块A,该过程可近似认为物块A带电量不变,下列关于纸带上点迹的分析正确的是( )
A.纸带上的点迹间距先增加后减小至零
B.纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值
C.纸带上的点迹间距逐渐增加,且相邻两点间的距离之差不变
D.纸带上的点迹间距逐渐增加,且相邻两点间的距离之差逐渐减少,直至间距不变
(3)为了测定物体所带电量q,除θ0、磁感应强度B外,本实验还必须测量的物理量有( )
A.物块A的质量M
B.物块B的质量m
C.物块A与木板间的动摩擦因数μ
D.两物块最终的速度v
(4)用重力加速度g,磁感应强度B、θ0和所测得的物理量可得出q的表达式为______.
四、解答题
15.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。t=0时刻,一质量为m、带电荷量为q的带正电粒子从B点以速率v0沿BC方向射入磁场,其中B0已知,T0未知,不计重力。
(1)若AB=BC,粒子从D点射出磁场,求AB边长度的可能值及粒子运动的可能时间;
(2)若AB:BC=:1,粒子仍从D点射出磁场,求AB边长度的可能值及粒子运动的可能时间。
16.如图所示,在半径为a(大小未知)的圆柱空间中(图中圆为其横截面),固定放置一绝缘材料制成的边长为L的弹性等边三角形框架DEF,其中心O位于圆柱的轴线上。在三角形框架DEF与圆柱之间的空间中,充满磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里。在EF边上的中点S处有一发射带电粒子的粒子加速器,粒子发射的方向均在纸面内且垂直于EF边并指向磁场区域。发射出的粒子的电荷量均为q(),质量均为m,速度大小均为,若粒子与三角形框架的碰撞过程均没有动能损失,且粒子在碰撞过程中所带的电荷量不变(不计带电粒子的重力及粒子之间的相互作用)。
(1)为使初速度为零的粒子速度增加到,在粒子加速器中,需要的加速电压为多大
(2)求带电粒子在匀强磁场区域做匀速圆周运动的半径。
(3)若满足:从S点发射出的粒子都能再次返回S点,则匀强磁场区域的边界圆的半径a至少为多大
17.如图所示,两个同心圆半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。圆心O处有一放射源,放射出的粒子质量均为m、电荷量均为-q,假设粒子速度方向都和纸面平行,不计粒子重力。
(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向,OA与初速度方向的夹角为60°,要想使该粒子经过环形区域磁场一次后通过A点,则初速度的大小是多少
(2)要使粒子不穿出环形区域,则粒子的初速度不能超过多少
18.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图甲所示:D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,两个D形盒接在如图乙所示的电压为U、周期为T的交流电源上,D形盒两直径之间的区域只有电场,交流电源用来提供加速电场。位于D1的圆心处的质子源A在t=0时产生的质子(初速度可以忽略)在两盒之间被电压为U的电场加速,第一次加速后进入D形盒D2,在D形盒的磁场中运动,运动半周时交流电源电压刚好改变方向对质子继续进行加速,已知质子质量为m、带电荷量为q。半圆形D形盒所在空间只有磁场,磁场的磁感应强度为B,D形盒的半径为R,当质子被加速到最大速度后,沿D形盒边缘运动半周再将它们引出,质子的重力不计,求:
(1)质子第一次被电场加速后进入磁场的轨道半径多大;
(2)质子在磁场中运动的时间。
试卷第1页,共3页
试卷第8页,共9页
参考答案:
1.C
2.B
3.A
4.D
5.A
6.C
7.BD
8.BCD
9.AD
10.AC
11.BC
12.BCD
13. C B
14. 间距相等(或均匀) D BD
15.(1)(n=1,2,3,…),(n=1,2,3,…);(2)(n=1,2,3,…),(n=1,2,3,…)
16.(1);(2);(3)
17.(1);(2)
18.(1);(2)