第一章 安培力与洛伦兹力 单元综合练(Word版含答案)

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名称 第一章 安培力与洛伦兹力 单元综合练(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 1.3MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-28 01:11:31

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人教版(2019)选择性必修二 第一章 安培力与洛伦兹力 单元综合练
一、单选题
1.如图所示,利用电磁铁产生磁场,电流表检测输入霍尔元件的电流,电压表检测霍尔元件输出的霍尔电压。已知图中的1、2、3、4是霍尔元件(载流子为电子)上的四个接线端,开关、闭合后,电流表A和电表甲、乙都有明显示数,下列说法正确的是(  )
A.通过霍尔元件的磁场方向竖直向上
B.电表甲为电压表,电表乙为电流表
C.接线端2的电势低于接线端4的电势
D.若减小的电阻、增大的电阻,则电压表的示数一定增大
2.如图所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,分别与高频交流电源连接,两个D形金属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,两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,忽略粒子在电场中的运动时间,下列说法中正确的是( )
A.粒子射出时的最大动能与D形金属盒的半径有关
B.加速电压越大,粒子最终射出时获得的动能就越大
C.若增大加速电压,粒子在回旋加速器中运动的时间不变
D.若增大磁感应强度B,为保证粒子总被加速,必须减小周期性变化电场的频率
3.图所示,直线OM上方存在着垂直纸面方向的匀强磁场(未画出),一电子从O点垂直OM射入磁场,经过时间t0从O点右侧某位置射出磁场.现使电子从O点向左上方射入磁场,速度方向与OM成150°角,则(  )
A.磁场方向垂直纸面向里,电子在磁场中经历的时间为 t0
B.磁场方向垂直纸面向外,电子在磁场中经历的时间为t0
C.磁场方向垂直纸面向里,电子在磁场中经历的时间为 t0
D.磁场方向垂直纸面向外,电子在磁场中经历的时间为t0
4.如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb。当速度大小为vc时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为tc,不计粒子重力。则(  )
A.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1
B.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=1∶2
C.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=2∶1
D.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=1∶2
5.如图所示,直角三角形ABC内(包括边界)存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,,,两带异种电荷的粒子以相同的速度沿BO方向射入磁场,偏向左边的粒子恰好没有从AB边射出磁场,偏向右边的粒子恰好垂直BC边射出磁场,忽略粒子重力和粒子间的相互作用,则正、负粒子的比荷之比为(  )
A.1:2 B. C.1:1 D.2:1
6.如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为F1。现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向垂直纸面向里,当加上电流后,台秤读数为F2,则以下说法正确的是(  )
A.F1>F2 B.F1C.弹簧长度将变长 D.弹簧长度将不变
7.下列说法不正确的是(  )
A.如图甲所示,是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的半径
B.如图乙所示,磁流体发电机的结构示意图。可以判断出A极板是发电机的负极,B极板是发电机的正极
C.如图丙所示,速度选择器可以判断粒子电性,若带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是,即
D.如图丁所示,是磁电式电流表内部结构示意图,线圈转过的角度与流过其电流的大小成正比
8.1930年,师从密立根的中国科学家赵忠尧,在实验中最早观察到正负电子对产生与湮没,成为第一个发现正电子的科学家。此后,人们在气泡室中,观察到一对正负电子的运动轨迹,如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里,电子重力忽略不计,则下列说法正确的是(  )
A.右侧为正电子运动轨迹
B.正电子与负电子分离瞬间,正电子速度大于负电子速度
C.正、负电子在气泡室运动时,有能量损失,则动能减小、半径减小、周期减小
D.正、负电子所受洛伦兹力始终相同
9.如图所示,在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场,质子和某种粒子从磁场下边界MN上的O点以相同的速度v0(v0在纸面内,θ为锐角)射入磁场中,发现质子从边界上的F点离开磁场,另一粒子从E点离开磁场。已知EF=2d,FO=d。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。下列说法正确的是(  )
A.从E点飞出的可能是α粒子
B.从E点飞出的可能是氚核
C.两种粒子在磁场中的运动时间相等
D.两种粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角不相等
10.如图所示,某同学在平面直角坐标系中设置了一个“心”形图线,A点坐标为,C点坐标为,D点与C点关于y轴对称,为使带电粒子沿图线运动,该同学在x轴下方和上方添加了方向垂直纸面向里、磁感应强度大小分别为和的匀强磁场,在O点沿x轴放置很短的绝缘弹性板,粒子撞到板上时,竖直速度反向,水平速度不变。从A点沿与y轴正方向成角的方向向左以速度射入一带电荷量为、质量为m的粒子,不计粒子重力,经过一段时间粒子又回到A点。则与的比值应为( )
A. B. C. D.
11.研究某种射线装置的示意图如图所示。射线源发出的粒子以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点,出现一个亮点,粒子的重力不计。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后,射线在板间做半径为r的圆周运动,然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场,亮点又恰好回到O点,由此可知该粒子( )
A.带负电
B.初速度为
C.比荷为
D.增大E或B,可以让粒子向纸内偏转
12.如图,真空中有一带电粒子,质量为m、电荷量为q,以速度v垂直于磁场边界进入磁感应强度为B的匀强磁场,穿出磁场时速度方向和入射方向的夹角为α=37°。不计粒子所受重力。已知:m=9.0×10-17kg, q=1.5×10-15C,v=1.0×102m/s,B=2.0T。则有界匀强磁场的宽度L为(  )
A.0.6m B.1.2m C.1.8m D.2.4m
13.1932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.离子由加速器的中心附近进入加速器
B.离子由加速器的边缘进入加速器
C.离子从磁场中获得能量
D.离子从电场和磁场中共同获得能量
14.如图所示,空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,一个带负电的金属小球从M点水平射入场区,经一段时间运动到N点,关于小球由M到N的运动,下列说法正确的是(  )
A.小球可能做匀变速运动 B.小球的电势能可能减少
C.小球动能可能不变 D.小球机械能可能增加
15.如图所示装置,天平可以用来测定磁感应强度B的大小和方向,天平的右臂下面挂有一个共N匝的矩形线圈,线圈宽为l。线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面,线圈中通有如图所示方向的电流I时,在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码,天平平衡;当只改变电流的方向时,需要在天平左边再加上质量为m的砝码后,天平才重新达到平衡。那么(  )
A.B的方向垂直纸面向外,大小为
B.B的方向垂直纸面向里,大小为
C.B的方向垂直纸面向外,大小为
D.B的方向垂直纸面向里,大小为
二、填空题
16.为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极,污水充满管口地从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压为U。则M板和N板的电势_____(选填“>”、“=”、“<”)。若用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积),则Q与U的关系式为______。
17.如图,正方形abcd区域内有沿ab方向的匀强电场,一不计重力的粒子以速度v0从ab边的中点沿ad方向射入电场,恰好从c点离开电场。若把电场换为垂直纸面向里的匀强磁场,粒子也恰好从c点离开磁场。则匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度大小之比为______;粒子离开电场时和离开磁场时的速度大小之比为______。
18.已知某地区地磁场的水平分量为3.0×10-5T。若该地一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针,在某次雷雨天气中,当带有正电的乌云经过避雷针的上方时,避雷针开始放电,某一时刻的放电电流为1×105A,如图所示,此时金属杆所受安培力的方向为_________,大小为_________N。
19.(1)洛伦兹力是磁场对_________(填“运动”或“静止”)电荷的作用;如图所示是一带正电的粒子在磁场中竖直向下运动,粒子所受洛伦兹力的方向__________。
(2)质谱仪是分离同位素的重要仪器,其原理如图所示,带等量异种电荷的两平行金属板、之间的电压为U,一个带负电的粒子(不计重力)从板中由静止释放,之后从O点进入另一磁感应强度为B的匀强磁场中,在洛伦兹力的作用下,粒子做匀速圆周运动,经过半个圆周后打在挡板上的A点。已知粒子的质量为m,电荷量为q,两点间的距离为______________。
三、解答题
20.如图所示,在直角坐标系的第Ⅱ象限内有竖直向下的匀强电场。从电场中的A点以初速度水平向右射出一带正电的粒子(不计重力),经一段时间该粒子从y轴上的C点离开电场,离开电场时速度方向与y轴负方向夹角,经第Ⅰ象限运动到x轴上的M点,然后立即飞入第Ⅳ象限内一圆形区域的匀强磁场(图中未画出),经一段时间离开磁场沿直线运动到y轴上的N点,此时速度方向与y轴负方向夹角。已知,,A点到y轴的距离与OM的间距相等。求:
(1)A点的位置坐标;
(2)电场强度与磁感应强度大小之比;
(3)该圆形磁场的最小面积。
21.如图所示,坐标系所在空间中有场强为的匀强电场和磁感应强度为的匀强磁场,轴为两种场的分界面,图中与轴平行的虚线为磁场区域的右边界。现让一质量为,电荷量大小为的带负电粒子从电场中坐标位置为处以初速度沿轴正方向开始运动,且已知,不计粒子重力。试求:
(1)带电粒子第一次通过轴时的瞬时速度的大小;
(2)为使带电粒子能穿越磁场区域而到达磁场区右侧的空间,磁场宽度d应满足什么条件?
22.如图所示,真空中有一以(r,0)为圆心、半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里,在y≥r的范围内,有沿﹣x轴方向的匀强电场,电场强度大小E。从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内.已知质子的电量为e,质量为m,质子在磁场中的偏转半径也为r,不计重力。求:
(1)质子进入磁场时的速度大小;
(2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间;
(3)速度方向与x轴正方向成30°角(如图中所示)射入磁场的质子,到达y轴时的位置坐标。
23.如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平,某同学在实验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录如下所示,请你算出通电螺线管中的磁感应强度B。
已知:CD段导线长度:4×10-2 m
天平平衡时钩码重力:4×10-5 N
通过导线的电流:0.5 A
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共2页
参考答案:
1.C
2.A
3.A
4.A
5.C
6.A
7.C
8.B
9.B
10.D
11.C
12.C
13.A
14.C
15.C
16. >
17. :
18. 向东 300N
19. 运动 水平向右
20.(1) ;(2) ;(3)
21.(1);(2)
22.(1);(2);(3)(0,)
23.2.0×10-3T
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页