第一章第3节洛伦兹力的应用堂堂练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第一章第3节洛伦兹力的应用堂堂练（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-28 23:21:00 | ||
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文档简介
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第一章第3节洛伦兹力的应用
堂堂练
一、单选题
1． 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
2． 许多物理定律和规律是在大量实验的基础上归纳总结出来的，有关下面四个实验装置，正确的是（ ）
A．奥斯特用装置（1）测量出了电子的电荷量
B．库仑利用装置（2）总结出了电荷间的相互作用规律
C．安培利用装置（3）发现了电流的磁效应
D．装置（4）中，在D形盒半径一定的情况下，粒子射出的最大速度与交流电源的电压大小有关
3． 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
4． 如图所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板。若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转，做匀速直线运动。不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是（ ）
A．若改变粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转
B．粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转
C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将一定向上偏转
D．若带电粒子的入射速度v′5． 如图所示，半径为R、圆心为O的圆形区域内有方向垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。两个质量、电荷量都相同的带正电粒子，以不同的速率从a点先后沿直径ac和弦ab方向射入磁场区域，ab和ac的夹角为30°，已知沿ac方向射入的粒子刚好从b点射出，沿ab方向射入的粒子刚好从O点正下方射出，不计粒子重力。则（ ）
A．沿ac方向射入的粒子在磁场中运动轨迹半径为R
B．沿ab方向射入的粒子在磁场中运动轨迹半径为
C．沿ac方向射入的粒子与沿ab方向射入的粒子在磁场中运动的时间之比为2∶1
D．沿ac方向射入的粒子与沿ab方向射入的粒子在磁场中运动的速率的比值为
6． 如图所示，靠电子导电的霍尔元件样品置于电磁场中，上、下表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是（ ）
A．通过霍尔元件的磁场方向向上
B．接线端2的电势高于接线端4的电势
C．仅将电源E1、E2反向接入电路，电压表的示数不变
D．若适当减小R1、增大R2，则电压表示数一定增大
7． 如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子（不计重力），经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁感中，粒子打至P点。设OP＝x，能够正确反应x与U之间的函数关系的图象是（ ）
A． B．
C． D．
8． 下列叙述正确的是（ ）
A．力学中三个基本物理量的单位是千克、米和秒
B．蹦极运动员离开蹦床上升过程中处于超重状态
C．利用霍尔元件能够把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量的特性，可以制出测磁感应强度大小的仪器
D．探究加速度与质量、合外力关系实验采用的是等效替代的方法
9． 狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布如图甲所示，距离它处的磁感应强度大小为（为常数，其磁场分布与负点电荷的电场如图乙所示分布相似。现假设磁单极子和负点电荷均固定，有带电小球分别在极和附近做匀速圆周运动。则关于小球做匀速圆周运动的判断不正确的是（ ）
A．若小球带正电，其运动轨迹平面可在的正上方，如图甲所示
B．若小球带负电，其运动轨迹平面可在的正下方，如图乙所示
C．若小球带负电，其运动轨迹平面可在的正上方，如图甲所示
D．若小球带正电，其运动轨迹平面可在的正下方，如图乙所示
10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极和连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列方法中正确的是（ ）
A．增大狭缝间的加速电压
B．减小电场的变化周期
C．减小狭缝间的距离
D．增大D形金属盒的半径
二、多选题
11．所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电势差的物理现象。如图所示为霍尔元件的工作原理图，在磁场作用下，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终在如图所示前后方向上出现电势差，即为霍尔电压，其表达式为，其中k为常数，d为霍尔元件沿磁场方向的厚度。自行车速度计就是利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率的。在自行车前轮上安装一块磁铁，车轮每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。下列说法正确的是（ ）
A．金属导体中有正电荷向左定向移动
B．霍尔电压与运动电荷所受的洛伦兹力有关
C．若自行车的车速越大，则霍尔电压越高
D．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可求得车速大小
12．如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（ ）
A．仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小
B．仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大
C．仅减小励磁线圈的电流，电子束径迹的半径不变
D．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期减小
13．某污水流量计原理可以简化为如图所示的模型：污水内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，流量等于单位时间通过横截面的液体体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．点电势比点电势低
B．当污水中离子浓度升高时，两点电压将增大
C．只需要测量磁感应强度、直径及两点电压，就能够推算污水的流量
D．只需要测量磁感应强度及两点电压，就能够推算污水的流速
14．下列图中，关于磁场的应用（不计带电粒子的重力），下列说法中正确的是（ ）
A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可增大D形盒的半径
B．图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断A极板是发电机的正极，B极板是发电机的负极
C．图丙是速度选择器示意图，带电粒子从P点沿虚线方向进入，能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D．图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转
15．如图所示，在空间直角坐标系中，在z轴正方向有电场强度为E的匀强电场，在y轴正方向有磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、带电量为的小球以一定的初速度由原点向x轴正方向抛出，已知重力加速度为g，要使带电小球做平抛运动，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的初速度为
B．经过时间，小球的动能变为原来的2倍
C．若小球的初速度方向变为y轴正方向、大小不变，小球做匀变速运动
D．若磁感应强度B的方向变为z轴正方向，并调整B的大小，小球可以做类平抛运动
三、解答题
16．如图所示，在直角坐标系xOy内，有一质量为m，电荷量为+q的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度v0射出，粒子重力忽略不计，现要求该粒子能通过点P（a， -b），可通 过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现。
（1） 若只在整个I、II象限内加垂直纸面向外的匀强磁场，使粒子A在磁场中作匀速 圆周运动，并能到达P点，求磁感应强度B的大小；
（2） 若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷 Q，使粒子A在Q产生的电场中作匀速圆周运动，并能到达P点，求点电荷Q的电量大小；
（3） 若在整个I、II象限内加垂直纸面向外的 匀强磁场，并在第IV象限内加平行于x轴，沿x轴 正方向的匀强电场，也能使粒子A运动到达P点。如果此过程中粒子A在电、磁场中运动的时间相等，求磁感应强度B的大小和电场强度E的大小。
17．如图所示，在无限长的竖直边界NS和MT间存在匀强电场，同时该区域上、下部分分别存在方向垂直于NSTM平面向内和向外的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，KL为上、下磁场区域的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高h处分别有P、Q两点，NS和MT间距为1.8h，质量为m、带电荷量为-q的小球（可视为质点）从P点垂直于NS边界射入该区域，在上、下磁场区域内均做匀速圆周运动，重力加速度为g。
（1）求电场强度的大小和方向；
（2）要使小球不从NS边界飞出，求小球入射速度的最小值。
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第一章第3节洛伦兹力的应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B A B C C B A B D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AD AC AC ABD
三、解答题
16．（1）；（2）；（3）；
17．（1），方向竖直向下；（2）
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堂堂练
一、单选题
1． 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
2． 许多物理定律和规律是在大量实验的基础上归纳总结出来的，有关下面四个实验装置，正确的是（ ）
A．奥斯特用装置（1）测量出了电子的电荷量
B．库仑利用装置（2）总结出了电荷间的相互作用规律
C．安培利用装置（3）发现了电流的磁效应
D．装置（4）中，在D形盒半径一定的情况下，粒子射出的最大速度与交流电源的电压大小有关
3． 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
4． 如图所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板。若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转，做匀速直线运动。不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是（ ）
A．若改变粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转
B．粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转
C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将一定向上偏转
D．若带电粒子的入射速度v′
A．沿ac方向射入的粒子在磁场中运动轨迹半径为R
B．沿ab方向射入的粒子在磁场中运动轨迹半径为
C．沿ac方向射入的粒子与沿ab方向射入的粒子在磁场中运动的时间之比为2∶1
D．沿ac方向射入的粒子与沿ab方向射入的粒子在磁场中运动的速率的比值为
6． 如图所示，靠电子导电的霍尔元件样品置于电磁场中，上、下表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是（ ）
A．通过霍尔元件的磁场方向向上
B．接线端2的电势高于接线端4的电势
C．仅将电源E1、E2反向接入电路，电压表的示数不变
D．若适当减小R1、增大R2，则电压表示数一定增大
7． 如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子（不计重力），经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁感中，粒子打至P点。设OP＝x，能够正确反应x与U之间的函数关系的图象是（ ）
A． B．
C． D．
8． 下列叙述正确的是（ ）
A．力学中三个基本物理量的单位是千克、米和秒
B．蹦极运动员离开蹦床上升过程中处于超重状态
C．利用霍尔元件能够把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量的特性，可以制出测磁感应强度大小的仪器
D．探究加速度与质量、合外力关系实验采用的是等效替代的方法
9． 狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布如图甲所示，距离它处的磁感应强度大小为（为常数，其磁场分布与负点电荷的电场如图乙所示分布相似。现假设磁单极子和负点电荷均固定，有带电小球分别在极和附近做匀速圆周运动。则关于小球做匀速圆周运动的判断不正确的是（ ）
A．若小球带正电，其运动轨迹平面可在的正上方，如图甲所示
B．若小球带负电，其运动轨迹平面可在的正下方，如图乙所示
C．若小球带负电，其运动轨迹平面可在的正上方，如图甲所示
D．若小球带正电，其运动轨迹平面可在的正下方，如图乙所示
10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极和连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列方法中正确的是（ ）
A．增大狭缝间的加速电压
B．减小电场的变化周期
C．减小狭缝间的距离
D．增大D形金属盒的半径
二、多选题
11．所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电势差的物理现象。如图所示为霍尔元件的工作原理图，在磁场作用下，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终在如图所示前后方向上出现电势差，即为霍尔电压，其表达式为，其中k为常数，d为霍尔元件沿磁场方向的厚度。自行车速度计就是利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率的。在自行车前轮上安装一块磁铁，车轮每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。下列说法正确的是（ ）
A．金属导体中有正电荷向左定向移动
B．霍尔电压与运动电荷所受的洛伦兹力有关
C．若自行车的车速越大，则霍尔电压越高
D．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可求得车速大小
12．如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（ ）
A．仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小
B．仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大
C．仅减小励磁线圈的电流，电子束径迹的半径不变
D．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期减小
13．某污水流量计原理可以简化为如图所示的模型：污水内含有大量正、负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，流量等于单位时间通过横截面的液体体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．点电势比点电势低
B．当污水中离子浓度升高时，两点电压将增大
C．只需要测量磁感应强度、直径及两点电压，就能够推算污水的流量
D．只需要测量磁感应强度及两点电压，就能够推算污水的流速
14．下列图中，关于磁场的应用（不计带电粒子的重力），下列说法中正确的是（ ）
A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可增大D形盒的半径
B．图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断A极板是发电机的正极，B极板是发电机的负极
C．图丙是速度选择器示意图，带电粒子从P点沿虚线方向进入，能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D．图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转
15．如图所示，在空间直角坐标系中，在z轴正方向有电场强度为E的匀强电场，在y轴正方向有磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、带电量为的小球以一定的初速度由原点向x轴正方向抛出，已知重力加速度为g，要使带电小球做平抛运动，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的初速度为
B．经过时间，小球的动能变为原来的2倍
C．若小球的初速度方向变为y轴正方向、大小不变，小球做匀变速运动
D．若磁感应强度B的方向变为z轴正方向，并调整B的大小，小球可以做类平抛运动
三、解答题
16．如图所示，在直角坐标系xOy内，有一质量为m，电荷量为+q的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度v0射出，粒子重力忽略不计，现要求该粒子能通过点P（a， -b），可通 过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现。
（1） 若只在整个I、II象限内加垂直纸面向外的匀强磁场，使粒子A在磁场中作匀速 圆周运动，并能到达P点，求磁感应强度B的大小；
（2） 若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷 Q，使粒子A在Q产生的电场中作匀速圆周运动，并能到达P点，求点电荷Q的电量大小；
（3） 若在整个I、II象限内加垂直纸面向外的 匀强磁场，并在第IV象限内加平行于x轴，沿x轴 正方向的匀强电场，也能使粒子A运动到达P点。如果此过程中粒子A在电、磁场中运动的时间相等，求磁感应强度B的大小和电场强度E的大小。
17．如图所示，在无限长的竖直边界NS和MT间存在匀强电场，同时该区域上、下部分分别存在方向垂直于NSTM平面向内和向外的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，KL为上、下磁场区域的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高h处分别有P、Q两点，NS和MT间距为1.8h，质量为m、带电荷量为-q的小球（可视为质点）从P点垂直于NS边界射入该区域，在上、下磁场区域内均做匀速圆周运动，重力加速度为g。
（1）求电场强度的大小和方向；
（2）要使小球不从NS边界飞出，求小球入射速度的最小值。
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第一章第3节洛伦兹力的应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B A B C C B A B D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AD AC AC ABD
三、解答题
16．（1）；（2）；（3）；
17．（1），方向竖直向下；（2）
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