2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第1章 安培力与洛伦兹力课后习题（word版含答案）

2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第1章 安培力与洛伦兹力课后习题有答案
人教2019选择性必修第二册第1章 安培力与洛伦兹力
一、选择题。
1、利用如图所示的装置探究磁场对电流的作用，导体棒用两软导线悬挂且水平地放在三个蹄形磁铁之间，当a、b两端与电源相接构成闭合回路时，导体棒向右摆动，软导线偏离竖直方向一个小角度后静止。 忽略磁铁外部磁场对导体棒的影响。 下列说法正确的是(　　)
A．如果仅将磁场反向，导体棒仍向右摆动
B．如果仅将电源的正负极对调，导体棒仍向右摆动
C．如果将电源的正负极对调的同时将磁场反向，导体棒仍向右摆动
D．如果仅撤走一个蹄形磁铁，则软导线偏离竖直方向的角度不变
2、显像管的工作原理图如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中心的O点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，阴影区域所加磁场的方向是(　　)
A.竖直向上　　　　　　　B．竖直向下
C．垂直于纸面向内 D．垂直于纸面向外
3、如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B1＝2B2，一带电荷量为＋q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点(　　)
A．　　　　　　　　B．
C． D．
4、如图所示的平行板器件中。电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同。利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。若正离子(不计重力)以水平速度v＝射入速度选择器，则(　　)
A．正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B．正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C．仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D．仅改变离子的电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
5、如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的值不可能为(　　)
A．　　 B． C． D．
6、高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地。在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示。则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是(　　)
A．向东　　　B．向南　　　C．向西　　　D．向北
7、如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里且磁感应强度为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直于纸面向外且磁感应强度为的匀强磁场。一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°角斜向上射入磁场，且在x轴上方磁场中运动的半径为R。则(　　)
A．粒子经偏转后一定能回到原点O
B．粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为2∶1
C．粒子完成一次周期性运动的时间为
D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进了3R
8、21世纪初我国研制出了世界上最大的紧凑型强流质子回旋加速器，该回旋加速器是我国目前自主研制的能量最高的质子回旋加速器。如图所示为回旋加速器原理示意图，现将两个相同的回旋加速器置于相同的匀强磁场中，接入高频电源。分别加速氘核和氦核，下列说法正确的是(　　)
A.它们在磁场中运动的周期相同
B．它们的最大速度不相等
C．两次所接高频电源的频率不相同
D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
9、电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的多匝通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。 当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是(　　)
A.两线圈电流方向相同时，天平示数为正数
B．两线圈电流方向相反时，天平示数为负数
C．线圈Ⅰ的匝数越少，天平越灵敏
D．线圈Ⅱ的匝数越多，天平越灵敏
10、如图所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该(　　)
A．使B的数值增大
B．使磁场以速率v＝向上移动
C．使磁场以速率v＝向右移动
D．使磁场以速率v＝向左移动
11、长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示。磁感应强度为B，板间距离为l，极板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　　)
A．使粒子的速度v>
B．使粒子的速度v<
C．使粒子的速度v满足v<或v>
D．使粒子的速度v满足12、如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为E1，磁感应强度大小为B1、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为圆弧，圆弧的半径(OP)为R，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度v沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法正确的是(　　)
A.速度选择器的极板P1的电势比极板P2的低
B．粒子的速度v＝
C．粒子的比荷为 eq \f(E,ERB)
D．P、Q两点间的距离为 eq \f(2ERB2,EB1)
二、计算类题。
13、（计算题）质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，为使杆ab静止不动，求通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2)
14、（计算题）质量为m、带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：
(1)电场强度的大小以及该带电微粒带何种电荷。
(2)磁感应强度的大小。
15、（计算题）如图所示，直线MN上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现有一质量为m、电荷量为＋q的粒子在纸面内以某一速度从A点射入，其方向与MN成30°角，A点到MN的距离为d，带电粒子重力不计。
(1)当v满足什么条件时，粒子能回到A点？
(2)求粒子在磁场中运动的时间t。
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第1章 安培力与洛伦兹力课后习题有答案
人教2019选择性必修第二册第1章 安培力与洛伦兹力
一、选择题。
1、利用如图所示的装置探究磁场对电流的作用，导体棒用两软导线悬挂且水平地放在三个蹄形磁铁之间，当a、b两端与电源相接构成闭合回路时，导体棒向右摆动，软导线偏离竖直方向一个小角度后静止。 忽略磁铁外部磁场对导体棒的影响。 下列说法正确的是(　　)
A．如果仅将磁场反向，导体棒仍向右摆动
B．如果仅将电源的正负极对调，导体棒仍向右摆动
C．如果将电源的正负极对调的同时将磁场反向，导体棒仍向右摆动
D．如果仅撤走一个蹄形磁铁，则软导线偏离竖直方向的角度不变
【答案】C
2、显像管的工作原理图如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中心的O点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，阴影区域所加磁场的方向是(　　)
A.竖直向上　　　　　　　B．竖直向下
C．垂直于纸面向内 D．垂直于纸面向外
【答案】D
3、如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B1＝2B2，一带电荷量为＋q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点(　　)
A．　　　　　　　　B．
C． D．
【答案】B
4、如图所示的平行板器件中。电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同。利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。若正离子(不计重力)以水平速度v＝射入速度选择器，则(　　)
A．正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B．正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C．仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D．仅改变离子的电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
【答案】A
5、如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为l、质量为m的直导体棒，导体棒中电流为I。要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀强磁场的磁感应强度B的值不可能为(　　)
A．　　 B． C． D．
【答案】D
6、高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地。在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示。则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是(　　)
A．向东　　　B．向南　　　C．向西　　　D．向北
【答案】C
7、如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里且磁感应强度为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直于纸面向外且磁感应强度为的匀强磁场。一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°角斜向上射入磁场，且在x轴上方磁场中运动的半径为R。则(　　)
A．粒子经偏转后一定能回到原点O
B．粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为2∶1
C．粒子完成一次周期性运动的时间为
D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进了3R
【答案】D
8、21世纪初我国研制出了世界上最大的紧凑型强流质子回旋加速器，该回旋加速器是我国目前自主研制的能量最高的质子回旋加速器。如图所示为回旋加速器原理示意图，现将两个相同的回旋加速器置于相同的匀强磁场中，接入高频电源。分别加速氘核和氦核，下列说法正确的是(　　)
A.它们在磁场中运动的周期相同
B．它们的最大速度不相等
C．两次所接高频电源的频率不相同
D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
【答案】A
9、电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的多匝通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。 当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是(　　)
A.两线圈电流方向相同时，天平示数为正数
B．两线圈电流方向相反时，天平示数为负数
C．线圈Ⅰ的匝数越少，天平越灵敏
D．线圈Ⅱ的匝数越多，天平越灵敏
【答案】D
10、如图所示，一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该(　　)
A．使B的数值增大
B．使磁场以速率v＝向上移动
C．使磁场以速率v＝向右移动
D．使磁场以速率v＝向左移动
【答案】D
11、长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示。磁感应强度为B，板间距离为l，极板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　　)
A．使粒子的速度v>
B．使粒子的速度v<
C．使粒子的速度v满足v<或v>
D．使粒子的速度v满足【答案】C
12、如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为E1，磁感应强度大小为B1、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为圆弧，圆弧的半径(OP)为R，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度v沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法正确的是(　　)
A.速度选择器的极板P1的电势比极板P2的低
B．粒子的速度v＝
C．粒子的比荷为 eq \f(E,ERB)
D．P、Q两点间的距离为 eq \f(2ERB2,EB1)
【答案】C
二、计算类题。
13、（计算题）质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，为使杆ab静止不动，求通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2)
【答案】0.14 A≤I≤0.46 A
【解题指南】解答本题应注意以下三点：
(1)将立体图转换成平面图，对杆受力分析。
(2)杆所受摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下。
(3)杆静止不动的临界条件是摩擦力刚好达到最大静摩擦力。
【解析】如图甲、乙所示是电流最大和最小两种情况下杆ab的受力分析图。
根据甲图列式如下：F1－mg sin θ－f1＝0，
FN－mg cos θ＝0，
f1＝μFN，F1＝BImaxd，
解上述方程得：
Imax＝0.46 A。
根据乙图列式如下：
F2＋f2－mg sin θ＝0，
FN－mg cos θ＝0，
f2＝μFN，
F2＝BImind，
解上述方程得：Imin＝0.14 A。
因此电流范围是0.14 A≤I≤0.46 A。
14、（计算题）质量为m、带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：
(1)电场强度的大小以及该带电微粒带何种电荷。
(2)磁感应强度的大小。
【答案】(1)　正电荷　 (2)
【解析】 (1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电，受力分析如图所示，
故由几何关系可知qE＝mg，则电场强度E＝。
(2)由于合力为零，则qvB＝mg，所以B＝。
15、（计算题）如图所示，直线MN上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现有一质量为m、电荷量为＋q的粒子在纸面内以某一速度从A点射入，其方向与MN成30°角，A点到MN的距离为d，带电粒子重力不计。
(1)当v满足什么条件时，粒子能回到A点？
(2)求粒子在磁场中运动的时间t。
【答案】(1)v＝　 (2)
【解析】(1)粒子运动轨迹如图所示。
由图示的几何关系可知粒子在磁场中的轨道半径
r＝＝2d，
在磁场中有Bqv＝m，
联立两式，得v＝。
此时粒子可按图中轨迹回到A点。
(2)由图可知，粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为300°，所以t＝T＝＝。