2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第一章：安培力与洛伦兹力课后习题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第一章：安培力与洛伦兹力课后习题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 618.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-02 18:08:25 | ||
图片预览
文档简介
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第一章：安培力与洛伦兹力课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第一章 安培力与洛伦兹力
一、选择题
1、如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则( )
A．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
B．ef和cd导线在b点产生的合磁场为零
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．若同时改变两导线的电流方向，两导线各自受的安培力方向不变
2、带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
3、如图所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)( )
A．两粒子都带正电，质量比＝4
B．两粒子都带负电，质量比＝4
C．两粒子都带正电，质量比＝
D．两粒子都带负电，质量比＝
4、(多选)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，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关
C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大
D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关
5、如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧，上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒。部分导体棒处于边界宽度为d＝10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4 A的电流后静止，此时弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10 m/s2)( )
A．0.25 T B．0.5 T C．0.75 T D．0.83 T
6、四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”(LHAASO)，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用(忽略其他阻力的影响)，质子流到达该观测站时将( )
A．竖直向下沿直线射向观测站
B．与竖直方向稍偏东一些射向观测站
C．与竖直方向稍偏南一些射向观测站
D．与竖直方向稍偏西一些射向观测站
7、如图所示，OA，OB为相互垂直的有界匀强磁场边界，磁场磁感应强度B＝10 T，方向垂直纸面向里，S为粒子源，可向磁场内各个方向均匀发射比荷＝1.0×104 C/kg的带正电粒子，速度v0＝1.0×104 m/s。PQ为一长度为10 cm的荧光屏，已知OQ＝OS＝10 cm，不考虑粒子间的相互作用，粒子重力忽略不计，则下列说法正确的是( )
A．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
B．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
C．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10 cm
D．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
8、(双选)1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生初速度不计、质量为m、电荷量为＋q的粒子，粒子在狭缝中被加速，加速电压为U，加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则关于回旋加速器，下列说法正确的是( )
A.带电粒子每一次通过狭缝时获得的能量不同
B．D形盒的半径R越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
C．交变电源的加速电压U越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
D．粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1
9、如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( )
A.减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流
C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量
10、如图，一束负离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及相互作用力)( )
A.E向上，B向上 B．E向下，B向下
C．E向上，B向下 D．E向下，B向上
11、(双选)如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )
A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长
B．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大
C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹不一定重合
D．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同
12、如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成如图所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是( )
A．R1中的电流大于R2中的电流
B．R1导体右表面电势高于左表面电势
C．R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压
D．对于R1导体，仅增大厚度时，霍尔电压将增大
二、计算类解答题。
13、（计算题）粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置(如图所示)。已知ab的质量为m＝10 g，长度l＝60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4 T(取重力加速度g＝9.8 m/s2)。
(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流。
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1 mm，求该弹簧的劲度系数。
14、（计算题）用一根长L＝0.8 m的悬线，吊一质量为m＝1 g的带电小球，放在磁感应强度B＝0.1 T，方向如图所示的匀强磁场中，将小球拉到与悬点等高处由图示位置静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当球第一次摆到最低点时，悬线的张力恰好为零(重力加速度g＝10 m/s2)，小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大？
15、（计算类综合题） (12分)一个带电荷量为＋q，质量为m的粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中以初速度v0垂直于磁场自A点开始运动，如图所示，经时间t，粒子到达C点，试求：
(1)画出粒子轨迹示意图；
(2)粒子在磁场中运动的周期和加速度大小a；
(3)连接AC与v0所在直线间的夹角θ。
16、（计算题）如图所示，速度选择器两板间电压为U、相距为d，板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在紧靠速度选择器右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为R。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子在速度选择器中做直线运动，从M点沿圆形磁场半径方向进入磁场，然后从N点射出，O为圆心，∠MON＝120°，粒子重力可忽略不计。求：
(1)粒子在速度选择器中运动的速度大小；
(2)圆形磁场区域的磁感应强度B的大小；
(3)粒子在圆形磁场区域的运动时间。
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第一章：安培力与洛伦兹力课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第一章 安培力与洛伦兹力
一、选择题
1、如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则( )
A．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
B．ef和cd导线在b点产生的合磁场为零
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．若同时改变两导线的电流方向，两导线各自受的安培力方向不变
【答案】D
2、带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
【答案】A
3、如图所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)( )
A．两粒子都带正电，质量比＝4
B．两粒子都带负电，质量比＝4
C．两粒子都带正电，质量比＝
D．两粒子都带负电，质量比＝
【答案】B
4、(多选)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，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关
C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大
D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关
【答案】B、D
5、如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧，上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒。部分导体棒处于边界宽度为d＝10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4 A的电流后静止，此时弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10 m/s2)( )
A．0.25 T B．0.5 T C．0.75 T D．0.83 T
【答案】B
6、四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”(LHAASO)，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用(忽略其他阻力的影响)，质子流到达该观测站时将( )
A．竖直向下沿直线射向观测站
B．与竖直方向稍偏东一些射向观测站
C．与竖直方向稍偏南一些射向观测站
D．与竖直方向稍偏西一些射向观测站
【答案】B
7、如图所示，OA，OB为相互垂直的有界匀强磁场边界，磁场磁感应强度B＝10 T，方向垂直纸面向里，S为粒子源，可向磁场内各个方向均匀发射比荷＝1.0×104 C/kg的带正电粒子，速度v0＝1.0×104 m/s。PQ为一长度为10 cm的荧光屏，已知OQ＝OS＝10 cm，不考虑粒子间的相互作用，粒子重力忽略不计，则下列说法正确的是( )
A．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
B．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
C．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10 cm
D．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
【答案】A
8、(双选)1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生初速度不计、质量为m、电荷量为＋q的粒子，粒子在狭缝中被加速，加速电压为U，加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则关于回旋加速器，下列说法正确的是( )
A.带电粒子每一次通过狭缝时获得的能量不同
B．D形盒的半径R越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
C．交变电源的加速电压U越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
D．粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1
【答案】B、D
9、如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( )
A.减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流
C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量
【答案】B
10、如图，一束负离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及相互作用力)( )
A.E向上，B向上 B．E向下，B向下
C．E向上，B向下 D．E向下，B向上
【答案】A
11、(双选)如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )
A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长
B．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大
C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹不一定重合
D．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同
【答案】B、C
12、如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成如图所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是( )
A．R1中的电流大于R2中的电流
B．R1导体右表面电势高于左表面电势
C．R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压
D．对于R1导体，仅增大厚度时，霍尔电压将增大
【答案】C
二、计算类解答题。
13、（计算题）粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置(如图所示)。已知ab的质量为m＝10 g，长度l＝60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4 T(取重力加速度g＝9.8 m/s2)。
(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流。
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1 mm，求该弹簧的劲度系数。
【答案】(1)由a到b 0.4 A (2)25 N/m
【解析】(1)只有当ab受到的安培力方向竖直向上且大小等于ab的重力时，两根弹簧才能处于自然状态，根据左手定则，ab中的电流应由a到b，根据平衡条件有mg＝BIl，
代入数据解得I≈0.4 A。
(2)当导线中通过由a到b的电流时，受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力，同时ab受竖直向下的重力，根据平衡条件有BI′l＋2kΔx＝mg，
代入数据可得弹簧的劲度系数k＝25 N/m。
14、（计算题）用一根长L＝0.8 m的悬线，吊一质量为m＝1 g的带电小球，放在磁感应强度B＝0.1 T，方向如图所示的匀强磁场中，将小球拉到与悬点等高处由图示位置静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当球第一次摆到最低点时，悬线的张力恰好为零(重力加速度g＝10 m/s2)，小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大？
【答案】0.06 N
【解析】设小球第一次到达最低点时的速度为v，则
由动能定理可得：mgL＝mv2，解得v＝4 m/s；
因为悬线张力为零，所以qvB－mg＝
代入数据得q＝7.5×10－2 C，
第二次经过最低点时，速度大小与第一次相同，
F－qvB－mg＝m；代入数据得：F＝0.06 N
15、（计算类综合题） (12分)一个带电荷量为＋q，质量为m的粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中以初速度v0垂直于磁场自A点开始运动，如图所示，经时间t，粒子到达C点，试求：
(1)画出粒子轨迹示意图；
(2)粒子在磁场中运动的周期和加速度大小a；
(3)连接AC与v0所在直线间的夹角θ。
【答案】(1)见解析图 (2) (3)π－
【解析】(1)轨迹示意图如图所示
(2)设粒子运动的周期为T，轨道半径为r，则有
qv0B＝m eq \f(v,r)
根据圆周运动规律有T＝
联立解得T＝
根据牛顿第二定律可得qv0B＝ma
解得a＝
(3)由题意可知t＝T，解得θ＝π－
16、（计算题）如图所示，速度选择器两板间电压为U、相距为d，板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在紧靠速度选择器右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为R。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子在速度选择器中做直线运动，从M点沿圆形磁场半径方向进入磁场，然后从N点射出，O为圆心，∠MON＝120°，粒子重力可忽略不计。求：
(1)粒子在速度选择器中运动的速度大小；
(2)圆形磁场区域的磁感应强度B的大小；
(3)粒子在圆形磁场区域的运动时间。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)粒子在速度选择器中做直线运动，由力的平衡条件得qvB0＝qE＝q
解得： v＝
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示：
设其半径为r，由向心力公式得： qvB＝
由几何关系得：
＝tan30°
联立解得： B＝＝
(3)粒子在磁场中运动周期为T＝＝
根据几何关系可知粒子在磁场中的圆心角为60°；
联立以上可得运动时间为t＝T＝T＝
人教2019选择性必修第二册第一章 安培力与洛伦兹力
一、选择题
1、如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则( )
A．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
B．ef和cd导线在b点产生的合磁场为零
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．若同时改变两导线的电流方向，两导线各自受的安培力方向不变
2、带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
3、如图所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)( )
A．两粒子都带正电，质量比＝4
B．两粒子都带负电，质量比＝4
C．两粒子都带正电，质量比＝
D．两粒子都带负电，质量比＝
4、(多选)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，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关
C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大
D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关
5、如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧，上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒。部分导体棒处于边界宽度为d＝10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4 A的电流后静止，此时弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10 m/s2)( )
A．0.25 T B．0.5 T C．0.75 T D．0.83 T
6、四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”(LHAASO)，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用(忽略其他阻力的影响)，质子流到达该观测站时将( )
A．竖直向下沿直线射向观测站
B．与竖直方向稍偏东一些射向观测站
C．与竖直方向稍偏南一些射向观测站
D．与竖直方向稍偏西一些射向观测站
7、如图所示，OA，OB为相互垂直的有界匀强磁场边界，磁场磁感应强度B＝10 T，方向垂直纸面向里，S为粒子源，可向磁场内各个方向均匀发射比荷＝1.0×104 C/kg的带正电粒子，速度v0＝1.0×104 m/s。PQ为一长度为10 cm的荧光屏，已知OQ＝OS＝10 cm，不考虑粒子间的相互作用，粒子重力忽略不计，则下列说法正确的是( )
A．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
B．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
C．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10 cm
D．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
8、(双选)1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生初速度不计、质量为m、电荷量为＋q的粒子，粒子在狭缝中被加速，加速电压为U，加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则关于回旋加速器，下列说法正确的是( )
A.带电粒子每一次通过狭缝时获得的能量不同
B．D形盒的半径R越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
C．交变电源的加速电压U越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
D．粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1
9、如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( )
A.减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流
C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量
10、如图，一束负离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及相互作用力)( )
A.E向上，B向上 B．E向下，B向下
C．E向上，B向下 D．E向下，B向上
11、(双选)如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )
A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长
B．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大
C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹不一定重合
D．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同
12、如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成如图所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是( )
A．R1中的电流大于R2中的电流
B．R1导体右表面电势高于左表面电势
C．R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压
D．对于R1导体，仅增大厚度时，霍尔电压将增大
二、计算类解答题。
13、（计算题）粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置(如图所示)。已知ab的质量为m＝10 g，长度l＝60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4 T(取重力加速度g＝9.8 m/s2)。
(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流。
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1 mm，求该弹簧的劲度系数。
14、（计算题）用一根长L＝0.8 m的悬线，吊一质量为m＝1 g的带电小球，放在磁感应强度B＝0.1 T，方向如图所示的匀强磁场中，将小球拉到与悬点等高处由图示位置静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当球第一次摆到最低点时，悬线的张力恰好为零(重力加速度g＝10 m/s2)，小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大？
15、（计算类综合题） (12分)一个带电荷量为＋q，质量为m的粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中以初速度v0垂直于磁场自A点开始运动，如图所示，经时间t，粒子到达C点，试求：
(1)画出粒子轨迹示意图；
(2)粒子在磁场中运动的周期和加速度大小a；
(3)连接AC与v0所在直线间的夹角θ。
16、（计算题）如图所示，速度选择器两板间电压为U、相距为d，板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在紧靠速度选择器右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为R。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子在速度选择器中做直线运动，从M点沿圆形磁场半径方向进入磁场，然后从N点射出，O为圆心，∠MON＝120°，粒子重力可忽略不计。求：
(1)粒子在速度选择器中运动的速度大小；
(2)圆形磁场区域的磁感应强度B的大小；
(3)粒子在圆形磁场区域的运动时间。
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第一章：安培力与洛伦兹力课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第一章 安培力与洛伦兹力
一、选择题
1、如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内。则( )
A．ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里
B．ef和cd导线在b点产生的合磁场为零
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．若同时改变两导线的电流方向，两导线各自受的安培力方向不变
【答案】D
2、带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷＝
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝
【答案】A
3、如图所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)( )
A．两粒子都带正电，质量比＝4
B．两粒子都带负电，质量比＝4
C．两粒子都带正电，质量比＝
D．两粒子都带负电，质量比＝
【答案】B
4、(多选)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，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关
C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大
D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关
【答案】B、D
5、如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧，上端固定，下端连接一质量为40 g的金属导体棒。部分导体棒处于边界宽度为d＝10 cm的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。导体棒通入4 A的电流后静止，此时弹簧伸长量是未通电时的1.5倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度B的大小为(取重力加速度g＝10 m/s2)( )
A．0.25 T B．0.5 T C．0.75 T D．0.83 T
【答案】B
6、四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”(LHAASO)，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用(忽略其他阻力的影响)，质子流到达该观测站时将( )
A．竖直向下沿直线射向观测站
B．与竖直方向稍偏东一些射向观测站
C．与竖直方向稍偏南一些射向观测站
D．与竖直方向稍偏西一些射向观测站
【答案】B
7、如图所示，OA，OB为相互垂直的有界匀强磁场边界，磁场磁感应强度B＝10 T，方向垂直纸面向里，S为粒子源，可向磁场内各个方向均匀发射比荷＝1.0×104 C/kg的带正电粒子，速度v0＝1.0×104 m/s。PQ为一长度为10 cm的荧光屏，已知OQ＝OS＝10 cm，不考虑粒子间的相互作用，粒子重力忽略不计，则下列说法正确的是( )
A．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
B．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
C．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10 cm
D．有的粒子可以打到荧光屏上，且荧光屏发光的长度为10(－1) cm
【答案】A
8、(双选)1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生初速度不计、质量为m、电荷量为＋q的粒子，粒子在狭缝中被加速，加速电压为U，加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则关于回旋加速器，下列说法正确的是( )
A.带电粒子每一次通过狭缝时获得的能量不同
B．D形盒的半径R越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
C．交变电源的加速电压U越大，粒子离开回旋加速器时获得的最大动能越大
D．粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1
【答案】B、D
9、如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( )
A.减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流
C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量
【答案】B
10、如图，一束负离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及相互作用力)( )
A.E向上，B向上 B．E向下，B向下
C．E向上，B向下 D．E向下，B向上
【答案】A
11、(双选)如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是( )
A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长
B．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大
C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹不一定重合
D．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同
【答案】B、C
12、如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两导体正方形表面，在两导体上加相同的电压，形成如图所示方向的电流；电子由于定向移动，会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用，从而产生霍尔电压，当电流和霍尔电压达到稳定时，下列说法中正确的是( )
A．R1中的电流大于R2中的电流
B．R1导体右表面电势高于左表面电势
C．R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压
D．对于R1导体，仅增大厚度时，霍尔电压将增大
【答案】C
二、计算类解答题。
13、（计算题）粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，ab恰好处在水平位置(如图所示)。已知ab的质量为m＝10 g，长度l＝60 cm，沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B＝0.4 T(取重力加速度g＝9.8 m/s2)。
(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，ab中应沿什么方向、通过多大的电流。
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2 A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了Δx＝1 mm，求该弹簧的劲度系数。
【答案】(1)由a到b 0.4 A (2)25 N/m
【解析】(1)只有当ab受到的安培力方向竖直向上且大小等于ab的重力时，两根弹簧才能处于自然状态，根据左手定则，ab中的电流应由a到b，根据平衡条件有mg＝BIl，
代入数据解得I≈0.4 A。
(2)当导线中通过由a到b的电流时，受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对ab有竖直向上的拉力，同时ab受竖直向下的重力，根据平衡条件有BI′l＋2kΔx＝mg，
代入数据可得弹簧的劲度系数k＝25 N/m。
14、（计算题）用一根长L＝0.8 m的悬线，吊一质量为m＝1 g的带电小球，放在磁感应强度B＝0.1 T，方向如图所示的匀强磁场中，将小球拉到与悬点等高处由图示位置静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当球第一次摆到最低点时，悬线的张力恰好为零(重力加速度g＝10 m/s2)，小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大？
【答案】0.06 N
【解析】设小球第一次到达最低点时的速度为v，则
由动能定理可得：mgL＝mv2，解得v＝4 m/s；
因为悬线张力为零，所以qvB－mg＝
代入数据得q＝7.5×10－2 C，
第二次经过最低点时，速度大小与第一次相同，
F－qvB－mg＝m；代入数据得：F＝0.06 N
15、（计算类综合题） (12分)一个带电荷量为＋q，质量为m的粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中以初速度v0垂直于磁场自A点开始运动，如图所示，经时间t，粒子到达C点，试求：
(1)画出粒子轨迹示意图；
(2)粒子在磁场中运动的周期和加速度大小a；
(3)连接AC与v0所在直线间的夹角θ。
【答案】(1)见解析图 (2) (3)π－
【解析】(1)轨迹示意图如图所示
(2)设粒子运动的周期为T，轨道半径为r，则有
qv0B＝m eq \f(v,r)
根据圆周运动规律有T＝
联立解得T＝
根据牛顿第二定律可得qv0B＝ma
解得a＝
(3)由题意可知t＝T，解得θ＝π－
16、（计算题）如图所示，速度选择器两板间电压为U、相距为d，板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在紧靠速度选择器右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为R。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子在速度选择器中做直线运动，从M点沿圆形磁场半径方向进入磁场，然后从N点射出，O为圆心，∠MON＝120°，粒子重力可忽略不计。求：
(1)粒子在速度选择器中运动的速度大小；
(2)圆形磁场区域的磁感应强度B的大小；
(3)粒子在圆形磁场区域的运动时间。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)粒子在速度选择器中做直线运动，由力的平衡条件得qvB0＝qE＝q
解得： v＝
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示：
设其半径为r，由向心力公式得： qvB＝
由几何关系得：
＝tan30°
联立解得： B＝＝
(3)粒子在磁场中运动周期为T＝＝
根据几何关系可知粒子在磁场中的圆心角为60°；
联立以上可得运动时间为t＝T＝T＝