第一章 安培力与洛伦兹力单元测试2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第一章 安培力与洛伦兹力单元测试2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 202.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-29 21:05:17 | ||
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文档简介
人教版（新课标）高中物理选择性必修二-第一章安培力与洛伦兹力
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、单选题
质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图所示为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为、带电量为的带电粒子不计重力，经电压为的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的点，设，则在图中能正确反映与之间的函数关系的是( )
A. B. C. D.
一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过的过程中，导线所受的安培力( )
A. 大小不变，方向也不变
B. 大小由零渐增大，方向随时改变
C. 大小由零渐增大，方向不变
D. 大小由最大渐减小到零，方向不变
如图，有、、、四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有，以不等的速度进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入磁场，由此可判定( )
A. 射向的是离子 B. 射向的是离子 C. 射到的是离子 D. 射到的是离子
如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向水平且垂直纸面向里，现有三个带等量同种电荷的油滴、、，若将它们分别放入该区域中，油滴能保持静止，油滴能以不变的速度水平向左匀速运动，油滴能以不变的速度向右匀速运动，不计空气阻力，三个油滴的重力关系是( )
A. B. C. D.
如图所示电路，水平放置的平行板电容器的以个极板与滑动变阻器的滑动端相连接。电子以速度垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场。在保证电子还能穿出平行板间电场的情况下，若使滑动变阻器的滑动端上移，则电容器极板上所带电荷量和电子穿越平行板所需的时间( )
A. 电荷量增大，时间不变 B. 电荷量不变，时间增大
C. 电荷量增大，时间减小 D. 电荷量不变，时间不变
如图所示，带正电小球套在光滑绝缘杆上，杆与水平方向夹角为，球从某位置无初速度释放。若空间中分别加上大小相同，方向不同的匀强电场或垂直于杆的匀强磁场，球滑到底端用时最短的是
A. B.
C. D.
如图所示，三个完全相同的带负电的小球，从一高度开始自由落下，其中直接落地，下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为、、，则( )
A. B. C. D.
如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线和，分别通有方向如图的电流，若通电导线固定不动，导线能自由运动，则它的运动情况是( )
A. 顺时针转动，同时靠近导线
B. 顺时针转动，同时远离导线
C. 逆时针转动，同时靠近导线
D. 逆时针转动，同时远离导线
二、多选题
如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点和轴上的点一质量为、电荷量为的电子从点以初速度平行于轴正方向射入磁场，并从轴上的点射出磁场．此时速度方向与轴正方向的夹角为下列说法中正确的是( )
A. 电子在磁场中运动的时间为
B. 电子在磁场中运动的时间为
C. 磁场区域的圆心坐标为
D. 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为
质量为，带电量为的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为，如图所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是( )
A. 小物块一定带正电荷
B. 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C. 小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D. 小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速度为
一条形磁铁平放于水平桌面上，在它的极上方固定一根直导线，给导线中通以垂直于纸面向外的电流，磁铁保持静止不动，如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 磁铁对桌面的压力减小 B. 磁铁对桌面的压力增大
C. 桌面对磁铁有向右的摩擦力 D. 桌面对磁铁有向左的摩擦力
如图所示，两平行金属板开始时不带电水平放置，在板间存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场图中未画出。某带正电的离子以大小为的初速度水平向右贴着上板进入板间，刚好从下板边缘射出，射出时速度方向与下板成角。若撤去磁场，在两平行金属板间加竖直向下的匀强电场，使该离子以原来的初速度进入该区域，也恰好从下板边缘射出，不计离子的重力，下列判断正确的是
A. 匀强电场的电场强度大小为 B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 离子穿过电场和磁场的时间之比为 D. 离子穿过电场和磁场的时间之比为
三、实验题
用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体有大量的正、负离子的电阻率。水平管道长为、宽度为、高为，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，前后两侧面、是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关、电阻箱、灵敏电流表内阻为连接。管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度自左向右通过。闭合开关，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数。
图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为_______。
与板相连接的是电流表的_______极填“正”或“负”。
图丙所示的电流表读数为_______。
将实验中每次电阻箱接入电路的阻值与相应的电流表读数绘制出图象为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为和，则磁场的磁感应强度为_______，导电液体的电阻率为_____。
距离水平直线上方点处有一个粒子源，可以向各个方向发射速度大小相同的带电粒子，粒子的电荷量为，质量为。如果在上方区域存在垂直该平面向里、磁感应强度为的匀强磁场，沿纸面水平向左射出的带电粒子恰到达点。如图所示，垂直于，。如果在上方区域只存在平行于纸面的匀强电场，沿不同方向发射的带电粒子到达边界时，它们的动能都相等，且水平向左射出的带电粒子也恰好到达点．不计带电粒子的重力，；
求：带电粒子的发射速率；
匀强电场的场强大小和方向；
当仅加上述磁场时，能射出磁场区域的带电粒子在磁场中运动的最短路程。
四、计算题
在坐标系中，第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，一个质量为电荷量为的带电粒子从轴上的点以速度，沿与正方向成的方向射入第一象限，并恰好垂直于轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度和射出点的坐标。
如图所示，真空中有以为圆心，为半径的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为圆的最下端与轴相切于直角坐标原点，圆的右端与平行于轴的虚线相切，在虚线右侧轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为的匀强电场，在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为的匀强磁场，现从坐标原点沿轴正方向发射速率相同的质子，质子在磁场中做半径为的匀速圆周运动，然后进入电场到达轴上的点．已知质子带电量为，质量为，不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力．求：
质子刚进入电场时的速度方向和大小；
间的距离；
若质子到达点后经过第四限的磁场后恰好被放在轴上点处图上未画出的一检测装置俘获，此后质子将不能再返回电场，则间的距离为多少．
质谱仪可以测定有机化合物分子结构，质谱仪的结构如图所示．有机物的气体分子从样品室注入“离子化”室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子如离子化后得到、、等若离子化后的离子均带一个单位的正电荷，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室，真空管，最后在记录仪上得到离子，通过处理就可以得到离子质荷比，进而推测有机物的分子结构．已知高压电源的电压为，圆形磁场区的半径为，真空管与水平面夹角为，离子进入磁场室时速度方向指向圆心．
请说明高压电源端应接“正极”还是“负极”，磁场室的磁场方向“垂直纸面向里”还是“垂直纸面向外”；
和离子同时进入磁场室后，出现了轨迹和，试判定它们各自对应的轨迹，并说明原因；
若磁感应强度为时，记录仪接收到一个明显信号，求与该信号对应的离子质荷比；
调节磁场室磁场的大小，在记录仪上可得到不同的离子．设离子的质荷比为，磁感应强度大小为，为研究方便可作关系图线．当磁感应强度调至时，记录仪上得到的是，若的质荷比为，其关系图线如图所示，请作出记录仪上得到了时的的关系图线．
计算题、在磁场中某一位置放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长，电流为，所受磁场力为求：
这点的磁感应强度是多少？
让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】
13.【答案】；
负；
；
；
14.【答案】；
；垂直向下；
15.【答案】解：设磁感应强度为，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，
由，
得，
粒子在磁场中运动情况如图
由几何知识有，
由上两式得；
由几何知识知，
射出点到点的距离为，
所以射出点的坐标为：。
答：匀强磁场的磁感应强度为；射出点的坐标：。
16.【答案】解：根据题意可知，质子的运动轨迹的半径与圆磁场半径相同，
由牛顿第二定律，则有：
得：
方向沿轴正方向；
质子在电场中做类平抛运动，
则质子电场中运动时间：
由牛顿第二定律
由题意可知
电场中
间的距离为
竖直方向的速度
设质子合速度为
质子合速度与轴正向夹角的正弦值
运动半径：
答：质子刚进入电场时的速度方向沿轴正方向和大小；
间的距离；
则间的距离为．
17.【答案】解：正离子在电场中加速，可知高压电源端应接“负极”；
根据左手定则知，磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外；
设离子通过高压电源后的速度为，由动能定理可得：
，
离子在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，有：
联立解得：，
由此可见，质量大的离子的运动轨迹半径大；
对应的轨迹是轨迹Ⅱ；对应的轨迹是轨迹Ⅰ．
粒子在磁场中偏转，由几何关系可得：
，
由代入可得：
；
由上题结论知：
，
得：，
对有：，
对有：，
．
故此可得时的的关系图线如下图所示：
答：高压电源端应接“负极”；磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外．
对应的轨迹是轨迹Ⅱ；对应的轨迹是轨迹Ⅰ．
该信号对应的离子质荷比．
如图所示．
18.【答案】解：根据公式得：，
该处的磁感应强度不变， ，通电导线平行磁场放置时，所受磁场力为零，。
第2页，共2页
第1页，共1页
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、单选题
质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图所示为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为、带电量为的带电粒子不计重力，经电压为的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的点，设，则在图中能正确反映与之间的函数关系的是( )
A. B. C. D.
一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示导线上电流由左向右流过．当导线以左端点为轴在竖直平面内转过的过程中，导线所受的安培力( )
A. 大小不变，方向也不变
B. 大小由零渐增大，方向随时改变
C. 大小由零渐增大，方向不变
D. 大小由最大渐减小到零，方向不变
如图，有、、、四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有，以不等的速度进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入磁场，由此可判定( )
A. 射向的是离子 B. 射向的是离子 C. 射到的是离子 D. 射到的是离子
如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向水平且垂直纸面向里，现有三个带等量同种电荷的油滴、、，若将它们分别放入该区域中，油滴能保持静止，油滴能以不变的速度水平向左匀速运动，油滴能以不变的速度向右匀速运动，不计空气阻力，三个油滴的重力关系是( )
A. B. C. D.
如图所示电路，水平放置的平行板电容器的以个极板与滑动变阻器的滑动端相连接。电子以速度垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场。在保证电子还能穿出平行板间电场的情况下，若使滑动变阻器的滑动端上移，则电容器极板上所带电荷量和电子穿越平行板所需的时间( )
A. 电荷量增大，时间不变 B. 电荷量不变，时间增大
C. 电荷量增大，时间减小 D. 电荷量不变，时间不变
如图所示，带正电小球套在光滑绝缘杆上，杆与水平方向夹角为，球从某位置无初速度释放。若空间中分别加上大小相同，方向不同的匀强电场或垂直于杆的匀强磁场，球滑到底端用时最短的是
A. B.
C. D.
如图所示，三个完全相同的带负电的小球，从一高度开始自由落下，其中直接落地，下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为、、，则( )
A. B. C. D.
如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线和，分别通有方向如图的电流，若通电导线固定不动，导线能自由运动，则它的运动情况是( )
A. 顺时针转动，同时靠近导线
B. 顺时针转动，同时远离导线
C. 逆时针转动，同时靠近导线
D. 逆时针转动，同时远离导线
二、多选题
如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点和轴上的点一质量为、电荷量为的电子从点以初速度平行于轴正方向射入磁场，并从轴上的点射出磁场．此时速度方向与轴正方向的夹角为下列说法中正确的是( )
A. 电子在磁场中运动的时间为
B. 电子在磁场中运动的时间为
C. 磁场区域的圆心坐标为
D. 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为
质量为，带电量为的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为，如图所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是( )
A. 小物块一定带正电荷
B. 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C. 小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D. 小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速度为
一条形磁铁平放于水平桌面上，在它的极上方固定一根直导线，给导线中通以垂直于纸面向外的电流，磁铁保持静止不动，如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 磁铁对桌面的压力减小 B. 磁铁对桌面的压力增大
C. 桌面对磁铁有向右的摩擦力 D. 桌面对磁铁有向左的摩擦力
如图所示，两平行金属板开始时不带电水平放置，在板间存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场图中未画出。某带正电的离子以大小为的初速度水平向右贴着上板进入板间，刚好从下板边缘射出，射出时速度方向与下板成角。若撤去磁场，在两平行金属板间加竖直向下的匀强电场，使该离子以原来的初速度进入该区域，也恰好从下板边缘射出，不计离子的重力，下列判断正确的是
A. 匀强电场的电场强度大小为 B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 离子穿过电场和磁场的时间之比为 D. 离子穿过电场和磁场的时间之比为
三、实验题
用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体有大量的正、负离子的电阻率。水平管道长为、宽度为、高为，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，前后两侧面、是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关、电阻箱、灵敏电流表内阻为连接。管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度自左向右通过。闭合开关，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数。
图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为_______。
与板相连接的是电流表的_______极填“正”或“负”。
图丙所示的电流表读数为_______。
将实验中每次电阻箱接入电路的阻值与相应的电流表读数绘制出图象为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为和，则磁场的磁感应强度为_______，导电液体的电阻率为_____。
距离水平直线上方点处有一个粒子源，可以向各个方向发射速度大小相同的带电粒子，粒子的电荷量为，质量为。如果在上方区域存在垂直该平面向里、磁感应强度为的匀强磁场，沿纸面水平向左射出的带电粒子恰到达点。如图所示，垂直于，。如果在上方区域只存在平行于纸面的匀强电场，沿不同方向发射的带电粒子到达边界时，它们的动能都相等，且水平向左射出的带电粒子也恰好到达点．不计带电粒子的重力，；
求：带电粒子的发射速率；
匀强电场的场强大小和方向；
当仅加上述磁场时，能射出磁场区域的带电粒子在磁场中运动的最短路程。
四、计算题
在坐标系中，第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，一个质量为电荷量为的带电粒子从轴上的点以速度，沿与正方向成的方向射入第一象限，并恰好垂直于轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度和射出点的坐标。
如图所示，真空中有以为圆心，为半径的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为圆的最下端与轴相切于直角坐标原点，圆的右端与平行于轴的虚线相切，在虚线右侧轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为的匀强电场，在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为的匀强磁场，现从坐标原点沿轴正方向发射速率相同的质子，质子在磁场中做半径为的匀速圆周运动，然后进入电场到达轴上的点．已知质子带电量为，质量为，不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力．求：
质子刚进入电场时的速度方向和大小；
间的距离；
若质子到达点后经过第四限的磁场后恰好被放在轴上点处图上未画出的一检测装置俘获，此后质子将不能再返回电场，则间的距离为多少．
质谱仪可以测定有机化合物分子结构，质谱仪的结构如图所示．有机物的气体分子从样品室注入“离子化”室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子如离子化后得到、、等若离子化后的离子均带一个单位的正电荷，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室，真空管，最后在记录仪上得到离子，通过处理就可以得到离子质荷比，进而推测有机物的分子结构．已知高压电源的电压为，圆形磁场区的半径为，真空管与水平面夹角为，离子进入磁场室时速度方向指向圆心．
请说明高压电源端应接“正极”还是“负极”，磁场室的磁场方向“垂直纸面向里”还是“垂直纸面向外”；
和离子同时进入磁场室后，出现了轨迹和，试判定它们各自对应的轨迹，并说明原因；
若磁感应强度为时，记录仪接收到一个明显信号，求与该信号对应的离子质荷比；
调节磁场室磁场的大小，在记录仪上可得到不同的离子．设离子的质荷比为，磁感应强度大小为，为研究方便可作关系图线．当磁感应强度调至时，记录仪上得到的是，若的质荷比为，其关系图线如图所示，请作出记录仪上得到了时的的关系图线．
计算题、在磁场中某一位置放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长，电流为，所受磁场力为求：
这点的磁感应强度是多少？
让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】
13.【答案】；
负；
；
；
14.【答案】；
；垂直向下；
15.【答案】解：设磁感应强度为，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，
由，
得，
粒子在磁场中运动情况如图
由几何知识有，
由上两式得；
由几何知识知，
射出点到点的距离为，
所以射出点的坐标为：。
答：匀强磁场的磁感应强度为；射出点的坐标：。
16.【答案】解：根据题意可知，质子的运动轨迹的半径与圆磁场半径相同，
由牛顿第二定律，则有：
得：
方向沿轴正方向；
质子在电场中做类平抛运动，
则质子电场中运动时间：
由牛顿第二定律
由题意可知
电场中
间的距离为
竖直方向的速度
设质子合速度为
质子合速度与轴正向夹角的正弦值
运动半径：
答：质子刚进入电场时的速度方向沿轴正方向和大小；
间的距离；
则间的距离为．
17.【答案】解：正离子在电场中加速，可知高压电源端应接“负极”；
根据左手定则知，磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外；
设离子通过高压电源后的速度为，由动能定理可得：
，
离子在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，有：
联立解得：，
由此可见，质量大的离子的运动轨迹半径大；
对应的轨迹是轨迹Ⅱ；对应的轨迹是轨迹Ⅰ．
粒子在磁场中偏转，由几何关系可得：
，
由代入可得：
；
由上题结论知：
，
得：，
对有：，
对有：，
．
故此可得时的的关系图线如下图所示：
答：高压电源端应接“负极”；磁场室的磁场方向应是垂直纸面向外．
对应的轨迹是轨迹Ⅱ；对应的轨迹是轨迹Ⅰ．
该信号对应的离子质荷比．
如图所示．
18.【答案】解：根据公式得：，
该处的磁感应强度不变， ，通电导线平行磁场放置时，所受磁场力为零，。
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