高中物理人教版（2019）選擇性必修第二冊 第一章 安培力與洛倫茲力 單元測試 （含答案）

第一章《安培力與洛倫茲力》單元測試一、單項選擇題：共12題，每題4分，共48分，每題只有一個選項最符合題意1．如圖所示，水平桌面上放一根條形磁鐵，磁鐵正中央上方吊著跟磁鐵垂直的導線，當導線中通入指向紙內(nèi)的電流時（）A．懸線上的拉力將不變B．懸線上的拉力將變小C．條形磁鐵對水平桌面的壓力將變大D．條形磁鐵對水平桌面的壓力將變小2．在陰極射線管中電子流方向由右向左，其下方放置一根通有如圖所示電流的直導線，導線與陰極射線管平行，則電子將（）A．向上偏轉(zhuǎn)B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙里偏轉(zhuǎn)D．向紙外偏轉(zhuǎn)3．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R，若用回旋加速器加速質(zhì)子時，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，高頻交流電頻率為f，則下列說法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過B．加速電場的電壓越大，質(zhì)子被加速后的最大速度越大C．只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D．為增大質(zhì)子從磁場中飛出時的動能，其它條件不變，增大磁感應(yīng)強度即可4．如圖所示，實線表示在豎直平面內(nèi)的電場線，電場線與水平方向成α角，水平方向的勻強磁場與電場正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運動，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說法中錯誤的是（）A．液滴一定做勻速直線運動B．液滴一定帶正電C．電場線方向一定斜向上D．液滴有可能做勻變速直線運5．如圖所示是磁流體發(fā)電機的示意圖，兩平行金屬板P、Q之間有一個很強的磁場。一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）沿垂直于磁場的方向噴入磁場。把P、Q與電阻R相連接。下列說法正確的是（）A．Q板的電勢高于P板的電勢B．R中有由b向a方向的電流C．若只改變磁場強弱，R中電流保持不變D．若只增大粒子入射速度，R中電流增大6.如圖所示，正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場。一帶電粒子從a點沿ad方向射入磁場，當速度大小為v1時，粒子從b點離開磁場；當速度大小為v2時，粒子從c點離開磁場，不計粒子重力，則v1∶v2，t1∶t2分別為()A.1∶3，2∶1 B．1∶3，1∶2C．3∶1，2∶1 D．3∶1，1∶27.截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導線，長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導線。若中心直導線通入電流I1，四根平行直導線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示。下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是(C)8．如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60°的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，OP＝a，不計重力。根據(jù)上述信息可以得出()A．帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程B．帶電粒子在磁場中運動的速率C．帶電粒子在磁場中運動的時間D．該勻強磁場的磁感應(yīng)強度9．如圖所示，M、N為簡化的磁流體發(fā)電機的兩個水平極板，相距d=0.2m，板間有垂直于紙面向外的勻強磁場，B=1.0T，外電路中可變負載電阻R的最大阻值為10Ω，電離氣體(含有大量的正、負帶電粒子，且不計重力)以速率v=1100m/s平行極板由左向右射入，極板間電離氣體的等效內(nèi)阻r=1Ω，斷開開關(guān)S，穩(wěn)定之后，下列說法正確的是（）A.M板電勢高于N板電勢B.該發(fā)電機的電動勢為220VC.若閉合開關(guān)S，流過負載電阻R的電流為22AD.若閉合開關(guān)S，負載電阻R=10Ω時發(fā)電機的輸出功率最大10．如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的帶電粒子從圓周上的M點沿直徑MON方向射入磁場。若粒子射入磁場時的速度大小為v1，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)90°；若射入磁場時的速度大小為v2，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)60°，不計重力，則eq\f(v1,v2)為()A．eq\f(1,2)B．eq\f(\r(,3),3)C．eq\f(\r(,3),2)D．eq\r(,3)11.如圖，在腰長為L的等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。質(zhì)量均為m的甲粒子＋q和乙粒子－q分別從A、B兩點沿AB方向和BA方向射入磁場。不計粒子的重力，則()A．乙粒子速度合適，可以從C點出磁場B．甲粒子從C點出磁場的時間為eq\f(πm,qB)C．乙粒子要從BC邊出去的最大半徑為(－1)LD．甲、乙兩粒子在磁場中運動的最長時間之比為2∶312.在光滑桌面上將長為πL的軟導線兩端固定，固定點的距離為2L，導線通有電流I，處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導線中的張力為()A．BILB．2BILC．πBILD．2πBIL二、非選擇題：共5題，共52分。其中第14題~第17題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算時，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13.(6分)如圖所示，厚度為h、寬為d的導體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側(cè)，在導體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。設(shè)電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側(cè)面Ａ的電勢下側(cè)面Ａ’的電勢（填高于、低于或等于）。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為。

（3）當導體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為．14.(10分)電磁軌道炮工作原理如圖所示，待發(fā)射彈體可在兩平行光滑軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流I0從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流出。軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應(yīng)強度的大小B＝kI0。通電的彈體在軌道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同學從網(wǎng)上購買了一個軌道炮模型，其軌道長度為L＝50cm，平行軌道間距d＝2cm，彈體的質(zhì)量m＝2g，導軌中的電流I0＝10A，系數(shù)k＝0.1T/A，求：(1)彈體在軌道上運行的加速度a的大小；(2))現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，通過分析說明，理論上可采用哪些辦法？(至少說出兩種方法)15．(12分)回旋加速器的工作原理如圖甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m、電荷量為＋q，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為U0，周期T＝2πm/qB。一束該種粒子在t＝0～T/2時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零。現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動，不考慮粒子間的相互作用。求：(1)出射粒子的動能Em；(2)粒子從飄入狹縫至動能達到Em所需的總時間t0。16.(12分)如圖所示，在水平線ab的下方有一勻強電場，電場強度為E，方向豎直向下，ab的上方存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里。磁場中有一內(nèi)、外半徑分別為R、eq\r(3)R的半圓環(huán)形區(qū)域，外圓與ab的交點分別為M、N。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電粒子在電場中P點靜止釋放，由M進入磁場，從N射出。不計粒子重力。(1)求粒子從P到M所用的時間；(2)若粒子從與P同一水平線上的Q點水平射出，同樣能由M進入磁場，從N射出。粒子從M到N的過程中，始終在環(huán)形區(qū)域中運動，且所用的時間最少，求粒子在Q時速度v0的大小。17.(12分)如圖所示，一長為L的薄壁玻璃管放置在水平面上，在玻璃管的a端放置一個直徑比玻璃管直徑略小的小球，小球帶負電，電荷量為q、質(zhì)量為m．玻璃管右邊的空間存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場．磁場的左邊界與玻璃管平行，右邊界足夠遠．玻璃管和小球一起以水平速度v0垂直于左邊界向右運動，由于外力的作用，玻璃管進入磁場后速度保持不變，經(jīng)一段時間后小球從玻璃管b端滑出．設(shè)運動過程中小球的電荷量保持不變，不計一切摩擦．求

（1）小球從玻璃管b端滑出時的速度；

（2）從玻璃管進入磁場至小球從b端滑出的過程中，外力所做的功W1；

（3）從玻璃管進入磁場至小球從b端滑出的過程中，洛倫茲力對帶電小球所做的功W2．《安培力洛倫茲力》單元測試答案題號123456789101112答案DAADDACABBCA13.(1)低（2）evB(3)14.(1)100m/s2(2)