人教2019選擇性必修第二冊(cè)高二物理備課必備講義第一章安培力與洛倫茲力章末檢測(cè)題(原卷版+解析)

第一章安培力與洛倫茲力章末檢測(cè)題一、單選題1．磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（）A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小2．如圖所示，用兩根輕細(xì)懸線將質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角而處于平衡狀態(tài)。為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向?yàn)椋ǎ〢．，豎直向上B．，豎直向下C．，平行懸線向下D．，平行懸線向上3．如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1?，F(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，當(dāng)加上電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則以下說(shuō)法正確的是()A．F1>F2 B．F1<F2C．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) D．彈簧長(zhǎng)度將不變4．長(zhǎng)為l的水平極板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離為l，極板不帶電?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子打在極板上，可采用的辦法是（）A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v>C．使粒子的速度v> D．使粒子的速度<v<5．關(guān)于電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力，正確的說(shuō)法是（）A．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用B．電荷在磁場(chǎng)中一定受洛倫茲力作用C．電荷所受電場(chǎng)力一定與該處電場(chǎng)方向一致D．電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場(chǎng)方向垂直6．每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來(lái)，地磁場(chǎng)可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向。假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái)，在地磁場(chǎng)的作用下，宇宙射線粒子將（

）A．向東偏轉(zhuǎn) B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn) D．向北偏轉(zhuǎn)7．如圖所示，一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的負(fù)電荷（重力忽略不計(jì)）以速度v沿正對(duì)著圓心O的方向射入磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)中射出時(shí)速度方向改變了角。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）A． B． C． D．8．如圖所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁感中，粒子打至P點(diǎn)。設(shè)OP＝x，能夠正確反應(yīng)x與U之間的函數(shù)關(guān)系的圖象是（）A． B．C． D．二、多選題9．如圖所示，E、F、G是邊長(zhǎng)為a的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，位于方向垂直于△EFG所在平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿FE方向由F點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，速度大小為v0，粒子恰好從G點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，則（

）A．粒子可能帶負(fù)電B．粒子在G點(diǎn)的速度沿直線EG的方向C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為D．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為10．電荷量分別為q和-q的兩個(gè)帶電粒子a、b分別以速度va和vb射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為30°和60°，磁場(chǎng)寬度為d且AB=d，兩粒子同時(shí)由A點(diǎn)射入，同時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，如圖所示，則（）A．a(chǎn)粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電 B．兩粒子的軌道半徑之比C．兩粒子的速度之比va：vb=1：2 D．兩粒子的質(zhì)量之比ma：mb=1：211．如圖甲所示的平面直角坐標(biāo)系中，x軸上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在O點(diǎn)處有一粒子源，沿紙面不斷地放出同種粒子，粒子的速率均為v，粒子射入磁場(chǎng)的速度方向與x軸正方向的夾角范圍為60°—120°。粒子的重力及粒子間的相互作用均不計(jì)。圖乙中的陰影部分表示粒子能經(jīng)過(guò)的區(qū)域，其內(nèi)邊界與x軸的交點(diǎn)為E，外邊界與x軸的交點(diǎn)為F，與y軸的交點(diǎn)為D（a，0）。下列判斷正確的是（）A．粒子所帶電荷為正電B．OF的長(zhǎng)度為C．粒子源放出的粒子的荷質(zhì)比為D．從點(diǎn)E離開(kāi)磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為12．如圖所示，半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，半圓的左邊垂直x軸放置一粒子發(fā)射裝置，在的區(qū)間內(nèi)各處均沿x軸正方向同時(shí)發(fā)射出一個(gè)帶正電粒子，粒子質(zhì)量均為m、電荷量均為q、初速度均為v，粒子重力以及粒子之間的相互作用忽略不計(jì)，所有粒子均能穿過(guò)磁場(chǎng)到達(dá)y軸，其中最后到達(dá)y軸的粒子比最先到達(dá)y軸的粒子晚時(shí)間，則（）A．粒子到達(dá)y軸的位置一定各不相同B．磁場(chǎng)區(qū)域半徑R應(yīng)滿足C．從x軸入射的粒子最先到達(dá)y軸D．，其中角的弧度值三、實(shí)驗(yàn)題13．如圖甲所示，排污管道的污水中常含有大量正、負(fù)離子，某興趣小組的同學(xué)為探究該管道的污水排放量，利用廢舊材料與0刻度線在表盤(pán)中央的電壓表自制了一簡(jiǎn)易電磁流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，原理如圖乙所示。該組同學(xué)將橫截面為圓形的塑料彎管插入排污管道后密封，污水充滿豎直管道后經(jīng)水平管口排出，圖乙中A、B分別為兩豎直緊貼塑料管內(nèi)壁的金屬探針，兩針間距離恰等于塑料管道內(nèi)直徑D，將兩探針用導(dǎo)線自管壁引出后，分別與電壓表（圖中未畫(huà)出）兩接線柱相連，對(duì)豎直管道施加垂直兩探針?biāo)谄矫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。已知該管道單位時(shí)間內(nèi)排出污水的體積Q不變，探針與污水接觸良好，兩引線處無(wú)滲漏，電壓表可視為理想電表，導(dǎo)線及污水電阻不計(jì)，則：（1）若發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏向0刻度線的左側(cè)，說(shuō)明探針_______（選填“A”或“B”）與電壓表正接線柱相連，要使電壓表指針正常顯示時(shí)偏向0刻度線右側(cè)，可采取的一條措施是___________；（2）經(jīng)調(diào)整，電壓表指針正常偏轉(zhuǎn)，則電壓表穩(wěn)定后的示數(shù)U與該管道單位時(shí)間內(nèi)排出污水的體積Q的關(guān)系式為_(kāi)________；（用題中所給物理量符號(hào)表示）（3）若發(fā)現(xiàn)測(cè)量時(shí)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度太?。怪羔樒D(zhuǎn)角度適當(dāng)大些，可采取的一條措施是___________。14．霍爾元件可以用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化．圖甲為使用霍爾元件測(cè)量通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置示意圖．由于磁芯的作用，霍爾元件所處區(qū)域磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線通有垂直紙面向里的電流，測(cè)量原理如圖乙所示，霍爾元件前、后、左、右表面有四個(gè)接線柱，通過(guò)四個(gè)接線柱可以把霍爾元件接入電路，所用器材已在圖中給出，部分電路已經(jīng)連接好．(1)制造霍爾元件的半導(dǎo)體參與導(dǎo)電的自由電荷帶負(fù)電，電流從乙圖中霍爾元件左側(cè)流入，右側(cè)流出，霍爾元件________(填“前表面”或“后表面”)電勢(shì)高；(2)在圖乙中畫(huà)線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖______________；(3)已知霍爾元件單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為e，霍爾元件的厚度為h，為測(cè)量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，還必須測(cè)量的物理量有________(寫(xiě)出具體的物理量名稱及其符號(hào))，計(jì)算式B＝________.四、解答題15．如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m，電阻為R，與導(dǎo)軌豎直部分接觸良好。已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，定值電阻為R0。在導(dǎo)體棒所在空間加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中僅用一根磁感線表示），磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)體棒，且與豎直方向夾角為，導(dǎo)體棒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g，則：（1）若導(dǎo)軌豎直部分光滑，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（2）若導(dǎo)軌豎直部分與導(dǎo)體棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。16．電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來(lái)研制新武器和航天運(yùn)載器．電磁軌道炮示意如圖，圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C．兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)．炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸．首先開(kāi)關(guān)S接1，使電容器完全充電．然后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），MN開(kāi)始向右加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)MN上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí)，回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開(kāi)導(dǎo)軌．問(wèn)：（1）磁場(chǎng)的方向；（2）MN剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大??；（3）MN離開(kāi)導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少．17．在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示．一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿－x方向射入磁場(chǎng)，它恰好從磁場(chǎng)邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿＋y方向飛出。（1）請(qǐng)判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷；（2）若磁場(chǎng)的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽′，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場(chǎng)，但飛出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相對(duì)于入射方向改變了60°角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的大??；此次粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間t是多少？18．質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為，b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，板間距離為，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求：（1）粒子的速度v為多少；（2）速度選擇器的電壓為多少；（3）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大。第一章安培力與洛倫茲力章末檢測(cè)題一、單選題1．磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（）A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小【答案】A【解析】AB．磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由a、b兩處磁感線的疏密程度可知故A正確，B錯(cuò)誤；CD．安培力的大小跟該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度和導(dǎo)線放置的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角有關(guān)，故同一通電導(dǎo)線放在a處受到的安培力可能大于、等于、小于放在b處受到的安培力，故CD錯(cuò)誤。故選A。2．如圖所示，用兩根輕細(xì)懸線將質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角而處于平衡狀態(tài)。為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向?yàn)椋ǎ〢．，豎直向上B．，豎直向下C．，平行懸線向下D．，平行懸線向上【答案】D【解析】要求所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，應(yīng)使棒平衡時(shí)所受的安培力有最小值。如圖由于棒的重力恒定，懸線拉力的方向線不變，有力的矢量三角形可知，安培力的最小值為安培力與繩子的拉力垂直，即則得由左手定則知所加磁場(chǎng)的方向平行懸線向上。故選D。3．如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為F1?，F(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，當(dāng)加上電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為F2，則以下說(shuō)法正確的是()A．F1>F2 B．F1<F2C．彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) D．彈簧長(zhǎng)度將不變【答案】A【解析】磁鐵的磁感線在它的外部是從N極到S極，因?yàn)殚L(zhǎng)直導(dǎo)線在磁鐵的中心偏左位置，所以此處的磁感線是斜向右上的，電流的方向垂直于紙面向里，根據(jù)左手定則，導(dǎo)線受磁鐵給的安培力方向是斜向右下，長(zhǎng)直導(dǎo)線是固定不動(dòng)的，根據(jù)物體間力的作用是相互的，導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左上的；導(dǎo)線給磁鐵的反作用力方向就是斜向左上的，將這個(gè)力在水平和豎直分解，因此光滑平板對(duì)磁鐵支持力減小，即有F1＞F2由于在水平向左產(chǎn)生分力，所以彈簧產(chǎn)生壓縮，彈簧長(zhǎng)度將變短。故選A。4．長(zhǎng)為l的水平極板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離為l，極板不帶電。現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子打在極板上，可采用的辦法是（）A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v>C．使粒子的速度v> D．使粒子的速度<v<【答案】D【解析】如圖所示帶電粒子剛好打在極板右邊緣時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系有在磁場(chǎng)中，由洛倫茲力提供向心力解得v1＝粒子剛好打在極板左邊緣時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系有解得v2＝綜合上述分析可知，粒子的速度范圍為<v<故D正確，ABC錯(cuò)誤。5．關(guān)于電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力，正確的說(shuō)法是（）A．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用B．電荷在磁場(chǎng)中一定受洛倫茲力作用C．電荷所受電場(chǎng)力一定與該處電場(chǎng)方向一致D．電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場(chǎng)方向垂直【答案】A【解析】A．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用，與電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，A正確；B．電荷在磁場(chǎng)中，電荷運(yùn)動(dòng)且速度方向不與磁場(chǎng)方向平行才會(huì)受到洛倫茲力，即電荷在磁場(chǎng)中不一定受洛倫茲力作用，B錯(cuò)誤；C．正電荷受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向一致，負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向相反，C錯(cuò)誤；D．電荷所受的洛倫茲力一定與磁場(chǎng)方向垂直，D錯(cuò)誤；故選A。6．每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來(lái)，地磁場(chǎng)可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向。假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái)，在地磁場(chǎng)的作用下，宇宙射線粒子將（

）A．向東偏轉(zhuǎn) B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn) D．向北偏轉(zhuǎn)【答案】A【解析】地球的磁場(chǎng)由南向北，當(dāng)帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來(lái)時(shí)，根據(jù)左手定則可以判斷粒子的受力的方向?yàn)橄驏|，所以粒子將向東偏轉(zhuǎn)。故選A。7．如圖所示，一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的負(fù)電荷（重力忽略不計(jì)）以速度v沿正對(duì)著圓心O的方向射入磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)中射出時(shí)速度方向改變了角。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】軌跡圖，如圖所示有幾何關(guān)系可知根據(jù)可知故選B。8．如圖所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁感中，粒子打至P點(diǎn)。設(shè)OP＝x，能夠正確反應(yīng)x與U之間的函數(shù)關(guān)系的圖象是（）A． B．C． D．【答案】B【解析】帶電粒子經(jīng)電壓U加速，由動(dòng)能定理得qU＝mv2垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁感中，洛倫茲力提供向心力，qvB＝m而R＝聯(lián)立解得x＝B、m、q一定，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，圖象是拋物線，由此可知能夠正確反應(yīng)x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是圖象B，ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。二、多選題9．如圖所示，E、F、G是邊長(zhǎng)為a的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，位于方向垂直于△EFG所在平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿FE方向由F點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，速度大小為v0，粒子恰好從G點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，則（

）A．粒子可能帶負(fù)電B．粒子在G點(diǎn)的速度沿直線EG的方向C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為D．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為【答案】BC【解析】A．帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示其在F點(diǎn)所受洛倫茲力方向垂直于FE向上，根據(jù)左手定則可知，粒子帶正電，故A錯(cuò)誤；B．由對(duì)稱性可知，帶電粒子沿著FE射入，F(xiàn)E與GF夾角為60°，當(dāng)從GF邊射出時(shí)，其速度方向和GF也成60°角，所以粒子在G點(diǎn)的速度沿直線EG方向，故B正確；C．由幾何關(guān)系知，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為根據(jù)洛倫茲力提供向心力聯(lián)立解得故C正確；D．由圖可知，粒子從F點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到G點(diǎn)的圓心角為120°，所以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為故D錯(cuò)誤。故選BC。10．電荷量分別為q和-q的兩個(gè)帶電粒子a、b分別以速度va和vb射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為30°和60°，磁場(chǎng)寬度為d且AB=d，兩粒子同時(shí)由A點(diǎn)射入，同時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，如圖所示，則（）A．a(chǎn)粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電 B．兩粒子的軌道半徑之比C．兩粒子的速度之比va：vb=1：2 D．兩粒子的質(zhì)量之比ma：mb=1：2【答案】AD【解析】A．根據(jù)左手定則可判斷出，a粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電，A正確；B．兩粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示AB連線是兩粒子的運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的弦，則弦的中垂線與各自速度方向直線的交點(diǎn)即為各自圓心。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：兩圓心的連線與兩個(gè)半徑構(gòu)成一個(gè)角為30°，另一個(gè)為60°的直角三角形。所以兩半徑相比為B錯(cuò)誤；D．兩粒子的軌跡所對(duì)圓心角分別為和，兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，即則洛倫茲力提供向心力，根據(jù)運(yùn)動(dòng)周期兩粒子的電荷量相同,在同一磁場(chǎng)中，B相同，周期與質(zhì)量成正比，所以D正確；C．由得即速度與軌跡半徑成正比，與質(zhì)量成反比，所以C錯(cuò)誤。故選AD。11．如圖甲所示的平面直角坐標(biāo)系中，x軸上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在O點(diǎn)處有一粒子源，沿紙面不斷地放出同種粒子，粒子的速率均為v，粒子射入磁場(chǎng)的速度方向與x軸正方向的夾角范圍為60°—120°。粒子的重力及粒子間的相互作用均不計(jì)。圖乙中的陰影部分表示粒子能經(jīng)過(guò)的區(qū)域，其內(nèi)邊界與x軸的交點(diǎn)為E，外邊界與x軸的交點(diǎn)為F，與y軸的交點(diǎn)為D（a，0）。下列判斷正確的是（）A．粒子所帶電荷為正電B．OF的長(zhǎng)度為C．粒子源放出的粒子的荷質(zhì)比為D．從點(diǎn)E離開(kāi)磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為【答案】CD【解析】A．由左手定則可知，粒子所帶電荷為負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．則則OF=2R=2a選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．根據(jù)解得選項(xiàng)C正確；D．從點(diǎn)E離開(kāi)磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度可能為120°，也可能是240°，則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為也可能是選項(xiàng)D正確。故選CD。12．如圖所示，半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，半圓的左邊垂直x軸放置一粒子發(fā)射裝置，在的區(qū)間內(nèi)各處均沿x軸正方向同時(shí)發(fā)射出一個(gè)帶正電粒子，粒子質(zhì)量均為m、電荷量均為q、初速度均為v，粒子重力以及粒子之間的相互作用忽略不計(jì)，所有粒子均能穿過(guò)磁場(chǎng)到達(dá)y軸，其中最后到達(dá)y軸的粒子比最先到達(dá)y軸的粒子晚時(shí)間，則（）A．粒子到達(dá)y軸的位置一定各不相同B．磁場(chǎng)區(qū)域半徑R應(yīng)滿足C．從x軸入射的粒子最先到達(dá)y軸D．，其中角的弧度值【答案】BD【解析】粒子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示的粒子直接沿直線做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)y軸，其它粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)A．由圖可知，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的粒子也有可能打在y=R的位置上，所以粒子到達(dá)y軸的位置不是各不相同的，故A錯(cuò)誤；B．以沿x軸射入的粒子為例則粒子不能達(dá)到y(tǒng)軸就偏向上離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域，所以要求所有粒子才能穿過(guò)磁場(chǎng)到達(dá)y軸，故B正確；C．從x軸入射的粒子在磁場(chǎng)中對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)，所以該粒子最后到達(dá)y軸，而y=±R的粒子直接沿直線做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)y軸，時(shí)間最短，故C錯(cuò)誤；D．從x軸入射的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間為的粒子直接沿直線做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)y軸，時(shí)間最短所以其中角度為從x軸入射的粒子運(yùn)動(dòng)的圓心角，根據(jù)幾何關(guān)系有則有故D正確。故選BD。三、實(shí)驗(yàn)題13．如圖甲所示，排污管道的污水中常含有大量正、負(fù)離子，某興趣小組的同學(xué)為探究該管道的污水排放量，利用廢舊材料與0刻度線在表盤(pán)中央的電壓表自制了一簡(jiǎn)易電磁流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，原理如圖乙所示。該組同學(xué)將橫截面為圓形的塑料彎管插入排污管道后密封，污水充滿豎直管道后經(jīng)水平管口排出，圖乙中A、B分別為兩豎直緊貼塑料管內(nèi)壁的金屬探針，兩針間距離恰等于塑料管道內(nèi)直徑D，將兩探針用導(dǎo)線自管壁引出后，分別與電壓表（圖中未畫(huà)出）兩接線柱相連，對(duì)豎直管道施加垂直兩探針?biāo)谄矫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。已知該管道單位時(shí)間內(nèi)排出污水的體積Q不變，探針與污水接觸良好，兩引線處無(wú)滲漏，電壓表可視為理想電表，導(dǎo)線及污水電阻不計(jì)，則：（1）若發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏向0刻度線的左側(cè)，說(shuō)明探針_______（選填“A”或“B”）與電壓表正接線柱相連，要使電壓表指針正常顯示時(shí)偏向0刻度線右側(cè)，可采取的一條措施是___________；（2）經(jīng)調(diào)整，電壓表指針正常偏轉(zhuǎn)，則電壓表穩(wěn)定后的示數(shù)U與該管道單位時(shí)間內(nèi)排出污水的體積Q的關(guān)系式為_(kāi)________；（用題中所給物理量符號(hào)表示）（3）若發(fā)現(xiàn)測(cè)量時(shí)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度太?。怪羔樒D(zhuǎn)角度適當(dāng)大些，可采取的一條措施是___________?！敬鸢浮?/p>

B

將探針A、B分別與電壓表正、負(fù)接線柱相連，也可以將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向改為垂直于A、B所在平面向外

適當(dāng)增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，也可換用直徑小一些的塑料管，還可換用量程小一些的電壓表【解析】（1）[1][2]由左手定則可知，正離子在洛倫茲力的作用下應(yīng)向探針A側(cè)偏轉(zhuǎn)，故A側(cè)電勢(shì)高，因電壓表示數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明探針B連在了電壓表的正接線柱上；采取措施可以將探針A、B分別與電壓表正、負(fù)接線柱相連，也可以將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向改為垂直于A、B所在平面向外等；（2）[3]由平衡條件可知即而得（3）[4]由可知，要增大電壓表指針偏角，可適當(dāng)增大勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，也可換用直徑小一些的塑料管，還可換用量程小一些的電壓表等。14．霍爾元件可以用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化．圖甲為使用霍爾元件測(cè)量通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置示意圖．由于磁芯的作用，霍爾元件所處區(qū)域磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線通有垂直紙面向里的電流，測(cè)量原理如圖乙所示，霍爾元件前、后、左、右表面有四個(gè)接線柱，通過(guò)四個(gè)接線柱可以把霍爾元件接入電路，所用器材已在圖中給出，部分電路已經(jīng)連接好．(1)制造霍爾元件的半導(dǎo)體參與導(dǎo)電的自由電荷帶負(fù)電，電流從乙圖中霍爾元件左側(cè)流入，右側(cè)流出，霍爾元件________(填“前表面”或“后表面”)電勢(shì)高；(2)在圖乙中畫(huà)線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖______________；(3)已知霍爾元件單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為e，霍爾元件的厚度為h，為測(cè)量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，還必須測(cè)量的物理量有________(寫(xiě)出具體的物理量名稱及其符號(hào))，計(jì)算式B＝________.【答案】

前表面

如圖所示:

電壓表讀數(shù)U;電流表讀數(shù)I

【解析】試題分析：（1）磁場(chǎng)是直線電流產(chǎn)生，根據(jù)安培定則，磁場(chǎng)方向向下；電流向右，根據(jù)左手定則，安培力向內(nèi)，載流子是負(fù)電荷，故后表面帶負(fù)電，前表面帶正電，故前表面電勢(shì)較高；（2）變阻器控制電流，用電壓表測(cè)量電壓，電路圖如圖所示：（3）設(shè)前后表面的厚度為，最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有：，根據(jù)電流微觀表達(dá)式，有：聯(lián)立解得：，故還必須測(cè)量的物理量有：電壓表讀數(shù)U，電流表讀數(shù)I．四、解答題15．如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m，電阻為R，與導(dǎo)軌豎直部分接觸良好。已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，定值電阻為R0。在導(dǎo)體棒所在空間加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中僅用一根磁感線表示），磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)體棒，且與豎直方向夾角為，導(dǎo)體棒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g，則：（1）若導(dǎo)軌豎直部分光滑，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（2）若導(dǎo)軌豎直部分與導(dǎo)體棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）由受力分析得由閉合電路歐姆定律有聯(lián)立得（2）當(dāng)B較小時(shí)，靜摩擦力向上，則解得當(dāng)B較大時(shí)，靜摩擦力方向向下，則解得得16．電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來(lái)研制新武器和航天運(yùn)載器．電磁軌道炮示意如圖，圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C．兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)．炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸．首先開(kāi)關(guān)S接1，使電容器完全充電．然后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），MN開(kāi)始向右加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)MN上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí)，回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開(kāi)導(dǎo)軌．問(wèn)：（1）磁場(chǎng)的方向；（2）MN剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大??；（3）MN離開(kāi)導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷