第一單元 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（能力提升）-高二物理教科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)單元鞏固檢測(cè)

第一單元磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（能力提升）—高二物理教科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)單元鞏固檢測(cè)（試卷滿分：100分；考試時(shí)間：60分鐘）一、選擇題：本題共12小題，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題5分；第9~12題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)得5分，選對(duì)但不全得2分，選錯(cuò)得0分。1.如圖甲所示，直導(dǎo)線P、Q分別被兩根等長(zhǎng)且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸上，且P固定于水平軸正下方，兩組繩長(zhǎng)也相同，其截面圖如圖乙所示。導(dǎo)線Р通以垂直紙面向里的電流，導(dǎo)線Q電流方向未知，平衡時(shí)兩組絕緣輕繩之間的夾角為θ。已知Q的質(zhì)量為m，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.圖乙中導(dǎo)線Q中電流方向垂直紙面向里B.導(dǎo)線P、Q間的安培力大小為C.當(dāng)導(dǎo)線Р中電流突然消失的瞬間，導(dǎo)線Q受到兩繩的拉力大小之和為D.僅使導(dǎo)線Р中電流緩慢增大且θ不超過(guò)90°，導(dǎo)線Q對(duì)懸線的拉力大小保持不變2.1931年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”.如圖所示為一個(gè)“N磁單極子”形成的磁場(chǎng)，將一個(gè)半徑為r、質(zhì)量為m的導(dǎo)體線圈水平放置在該磁單極子的正上方，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，與圓環(huán)相切的磁感線與豎直方向的夾角為30°，重力加速度大小為g，若線圈恰好在該位置懸浮，則線圈中電流的大小為()A. B. C. D.3.如圖所示，對(duì)角線長(zhǎng)度為的正方形區(qū)域abcd中有垂直于紙面的磁場(chǎng)（圖上未畫(huà)），磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按（、k不變，且）變化.abcd所在平面內(nèi)有一根足夠長(zhǎng)的導(dǎo)體棒MN始終垂直于db，并通有恒定電流.時(shí)，導(dǎo)體棒從d點(diǎn)開(kāi)始沿db方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)，速率為.設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受安培力大小為F，圖像可能正確的是()A. B. C. D.4.如圖所示，在直線邊界的上方存在垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A點(diǎn)在上。現(xiàn)從A點(diǎn)垂直在紙面內(nèi)向上發(fā)射速度大小不同、質(zhì)量均為m、電量均為的粒子，已知，不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為()A. B. C. D.5.關(guān)于甲乙丙丁四個(gè)圖示，下列說(shuō)明正確的是()A.圖甲是三根平行直導(dǎo)線的截面圖，若它們的電流大小都相同，方向垂直紙面向里。且，則A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左B.圖乙速度選擇器如果帶電粒子從右邊小孔射入，也能沿虛線路徑從左邊小孔飛出C.圖丙磁流體發(fā)電機(jī)，通過(guò)電阻R的電流大小與A、B板間的磁感應(yīng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)D.圖丁質(zhì)譜儀，比荷相同的氦核和氘核，從容器A下方的小孔S?飄入，經(jīng)電場(chǎng)加速再進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后會(huì)打在照相底片同一個(gè)地方6.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)相同的彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)下方豎直懸掛一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，粗細(xì)均勻的均質(zhì)金屬等邊三角形，將三條邊分別記為a、b、c。在a的左右端點(diǎn)M、N連上導(dǎo)線，并通入由M到N的恒定電流，此時(shí)a中電流大小為I，兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)均為。僅將電流反向，兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)均為。電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)忽略不計(jì)，下列說(shuō)法中正確的是()A.三條邊a、b、c中電流大小相等B.兩次彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.金屬等邊三角形的總質(zhì)量7.如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形ABC內(nèi)有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，D是AB邊的中點(diǎn)，一質(zhì)量為m、電荷量為的帶電的粒子從D點(diǎn)以速度v平行于BC邊方向射入磁場(chǎng)，不考慮帶電粒子受到的重力，則下列說(shuō)法正確的是()A.粒子可能從B點(diǎn)射出B.若粒子垂直于BC邊射出，則粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為C.若粒子從C點(diǎn)射出，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D.若粒子從AB邊射出，則粒子的速度越大，其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短8.磁約束是一種利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行約束的技術(shù)，在離子源、等離子體物理、核聚變等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。如圖所示，內(nèi)半徑為R、外半徑為的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，CD為一條水平直徑，一質(zhì)量為m、帶電荷量為的粒子從C點(diǎn)沿與CD成60°角的方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，下列說(shuō)法正確的是()A.有且僅有一個(gè)速率能使粒子經(jīng)過(guò)D點(diǎn)B.粒子在磁場(chǎng)中連續(xù)偏轉(zhuǎn)90°角后能經(jīng)過(guò)圓心OC.速率滿足的粒子均不進(jìn)入小圓D.速率滿足的粒子均不進(jìn)入小圓9.如圖所示為電流天平，它兩臂等長(zhǎng)。右臂下方掛著矩形線圈，線圈匝數(shù)為n，水平邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線圈下部處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直線圈平面向里。當(dāng)線圈中通過(guò)電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡。然后使電流反向，大小不變，這時(shí)需要在左盤(pán)中移走質(zhì)量為的砝碼，才能使兩臂再次達(dá)到新的平衡。則()A.電流反向前，線圈所受安培力的方向向上B.電流反向前，線圈中的電流方向從外向里看為順時(shí)針?lè)较駽.移走的砝碼質(zhì)量D.移走的砝碼質(zhì)量10.如圖所示，矩形ABCD區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，AB邊長(zhǎng)為d，BC邊長(zhǎng)為2d，O是BC邊的中點(diǎn)，E是AD邊的中點(diǎn)，在O點(diǎn)有一粒子源，可以在紙面內(nèi)向磁場(chǎng)內(nèi)各個(gè)方向射出質(zhì)量均為m、電荷量均為q、有同種電性的帶電粒子，粒子射出的速度大小相同，速度與OB邊的夾角為60°的粒子恰好從E點(diǎn)射出磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力，則()A.粒子帶正電B.粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小為C.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為D.磁場(chǎng)區(qū)域中有粒子通過(guò)的面積為11.學(xué)習(xí)了洛倫茲力知識(shí)后，某同學(xué)設(shè)計(jì)了減少高能宇宙射線對(duì)航天員輻射的裝置，裝置可簡(jiǎn)化為在空間站內(nèi)設(shè)置空心圓柱體形屏蔽磁場(chǎng)。其橫截面如圖所示，設(shè)同心圓內(nèi)徑，外徑，屏蔽區(qū)內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。若該平面內(nèi)充滿了速度大小為v、質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子，不計(jì)質(zhì)子重力，下列說(shuō)法正確的是()A.為使正對(duì)圓心方向入射的質(zhì)子恰好不能進(jìn)入防護(hù)區(qū)，則屏蔽區(qū)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.正對(duì)圓心方向入射且恰好不能進(jìn)入防護(hù)區(qū)內(nèi)部的質(zhì)子在屏蔽區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為C.為使沿任意方向運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子都不能進(jìn)入防護(hù)區(qū)內(nèi)部，則屏蔽區(qū)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為D.為使沿任意方向運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子都不能進(jìn)入防護(hù)區(qū)內(nèi)部，則屏蔽區(qū)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為12.如圖所示為質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)圖，該質(zhì)譜儀由速度選擇器與偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)兩部分組成，已知速度選擇器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，熒光屏下方勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。三個(gè)帶電荷量均為q、質(zhì)量不同的粒子沿豎直方向經(jīng)速度選擇器由熒光屏上的狹縫O進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，最終打在熒光屏上的，相對(duì)應(yīng)的三個(gè)粒子的質(zhì)量分別為（粒子的質(zhì)量均位置），忽略粒子的重力以及粒子間的相互作用。則下列說(shuō)法正確的是()A.如果M板帶正電，則速度選擇器中磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B.打在位置的粒子速度最大C.打在位置的粒子質(zhì)量最小D.如果，則二、實(shí)驗(yàn)探究題，共16分。13.（10分）如圖所示，虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開(kāi)關(guān)，此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。補(bǔ)充完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。（2）保持開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，在托盤(pán)內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)，取出托盤(pán)中的細(xì)沙，然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量。（3）閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻R的阻值使電流大小適當(dāng)，在托盤(pán)內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D重新處于平衡狀態(tài)，然后讀出電流表的示數(shù)I，再取出托盤(pán)中的細(xì)沙，并用天平測(cè)量此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量。（4）用刻度尺測(cè)量________，記為L(zhǎng)。（5）用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，則________。（6）判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法：若________（填“>”或“<”），磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外。反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。14.（6分）某同學(xué)學(xué)習(xí)了電磁炮驅(qū)動(dòng)原理和磁電式電流表結(jié)構(gòu)后，設(shè)想將電磁炮水平軌道改為半徑為R的半圓形軌道，正對(duì)豎直擺放，軌道寬度為d，如圖（a）所示。并將勻強(qiáng)磁場(chǎng)改為均勻輻向分布的磁場(chǎng)，使得軌道所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，并用質(zhì)量為m，長(zhǎng)度略大于d的細(xì)導(dǎo)體棒代替炮彈，與軌道接觸良好，正視圖如圖（b）所示，軌道最高位置與圓心齊平。給導(dǎo)體棒一瞬時(shí)沖量，輸入合適的變化電流，使得導(dǎo)體棒以速度v在半圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g。（1）記錄下導(dǎo)體棒過(guò)最低點(diǎn)時(shí)輸入的瞬時(shí)電流為，則可計(jì)算導(dǎo)體棒與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______（用和題中已知物理量的字母表示）。（2）若測(cè)得μ非常小，可以忽略摩擦，且不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，那么從最低點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，輸入電流I隨時(shí)間t的變化關(guān)系圖像是______。A. B. C. D.三、計(jì)算題，共24分。15.（12分）如圖所示在兩極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ，一帶電量為，質(zhì)量為m的粒子恰能以速度v沿勻速飛出極板，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ。不計(jì)粒子重力，求：（1）兩極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；（2）粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)Ⅱ后從左邊界射出的位置S距的距離；（3）若撤去兩極板間的電場(chǎng)，粒子仍以水平速度v從O點(diǎn)釋放，偏轉(zhuǎn)后恰能從下極板右端飛出，并經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)Ⅱ后回到O點(diǎn)。若極板間距為2d，請(qǐng)用d表示磁場(chǎng)Ⅱ的最小寬度。16.（12分）如圖所示，在xOy平面內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直平面向里的圓形磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ，圓形磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ與x軸相切于O點(diǎn)，半徑。在第三象限某區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于平面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ（圖中未畫(huà)出），在第四象限內(nèi)存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E，方向平行于xOy平面且與y軸負(fù)方向成α角的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)有質(zhì)量為，電荷量為的電荷從M點(diǎn)以平行于x軸的速度進(jìn)入Ⅰ區(qū)域，隨后穿過(guò)Ⅱ區(qū)域到達(dá)y軸上的P點(diǎn)，經(jīng)第四象限電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好能回到O點(diǎn)。已知P點(diǎn)坐標(biāo)為，。該電荷到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度方向與y軸垂直，重力忽略不計(jì)。求：（1）該電荷在區(qū)域Ⅰ內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（2）區(qū)域Ⅱ內(nèi)圓形磁場(chǎng)的最小面積S；（3）第四象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小。

答案以及解析1.答案：D解析：A.對(duì)Q進(jìn)行受力分析可知，P對(duì)Q的力為斥力，由安培定則和左手定則可知，則兩導(dǎo)線的電流方向相反，即導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向外，故A錯(cuò)誤；B.設(shè)導(dǎo)線Q受到兩繩的拉力之和為T(mén)，導(dǎo)線P、Q間的安培力為F，對(duì)Q進(jìn)行受力分析，根據(jù)三角形定則，受力如下圖所示由于兩組繩長(zhǎng)相同，則根據(jù)幾何知識(shí)可得故B錯(cuò)誤；C.當(dāng)導(dǎo)線P中電流突然消失的瞬間，導(dǎo)線P、Q間的安培力消失，此時(shí)沿繩方向上的合力為零，則導(dǎo)線Q受到兩繩的拉力大小之和為，故C錯(cuò)誤；D.由上述分析可知，導(dǎo)線Q受到兩繩的拉力之和T始終為mg，與電流和角度無(wú)關(guān)，則導(dǎo)線Q對(duì)懸線的拉力大小不變，故D正確。故選D。2.答案：B解析：將磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿水平和豎直方向進(jìn)行正交分解，如圖所示：則有利用微元法思想，把圓環(huán)分割成許多極短的電流元，根據(jù)左手定則，每小段電流元所受的安培力，分解成豎直分量的作用力和水平分量的作用力，由線圈恰好在該位置懸浮的題意可知，豎直分量的作用力的合力豎直向上，水平方向分量作用力沿半徑向里，根據(jù)對(duì)稱性，沿半徑方向安培力合力是零，磁場(chǎng)的水平分量產(chǎn)生的安培力豎直向上，其合力大小為由平衡條件可知所以聯(lián)立兩式可得線圈中電流大小為故選B。3.答案：A解析：在導(dǎo)體棒在時(shí)，在經(jīng)過(guò)時(shí)間t導(dǎo)體棒移動(dòng)的距離為，此時(shí)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度，所受的安培力，則圖像為開(kāi)口向下的拋物線的一部分；同理導(dǎo)體棒在時(shí)，受安培力，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知圖像為開(kāi)口向上的拋物線的一部分，則圖像為A。故選A。4.答案：C解析：根據(jù)題意可知，當(dāng)粒子由N點(diǎn)飛出時(shí)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由幾何關(guān)系有解得由聯(lián)立解得則由牛頓第二定律有解得由幾何關(guān)系可知，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度為則粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為故選C。5.答案：D解析：A.圖甲，由安培定則可知，B處與D處的直線電流在A點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零，因此A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由C處的直線產(chǎn)生，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右，A錯(cuò)誤；B.圖乙速度選擇器如果帶電粒子從右邊小孔射入，帶電粒子帶正電，由左手定則可知，帶電粒子受洛倫茲力方向向下，同時(shí)受電場(chǎng)力方向也向下，因此如果帶電粒子從右邊小孔射入，不能沿虛線路徑從左邊小孔飛出，B錯(cuò)誤；C.圖丙磁流體發(fā)電機(jī)，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為,當(dāng)?shù)入x子體平衡時(shí)，則有洛倫茲力大小等于電場(chǎng)力，其等離子體的速度不變，d為兩板間的間距不變，因此電動(dòng)勢(shì)E由磁感應(yīng)強(qiáng)度決定，由歐姆定律可知，通過(guò)電阻R的電流大小與電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，即與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，C錯(cuò)誤；D.帶電粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)則有在磁場(chǎng)中，則有解得由上式可知，比荷相同的氦核和氘核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑相同，比荷相同的氦核和氘核，從容器A下方的小孔飄入，經(jīng)電場(chǎng)加速再進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后會(huì)打在照相底片同一個(gè)地方，D正確。故選D。6.答案：C解析：A.根據(jù)題意可知，b與c串聯(lián)后再與a并聯(lián)，電壓相等，bc的電阻為a的電阻的兩倍，此時(shí)a邊中電流大小為I，則bc中的電流為，故A錯(cuò)誤；BCD.電流反向前，根據(jù)左手定則，可知a邊的安培力方向豎直向上，bc邊的安培力方向也豎直向上，a邊的安培力大小為bc邊的安培力大小為對(duì)金屬等邊三角形受力分析，可得解得電流反向后，根據(jù)左手定則，可知a邊的安培力方向豎直向下，bc邊的安培力方向豎直向下，a邊的安培力大小仍然為bc邊的安培力大小仍然為對(duì)金屬等邊三角形受力分析，可得解得由以上分析可得，，解得，故BD錯(cuò)誤，C正確。故選C。7.答案：C解析：A．帶負(fù)電的粒子從D點(diǎn)以速度v平行于BC邊方向射入磁場(chǎng)，由左手定則可知，粒子向下偏轉(zhuǎn)，由于BC邊的限?粒子不能到達(dá)B點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；B．粒子垂直于BC邊射出，如圖甲所示則粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于D點(diǎn)到BC邊的距離，即故B錯(cuò)誤；C．粒子從C點(diǎn)射出，如圖乙所示根據(jù)幾何關(guān)系可得解得則粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角的正弦值為則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為故C正確；D．由，可知若粒子從AB邊射出，則粒子的速度越大，軌跡半徑越大，如圖丙所示粒子從AB邊射出時(shí)的圓心角相同，其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，故D錯(cuò)誤。故選C。8.答案：D解析：第一步：構(gòu)建模型→分析粒子能經(jīng)過(guò)D點(diǎn)的速率假設(shè)粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)能直接經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，如圖1中①所示，根據(jù)幾何知識(shí)有，解得，則粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰與小圓最上端相切，假設(shè)成立。當(dāng)粒子進(jìn)入小圓時(shí)的速度與CD平行時(shí)，如圖1中②所示，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，粒子能經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，A錯(cuò)誤。第二步：利用假設(shè)法分析粒子偏轉(zhuǎn)90°角后能否經(jīng)過(guò)圓心假設(shè)粒子在磁場(chǎng)中連續(xù)偏轉(zhuǎn)90°角后能經(jīng)過(guò)圓心O，如圖1中③所示，根據(jù)幾何知識(shí)可知，則，根據(jù)相似三角形可知，假設(shè)不成立，B錯(cuò)誤。第三步：臨界分析→粒子運(yùn)動(dòng)的兩種臨界情況根據(jù)以上分析可知，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為2R時(shí)恰好不進(jìn)入小圓，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有，解得，另一種情況如圖2所示，根據(jù)余弦定理有，解得，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得速度，則當(dāng)粒子速率滿足或時(shí)，粒子不進(jìn)入小圓，C錯(cuò)誤，D正確。9.答案：BC解析：AB.電流反向后需要在左盤(pán)中移走質(zhì)量為的砝碼，才能使兩臂再次達(dá)到新的平衡，可知電流反向后安培力向上，則電流反向前，線圈所受安培力方向應(yīng)當(dāng)向下，由左手定則可知，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故A錯(cuò)誤，B正確；CD.由題意有解得故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。10.答案：BD解析：A.速度與OB的夾角為60°的粒子恰好從E點(diǎn)射出磁場(chǎng)，由粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡根據(jù)左手定則可判斷，粒子帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；B.由此粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合幾何關(guān)系可知，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，由牛頓第二定律則粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小為B正確；C.由于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小相同，因此在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡越長(zhǎng)，時(shí)間越長(zhǎng)，分析可知，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)弧長(zhǎng)為四分之一圓周，因此最長(zhǎng)時(shí)間為四分之一周期，即最長(zhǎng)時(shí)間為，C錯(cuò)誤；D.由圖可知磁場(chǎng)區(qū)域有粒子通過(guò)的面積為圖中AOCDA區(qū)域的面積，即為D正確。故選BD。11.答案：BC解析：A.設(shè)質(zhì)子在屏蔽區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r，恰好不能進(jìn)入防護(hù)區(qū)內(nèi)部的質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示由幾何關(guān)系得解得根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得A錯(cuò)誤；B.質(zhì)子在磁場(chǎng)中的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為所求時(shí)間為B正確；CD.為使所有速度為v的質(zhì)子都不能進(jìn)入防護(hù)區(qū)，軌跡如圖所示則質(zhì)子的軌跡半徑最大為由洛倫茲力提供向心力有解得所以磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)該滿足的條件為即磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為，C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。12.答案：AC解析：A.在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，由左手定則可知三個(gè)粒子都帶正電荷；則在速度選擇器中，粒子受到的電場(chǎng)力方向向右，洛倫茲力方向向左，根據(jù)左手定則可知，速度選擇器中磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故A正確；B.粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有可得所以三個(gè)粒子的速度大小相等，故B錯(cuò)誤；C.粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有解得則粒子打在屏上的位置與O點(diǎn)的距離為由于，所以即打在位置的粒子質(zhì)量最小，故C正確；D.由可得如果，則故D錯(cuò)誤。故選AC。13.答案：（4）金屬框D的下邊長(zhǎng)（5）（6）<解析：（4）用刻度尺測(cè)量金屬框D的下邊長(zhǎng)，記為L(zhǎng)。（5）保持開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，使D處于平衡狀態(tài)，細(xì)沙的重力與金屬框的重力相等，閉合開(kāi)關(guān)S，使D重新處于平衡狀態(tài)，細(xì)沙的重力等于金屬框重力和下邊框所受安培力矢量和，即兩次細(xì)沙的重力差等于金屬框下邊框所受安培力大小，有解得（6）如果磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向里，由左手定則可知L受到的安培力