人教版選擇性必修第二冊課后作業(yè)第一章安培力與洛倫茲力單元檢測 word版含解析答案

新人教版選擇性必修第二冊第一章單元檢測滿分:100分;時(shí)間:90分鐘一、選擇題（本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~6小題只有一項(xiàng)符合題目要求,第7~10小題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分,選不全的得2分,選錯或不答的得0分）在磁場中放置一根直導(dǎo)線,導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直。先后在導(dǎo)線中通入不同的電流,導(dǎo)線所受的安培力也不一樣。下列圖像表示的是導(dǎo)線受安培力的大小F與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系,a、b各代表一組F、I的數(shù)據(jù)。在以下四幅圖中,正確的是（）如圖所示,某種物質(zhì)發(fā)射的一束豎直向上的粒子流在勻強(qiáng)磁場中分成三束,分別沿三條路徑運(yùn)動,則下列說法正確的是（）沿路徑1運(yùn)動的粒子帶負(fù)電沿路徑3運(yùn)動的粒子帶正電沿路徑2運(yùn)動的粒子不帶電沿路徑2運(yùn)動的粒子帶電荷量最大如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,一束等離子體（含正、負(fù)離子）沿圖示方向垂直射入一對磁極產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場中,A、B是一對平行于磁場放置的金屬板,板間連入電阻R,則電路穩(wěn)定后（）R中有向下的電流離子在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)A、B板聚集的電荷量基本不變

離子在磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí)洛倫茲力可能做功科研人員常用磁場來約束運(yùn)動的帶電粒子。如圖所示,粒子源位于紙面內(nèi)一邊長為a的正方形中心0處,可以沿紙面向各個(gè)方向發(fā)射速率不同的同種粒子，粒子質(zhì)量為m、電荷量為q、最大速率為v,忽略粒子重力及粒子間相互作用。要使粒子均不能射出正方形區(qū)域，可在此區(qū)域加一垂直紙面的m勻強(qiáng)磁場，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為()2叫B.2血叫qaqaC4九％D472皿％qaqa一通電直導(dǎo)線與x軸平行放置，勻強(qiáng)磁場的方向與xOy坐標(biāo)平面平行，導(dǎo)線受到的安培力為F。若3nD.響F將該導(dǎo)線做成3圓環(huán),放置在xOy3nD.響F將該導(dǎo)線做成3圓環(huán),放置在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，如圖所示，并保持通過的電流不變,兩端點(diǎn)a、b連線也3n如圖所示，厚度均勻的木板放在水平地面上，木板上放置兩個(gè)相同的條形磁鐵，兩磁鐵的N極正對在兩磁鐵豎直對稱軸上的C點(diǎn)固定一垂直于紙面的長直導(dǎo)線，并通以垂直紙面向里的恒定電流，木板和磁鐵始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()導(dǎo)線受到的安培力豎直向上，木板受到地面的摩擦力水平向右導(dǎo)線受到的安培力豎直向下，木板受到地面的摩擦力水平向左導(dǎo)線受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力水平向右導(dǎo)線受到的安培力水平向右，木板受到地面的摩擦力為零在如圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)（不計(jì)重力）,電子可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動的是（）如圖所示,相距為d的兩平行板間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由下板邊緣沿水平方向射入該區(qū)域，帶電小球恰能在兩板間做勻速圓周運(yùn)動，重力加速度為g,則（）KXXL]n小球一定帶負(fù)電小球一定帶正電兩板間電壓為迎q小球在兩板間的運(yùn)動時(shí)間為皿qB如圖所示,在直角三角形ABC區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,AC邊長為3l,ZC=90°,ZA=53°。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子從AB邊上距A點(diǎn)為l的D點(diǎn)垂直AB射入勻強(qiáng)磁場，要使粒子從BC邊射出磁場區(qū)域（sin53°=0.8,cos53°=0.6）,則（）粒子速率應(yīng)大于塑2m粒子速率應(yīng)小于型3m粒子速率應(yīng)小于凹m粒子在磁場中的最短運(yùn)動時(shí)間為如6qB如圖所示,空間中有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，垂直磁場方向的平面內(nèi)有一長方形區(qū)域abed,其be邊長為L,ab邊長為E兩同種帶電粒子（重力不計(jì)）以相同的速度v分別從a點(diǎn)和ab邊上的P0點(diǎn)垂直射入磁場,速度方向垂直于ab邊,兩粒子都恰好經(jīng)過e點(diǎn),則下列說法中正確的是（）粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑為別3L3粒子從a點(diǎn)到e點(diǎn)的運(yùn)動時(shí)間為些卩粒子的比荷為巫2BLP點(diǎn)與a點(diǎn)的距離為空3二、非選擇題（本題共6小題,共60分）（8分）圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力,來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,并判定其方向。所用部分器材如圖所示,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;E為直流電源;R為電阻箱;A為電流表;S為開關(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)步驟如下:按圖接線。保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)，然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m。1閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(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，并用天平稱出此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m。2用米尺測量D的底邊長度L。

（1）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,可以得出B二。（2）判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是:若,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。（8分）某型號的回旋加速器的工作原理圖如圖甲所示,圖乙為俯視圖?；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚€(gè)D形盒（D、D）,D形盒置于真空容器中，整個(gè)裝置放在電磁鐵兩極間的磁場中，磁場可以認(rèn)為是12勻強(qiáng)磁場，且與D形盒盒面垂直。兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過狹縫的時(shí)間可以忽略不計(jì)。帶電粒子從粒子源A處進(jìn)入加速電場（初速度不計(jì)），從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間為t（帶電粒子達(dá)到最大速度，在磁場中完成半個(gè)圓周運(yùn)動后被導(dǎo)引出來）。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,加速器接一高頻交流電源，其電壓為U,可以使帶電粒子每次經(jīng)過狹縫都能被加速，不計(jì)重力。D形盒半徑R=,D內(nèi)部帶電粒子前三次勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑之比（由內(nèi)到外）為。1甲乙（7分）電磁軌道炮的加速原理如圖所示。金屬炮彈靜置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與導(dǎo)軌良好接觸。開始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端,通過電流后炮彈會在安培力作用下加速,最后從導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。已知兩導(dǎo)軌之間的距離L=0.10m,導(dǎo)軌長s=5.0m,炮彈質(zhì)量m=0.030kg,導(dǎo)軌中電流I的方向如圖中箭頭所示?？梢哉J(rèn)為炮彈在導(dǎo)軌內(nèi)勻加速運(yùn)動，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小始終為B=2.0T,方向垂直于紙面向里。若炮彈射出時(shí)的速度為v=2.0X10am/s,忽略摩擦力與重力的影響。求:（1）炮彈在兩導(dǎo)軌間的加速度大小a;（2）炮彈作為導(dǎo)體受到的安培力大小F;（3）通過導(dǎo)軌的電流I。（10分）如圖所示，在xOy平面坐標(biāo)系的第三、四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場E,第一象限中的等腰直角三角形MNP區(qū)域內(nèi)存在垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)帶正電的粒子以速度v=2X107m/s從Q點(diǎn)沿x軸正方向發(fā)射，并從0點(diǎn)射出，進(jìn)入磁場后以垂直于PM的方向從PM邊射出0

磁場。已知Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為-0.4m,該粒子的比荷2=2.5X109C/kg,MN平行于x軸,N點(diǎn)的坐標(biāo)為m(0.4m,0.4m),不計(jì)粒子重力，求：Q點(diǎn)的縱坐標(biāo)；磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B的取值范圍。(12分)如圖所示，在x軸上方的整個(gè)區(qū)域存在非勻強(qiáng)電場,P、0之間的電壓為U,在x軸下方半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,其他區(qū)域無電磁場?，F(xiàn)有一帶電粒子從P點(diǎn)由靜止釋放，沿y軸運(yùn)動并從0點(diǎn)進(jìn)入磁場，經(jīng)過一段時(shí)間后從N點(diǎn)離開磁場。已知ZOON=120°，不計(jì)帶電粒子的重力與空氣阻力。1⑴判斷粒子的帶電性質(zhì),并比較P、0的電勢高低；求帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)；若在粒子從0點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中，某時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)锽',粒子不再離開磁場，求(15分)質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示,平行板電容器兩極板相距為d,兩板間電壓為U,極板間勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外。一束電荷量相1同、質(zhì)量不同的帶正電的粒子,沿電容器的中線射入電容器,沿直線勻速穿過電容器后進(jìn)入另一磁感

應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外。結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)2之間的距離為Ax,粒子所帶電荷量為q,且不計(jì)重力。求粒子在上面的磁場中沿直線運(yùn)動時(shí)速度v的大??；求打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差A(yù)m;試比較這兩種帶電粒子在下面的磁場中運(yùn)動時(shí)間的大小關(guān)系,并說明理由。+TOC\o"1-5"\h\zI4i臥―|2—J■[■W■*J??f七幾J答案一、選擇題A根據(jù)安培力公式F=IlB可知，當(dāng)B、l一定,B與I垂直時(shí),F與I成正比，且F-I圖像的斜率表示的是Bl的乘積;磁感應(yīng)強(qiáng)度B由磁場本身的性質(zhì)決定,l表示該導(dǎo)線的長度，所以B與l的乘積不變，即F-I圖像的斜率不變，選項(xiàng)A正確,B、C、D錯誤。C不帶電的粒子在磁場中不受力,沿直線運(yùn)動（路徑2）,帶正電的粒子在洛倫茲力作用下向左偏轉(zhuǎn)（路徑1）,帶負(fù)電的粒子在洛倫茲力作用下向右偏轉(zhuǎn)（路徑3）,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯誤。C由左手定則知，正離子向B板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向A板偏轉(zhuǎn)，即B板帶正電,A板帶負(fù)電，電路穩(wěn)定后,A、B板聚集的電荷量基本不變，電阻R中有向上的電流，故A、B錯誤,C正確；因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚺c速度方向垂直，所以洛倫茲力不可能做功，選項(xiàng)D錯誤。C由r二竺可知,m、q、B—定時(shí),r與v成正比。加一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場后，如果速度最大的帶qB電粒子的軌跡半徑r=2則所有粒子均不能射出正方形區(qū)域;由qvB二m蘭,解得B?二如m,選項(xiàng)C正確,A、4rminqaB、D錯誤。C設(shè)通電直導(dǎo)線長為L,通過的電流為I,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則直導(dǎo)線受到的安培力為F二BIL;制成圓環(huán)后，設(shè)圓環(huán)的半徑為R,則3X2nR=L，解得R=Z,故a、b連線的長度d=V2R二迴，此43n3n時(shí)圓環(huán)受到的安培力F'二Bid二便二空F,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯誤。厶3nCC點(diǎn)合磁場的方向豎直向上，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)線受到的安培力水平向右，選項(xiàng)A、B錯誤；根據(jù)牛頓第三定律可知,木板和磁鐵組成的整體受到通電導(dǎo)線對其水平向左的安培力,因此木板受到地面的摩擦力的方向水平向右，選項(xiàng)C正確,D錯誤。BC若電子水平向右運(yùn)動，在A圖中電場力水平向左，洛倫茲力豎直向下，不可能;在B圖中電子所受的電場力水平向左，洛倫茲力為零,故電子可能水平向右做勻減速直線運(yùn)動;在C圖中，電子所受電場力豎直向上，洛倫茲力豎直向下，電子可能向右做勻速直線運(yùn)動;在D圖中，電子所受電場力豎直向上，洛倫茲力豎直向上，故電子不可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動。選項(xiàng)B、C正確,A、D錯誤。BC要使小球在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動，必須滿足重力與電場力平衡，所以電場力方向豎直向上，故小球一定帶正電，選項(xiàng)A錯誤,B正確;根據(jù)mg二Eq和E=￡可得mg=-q,所以U二竺士選項(xiàng)C正確;小球ddq在兩板間的運(yùn)動時(shí)間為其做勻速圓周運(yùn)動周期的一半，即t=n^,選項(xiàng)d錯誤。qBAC由幾何知識知BC=4l,AB=5l,BD=4l,粒子運(yùn)動軌跡與BC邊相切為一臨界狀態(tài)（如圖甲），由幾何知識知sin37°=旦,得R=3l。根據(jù)qvB二mE，可以求得▼二蘭里,此為粒子從BC邊射出的最小臨界速41-R2R2m度。粒子恰能從BC邊射出的另一臨界狀態(tài)為軌跡與AC邊相切（如圖乙），由幾何知識知切點(diǎn)恰為C點(diǎn)，軌跡半徑R=4l;再根據(jù)qvB=m^2,解得v二地，此為粒子從BC邊射出的最大臨界速度，選項(xiàng)A、C正TOC\o"1-5"\h\zRm確,B錯誤。粒子從BC邊射出，速度的最小偏轉(zhuǎn)角為37°，所以最短運(yùn)動時(shí)間為t=竺_?型=竺?竺，選項(xiàng)d錯誤。min360°qB180qBACD帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，畫出運(yùn)動軌跡如圖，從a點(diǎn)射入磁場的粒子，根據(jù)幾何關(guān)系有L2+（V3L-R）2=R2，解得R=^1l,選項(xiàng)A正確;從a點(diǎn)入射的粒子，軌跡圓心在0，根據(jù)幾何關(guān)31系可知0b=V3L-2遲L二遲L,ZbOc=60°，ZaOc=120°，從a到c運(yùn)動時(shí)間t^^丁二二丄乂型二紐匹，13311360°33u09u°選項(xiàng)B錯誤；由R二叫二迴得邑二邑，選項(xiàng)C正確;另一粒子由P點(diǎn)垂直入射，在AObcqB3m2BL2中,0b/lL,Pb/lL,P與0重合，所以P點(diǎn)與a點(diǎn)的距離為創(chuàng)1l,選項(xiàng)D正確。23313二、非選擇題答案⑴加2|g（4分）（2）m>m（4分）IL21解析（1）金屬框所受安培力的合力等于其底邊所受安培力，根據(jù)平衡條件，有|m-m|g=ILB，解得21B=|^2~m1|gG仏（2）若m>m,則金屬框所受安培力的方向向下，根據(jù)左手定則可得，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向21外;反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。答案V型（4分）1：V2：V1（4分）nB解析設(shè)粒子從靜止開始到出口處運(yùn)動了n圈，粒子在出口處的速度為v,則2nqU=2mv2,qvB二山巴,粒2R子做勻速圓周運(yùn)動的周期T=^,粒子運(yùn)動的總時(shí)間t=nT,聯(lián)立以上各式，解得R=陀。粒子在加速qB\nB電場中做勻加速運(yùn)動，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由動能定理得,d內(nèi)部粒子的軌道由內(nèi)到外對應(yīng)的速度之比為1：（2：3再根據(jù)r二竺得軌跡半徑之比為1：”：仃。qB答案（1）4.0X105m/s2（2）1.2X104N（3）6.0X104A解析（1）炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運(yùn)動，有v2=2as（1分）解得a二空=4.0X105m/s2（2分）2s（2）忽略摩擦力與重力的影響,則炮彈所受的合外力為安培力,所以有F=ma（1分）解得F=1.2X104N（1分）（3）炮彈受到的安培力F=ILB（1分）解得I二_L=6.0X104A（1分）BL答案（1）-0.2m（2）見解析解析（1）粒子進(jìn)入磁場后以垂直于PM的方向從PM邊射出磁場,說明粒子射入磁場時(shí)速度方向也與PM垂直，則粒子從0點(diǎn)射出時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角a=45°（1分）粒子到達(dá)0點(diǎn)時(shí)沿y軸正方向的分速度v=vtana=2X107m/s（1分）y0設(shè)粒子在電場中沿x軸方向的位移為x,沿y軸方向的位移為y,由運(yùn)動學(xué)規(guī)律有y二冬t（1分）2x=vt（1分）0聯(lián)立解得y=0.2m,故Q點(diǎn)的縱坐標(biāo)為-0.2m（1分）（2）若該粒子恰好沒有從PN邊射出，運(yùn)動軌跡如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系有R+J2R二罟仃分）解得R=2-^2m（1分）5由Bqv=m^2,其中v二-也（1分）minRCOSa解得B=（4V2+4）X10-2T（1分）min所以磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大