(必考題)初中高中物理選修二《安培力與洛倫茲力》測試題(答案解析)

一、選擇題如圖平面直角坐標(biāo)系的第Ⅰ象限內(nèi)有一勻強磁場垂直于紙面對里，磁感應(yīng)強度為B一mqvOy軸夾角為30的方向進(jìn)入磁場，運Ax軸的正方向一樣，不計粒子的重力，則以下推斷錯誤的選項是〔〕該粒子帶負(fù)電

tm

mvB．Ax2qBCOA經(jīng)受時間

3qB D．運動過程中粒子的速度不變以下關(guān)于磁場的應(yīng)用，正確的選項是〔 〕圖甲是用來加速帶電粒子的盤旋示意圖，要使粒子獲得的最大動能增大，可增大加速電場的電壓U圖乙是磁流體發(fā)電機示意圖，由此可推斷AB極板是發(fā)電機的負(fù)極C．圖丙是速度選擇器示意圖，不考慮重力的帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是vEBD．圖丁是磁電式電流表內(nèi)部構(gòu)造示意圖，當(dāng)有電流流過時，線圈在磁極間產(chǎn)生的勻強磁場中偏轉(zhuǎn)如下圖，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面對里的勻強磁場，P為磁場邊界上的一點。大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，在紙面內(nèi)沿各個方向以一樣速率v從P點射入磁場。這些粒子射出磁場時的位置均位于PQ圓弧上，PQ圓弧對應(yīng)的圓心角恰好為106°?！瞫in53°=0.8，cos53°=0.6〕不計粒子重力和粒子間的相互作用，則該勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為〔 〕mv 5mv

5mv

3mvqR 如下圖，水平線上方有方向垂直紙面對里、范圍足夠大的勻強磁場區(qū)域。一帶負(fù)電粒Paθ=30°vtb點射出磁場。不計粒子重力，以下說法正確的選項是〔〕ab之間的距離為粒子做圓周運動的半徑的2倍2v60°假設(shè)粒子初速度為3v，粒子經(jīng)時間3t射出磁場D．假設(shè)磁場方向垂直紙面對外，粒子經(jīng)時間5t射出磁場CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖a是某種CT機主要局部的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生局部的示意圖如圖b所示。圖b中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)整后電子束從靜止開頭沿帶箭頭的實線所示的方向前進(jìn)，打到靶上，產(chǎn)生X射線〔如圖中帶箭頭的虛線所示〕；將電子束打到靶上的點記為P點。則〔 〕NM處大M、N之間的加速電壓，電子在偏轉(zhuǎn)磁場中的運動時間變短C．偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面對外D．僅增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強度的大小可使P點右移B2l的直導(dǎo)線折成邊長相60°V形，垂直置于勻強磁場中。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強度為I的電流時，V形通電導(dǎo)線受到的安培力為〔〕方向向下CBIL

方向向右D．大小為3BILP、QI，同時外加方向垂直于薄片向上H 的勻強磁場B，在M、N間消滅電壓U ，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，U H 滿足：UH

IBKd

k為霍爾系數(shù)，d為薄片的厚度，該半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電物質(zhì)M 為自由電子，薄片的長、寬分別為a、b，關(guān)于M、N兩點電勢 、 和薄片中電子的定向移動速率v，以下選項正確的選項是〔〕M >A． ，vkI>AM N bd vkIM> N， ad<C． ，vkI<CM N bd<D． ，vkI<DM N ad盤旋由兩個銅質(zhì)D形盒構(gòu)成，其間留有空隙，原理如下圖．以下說法正確的選項是〔〕帶電粒子在D形盒內(nèi)時，被磁場不斷地加速B．交變電場的周期等于帶電粒子做圓周運動的周期C．加速電壓越大，帶電粒子獲得的最大動能越大D．可以對帶電粒子進(jìn)展無限加速1La通如下圖電流，與傳感器相連懸掛在天花板上，長直導(dǎo)體棒b固定aabFb通電時，傳感器1F顯示拉力為，則以下說法正確的選項是〔 〕F2

F、I的方向一樣，b在a處的磁感應(yīng)強度B 21 2 a b

ILbILFILF1

FI2

、I的方向一樣，b在a處的磁感應(yīng)強度B 2 1bbba 假設(shè)I I，則b受到a的安培力小于Fa DIDa

I的大小、方向關(guān)系未知，baFF1b2磁流體發(fā)電機原理如下圖，等離子體高速噴射到加有強磁場的管道內(nèi)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向A、B兩金屬板偏轉(zhuǎn)，形成直流電源對外供電．則〔 〕1b2A．僅減小兩板間的距離，發(fā)電機的電動勢將增大B．僅增加磁場磁感應(yīng)強度，發(fā)電機的電動勢將增大C．僅增加負(fù)載的阻值，發(fā)電機的輸出功率將增大D．僅增大磁流體的噴射速度，發(fā)電機的總功率將減小如下圖金屬棒MN，金屬棒中的自由電荷為電子。電子隨著導(dǎo)體棒以速度v向右勻速運動，同時沿著導(dǎo)體棒以速度u勻速運動。以下說法正確的選項是〔 〕A．電子受到的總洛倫茲力為evBB．電子受到的總洛倫茲力為euBC．非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為evBD．非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為euBAB中間有相互垂直的勻強電場和勻強磁場。A板帶正電荷，BE：磁場方向垂直紙面對里，磁感應(yīng)強度為B1。平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔OOO是平行于兩金屬板的中心線。擋板右側(cè)有垂直紙面對外的勻強磁場，磁場應(yīng)強度為B2

。CDB

M板的夾2角45OCam，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子〔不計重力〕，自O(shè)點沿OO方向進(jìn)入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運2動，并進(jìn)入勻強磁場B2

中，則能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值為〔 〕

21mE

21mEBBa BBa12 12 BBa BBaq

2112

q

2112mE mE近年來海底通信電纜越來越多，海底電纜通電后產(chǎn)生的磁場可抱負(fù)化為一無限長載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場，科學(xué)家為了檢測某一海疆中磁感應(yīng)強度的大小，利用圖中一塊長為a、H寬為b、厚為c，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的金屬霍爾元件，放在海底磁場中，當(dāng)有如下圖的恒定電流I〔電流方向和磁場方向垂直〕通過元件時，會產(chǎn)生霍爾電勢差U，通過元件參數(shù)可以求得此時海底的磁感應(yīng)強度B的大小〔地磁場較弱，可以無視〕。以下說法正確的選項是〔提示：電流I與自由電子定向移動速率v之間關(guān)系為I＝nevbc，其中e為單個電子的電荷量〕〔 〕HA．元件上外表的電勢高于下外表的電勢B．元件在單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的電子數(shù)目為n

IBceUHC．僅增大電流I時，上、下外表的電勢差減小D．其他條件肯定時，霍爾電壓越小，該處的磁感應(yīng)強度越大0U1加速后垂直電場方向進(jìn)入平行板間電場，平行板間的電壓為U U 2 1AU2加倍CU2及板間距離同時加倍

B．將板間距離加倍DU2變?yōu)樵瓉淼囊话隡N兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直于紙面對外運動，可以〔 〕以下做法都不行b、c端接在電源正極，a、d端接在電源負(fù)極a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極二、填空題hd的半導(dǎo)體材料放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的上側(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)。試驗說明，當(dāng)磁場不太強時電勢差UI和B的關(guān)系為

IBUR ，HdRH稱為霍爾系數(shù)。〔I是由電子定向流淌形成的，電子的平均定ven〕。到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢 〔填“高于”、“低于”或“等于”〕下側(cè)面A”的電勢；電子所受的洛倫茲力的大小為 ；當(dāng)導(dǎo)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 ；由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，推導(dǎo)可知霍爾系數(shù)RH= 〔用微觀量表示〕。如下圖，松軟的導(dǎo)線長0.628m，彎曲地放在光滑水平面上，兩端點固定在相距很近的a、b兩點，勻強磁場的方向豎直向下，磁感應(yīng)強度B2T，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流I5A時，穿過回路的磁通量為 Wb，導(dǎo)線中的張力為 N。如下圖，質(zhì)量為m的U型導(dǎo)線框abcd，其質(zhì)量均勻分布，ab與cd長度均為l，寬度bc為s，導(dǎo)線框置于豎直向上的勻強磁場中，可繞水平軸MN轉(zhuǎn)動，現(xiàn)給導(dǎo)線框通以MabcdN方向、電流強度為I的恒定電流，導(dǎo)線框由靜止開頭從豎直平面對紙外偏轉(zhuǎn)，在到達(dá)最大角度為的過程中，安培力對導(dǎo)線框做的功為 ；導(dǎo)線框最終靜止時與豎直平面夾角為，則勻強磁場的磁感強度B為 。CDFE是兩根長為40cm、質(zhì)量分別為60g20g的金屬棒，用兩根等長的細(xì)金屬桿〔重力不計〕連接CD和FE，形成閉合回路CDFE.用兩根絕緣細(xì)線將整個回路懸于天花板上，使兩棒保持水平并處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B1T。在回路中通以如下圖方向的電流，電流I0.5A，待穩(wěn)定后，金屬桿CE與豎直方向的夾角為 °，每根絕緣細(xì)線上的張力為 N?！仓亓铀俣萭取10m/s2〕20．M板四周的帶電粒子由靜止釋放后從M板加速運動到N板〔MNU〕，從NC飛出電場，垂直進(jìn)入以NB的勻強磁場中，半D處進(jìn)入如下圖的電場，PQE，PQd。則該電荷電性為〔正電、負(fù)電、無法確定〕，C的速度為〔m，q，U表示〕，最終從勻強電場E中飛出的速度大小為 〔帶電粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，不記重力，各有界場之間互不影響〕4qU2qE2d2A．2mU

4qUqEdB． 2mU

4qU2qE2d2C．mU

4qUqEdD．mU如圖是霍爾元件工作原理示意圖，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b，其中自由運動電荷的帶電量大小為q。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前外表對里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，測得導(dǎo)電材料上、下外表之間的電壓為U，且上外表的電勢比下外表的低。由此可得該導(dǎo)電材料的自由運動電荷為 〔填“正”或“負(fù)”〕電荷，單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)等于 。一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬度為b，厚度為d，將導(dǎo)體置于一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的方向垂直于側(cè)面，如下圖．當(dāng)在導(dǎo)體中通以圖示方向的電I時，在導(dǎo)體的上下外表間用電壓表測得的電壓為UHe，電壓表的“＋”接線柱接 (上、下〕外表，該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 ．質(zhì)子和α粒子從靜止開頭經(jīng)一樣的電勢差加速后垂直進(jìn)入同一勻強磁場作圓周運動，則這兩粒子的動能之比Ek1∶Ek2＝ ，軌道半徑之比r1∶r2＝ ，周期之比T1∶T2＝ ．如下圖，MN、PQ為水平放置的平行導(dǎo)軌，通電導(dǎo)體棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上．導(dǎo)體棒質(zhì)量為1kg，長為2m，通過的電流恒定為5A，方向如下圖，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.75，重力加速度為10m/s2．假設(shè)使導(dǎo)體棒水平向右勻速運動，要求軌道內(nèi)所加與導(dǎo)體棒ab垂直的勻強磁場最小，則磁場的方向與軌道平面的夾角是 ，相應(yīng)的磁感應(yīng)強度大小為 T．放射源中有三種不同的粒子，其中一種不帶電，另兩種分別帶正負(fù)電荷，置于磁場中，形成如圖三條軌跡，則不帶電的粒子的軌跡是 ，帶負(fù)電的粒子的軌跡是 ．如下圖，平行于紙面對右的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1T，長l1m的直導(dǎo)線中通有I1A的恒定電流，導(dǎo)線平行于紙面與B成60°夾角時，覺察其受到的安培力為零；而將導(dǎo)線垂直于紙面放置時，可測得其受到的安培力大小為2N，則該區(qū)域同時存在的另一勻強磁場的磁感應(yīng)強度B可能等于 或 ．三、解答題如下圖，等腰直角三角形abcab2l，在等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)〔包含邊界〕有垂直紙面對外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，在bc的中點O處有一粒子源，可沿與ba平行的方向放射大量速率不同的同種粒子，這些粒子帶負(fù)電，質(zhì)量為m，電荷量為q，不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用。求：這些粒子在磁場中運動的最長時間；從ab邊離開磁場abc區(qū)域的粒子速度的最大值。Lm的直導(dǎo)體I。假設(shè)勻強磁場水平向左，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，磁感應(yīng)強度B的大小為多少？假設(shè)勻強磁場垂直于斜面對下，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，磁感應(yīng)強度B的大小為多少？假設(shè)勻強磁場豎直向下，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上，磁感應(yīng)強度B的大小為多少？0xOy的第四象限有垂直紙面對里的勻強磁場，一質(zhì)量