人教版初中高中物理選修二第一章《安培力與洛倫茲力》經(jīng)典題(含答案解析)

一、選擇題1．已知通電長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流強(qiáng)度I成正比，與該點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離r成反比?，F(xiàn)有三根平行的通電長直導(dǎo)線A、C、O，其中A、C導(dǎo)線中的電流大小為I1，O導(dǎo)線中的電流大小為I2。與導(dǎo)線垂直的截面內(nèi)的B點(diǎn)與A、C組成等腰直角三角形，O處在AC的中點(diǎn)，電流方向如圖，此時(shí)B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則下列說法正確的是（）A．2I1=I2B．I1=I2C．A導(dǎo)線所受的磁場力向左D．若移走O導(dǎo)線，則B處的磁場將沿BO方向2．一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠近S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)體棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是（）A．磁鐵對桌面的壓力不變 B．磁鐵對桌面的壓力增大C．磁鐵受到向右的摩擦力 D．磁鐵受到向左的摩擦力3．下列關(guān)于磁場的應(yīng)用，正確的是（）A．圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器示意圖，要使粒子獲得的最大動能增大，可增大加速電場的電壓B．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，由此可判斷極板是發(fā)電機(jī)的正極，極板是發(fā)電機(jī)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D．圖丁是磁電式電流表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)有電流流過時(shí)，線圈在磁極間產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)4．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a（0，L）。一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場．此時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60°。下列說法中正確的是（）A．電子在磁場中運(yùn)動的半徑為LB．電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為C．電子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心坐標(biāo)為D．電子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心坐標(biāo)為5．在同一勻強(qiáng)磁場中，α粒子（）和質(zhì)子（）做勻速圓周運(yùn)動，若它們的質(zhì)量和速度的乘積大小相等，則α粒子和質(zhì)子（）A．運(yùn)動半徑之比是2∶1B．運(yùn)動周期之比是2∶1C．運(yùn)動速度大小之比是4∶1D．受到的洛倫茲力之比是2∶16．一個(gè)各邊電阻相同、邊長均為L的正六邊形金屬框abcdef放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直金屬框所在平面向外的勻強(qiáng)磁場中。若從a、b兩端點(diǎn)通以如圖所示方向的電流，電流大小為I，則關(guān)于金屬框abcdef受到的安培力的判斷正確的是（）A．大小為BIL，方向垂直ab邊向左B．大小為BIL，方向垂直ab邊向右C．大小為2BIL，方向垂直ab邊向左D．大小為2BIL，方向垂直ab邊向右7．下列關(guān)于磁場的說法中正確的是（）A．奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了磁場可以產(chǎn)生電流B．電子射線由于受到垂直于它的磁場作用而偏轉(zhuǎn)，這是因?yàn)槁鍋銎澚﹄娮幼龉Φ慕Y(jié)果C．通電導(dǎo)線受安培力不為零的地方一定存在磁場，通電導(dǎo)線不受安培力的地方一定不存在磁場即D．電荷與磁場沒有相對運(yùn)動，電荷就一定不受磁場的作用力8．帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，如圖所示，運(yùn)動中粒子經(jīng)過b點(diǎn)，Oa＝Ob。若撤去磁場加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場，仍以v0從a點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入電場，粒子仍能過b點(diǎn)，粒子重力不計(jì)，那么電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比為（）A．v0 B． C．2v0 D．9．兩個(gè)質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b以不同的速率從A點(diǎn)垂直射入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，兩粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示。若不計(jì)粒子的重力，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電B．a(chǎn)粒子在磁場中所受到的洛倫茲力較小C．b粒子的動能較小D．b粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間較長10．一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率。不計(jì)粒子之間的相互作用。在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長的粒子，其運(yùn)動時(shí)間為（）A． B． C． D．11．如圖所示，半徑分別為R、2R的兩個(gè)同心圓，圓心為O，大圓和小圓之間區(qū)域有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，其余區(qū)域無磁場。一重力不計(jì)的帶正電粒子從大圓邊緣的P點(diǎn)沿PO方向以速度v1射入磁場，其運(yùn)動軌跡所對的圓心角為120°。若將該帶電粒子從P點(diǎn)射入的速度大小變?yōu)関2，不論其入射方向如何，都不可能射入小圓內(nèi)部區(qū)域，則最大為（）A． B． C． D．12．如圖所示金屬棒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(yùn)動，同時(shí)沿著導(dǎo)體棒以速度勻速運(yùn)動。下列說法正確的是（）A．電子受到的總洛倫茲力為B．電子受到的總洛倫茲力為C．非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為D．非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為13．如圖，橫截面是圓的勻強(qiáng)磁場區(qū)域（紙面），其半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。一電荷量為－q（q>0）、質(zhì)量為m的粒子自P點(diǎn)沿與直徑PQ成30°角的方向射入圓形磁場區(qū)域，粒子射出磁場時(shí)的運(yùn)動方向與直徑PQ垂直，不計(jì)粒子的重力，則粒子的速率和在磁場中運(yùn)動的時(shí)間分別為（）A．，B．，C．，D．，14．在圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子，以不同的速率，沿著相同的方向，對準(zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運(yùn)動時(shí)間越長的帶電粒子（）A．速率一定越小 B．速率一定越大C．在磁場中通過的路程越長 D．在磁場中的周期一定越大15．如圖所示，條形磁鐵放在桌面上，一根通電直導(dǎo)線由S極的上端平移到N極的上端的過程中，導(dǎo)線保持與磁鐵垂直，導(dǎo)線的通電方向如圖所示，則此過程中磁鐵受到的摩擦力（磁鐵保持靜止）（）A．為零B．方向由向左變?yōu)橄蛴褻．方向保持不變D．方向由向右變?yōu)橄蜃蠖⑻羁疹}16．實(shí)驗(yàn)證明：通電長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，式中常量，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長直導(dǎo)線MN正下方，有一矩形線圈abcd通以逆時(shí)針方向的恒定電流，被兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛著，如圖所示。開始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為；當(dāng)MN通以強(qiáng)度為電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為；當(dāng)MN內(nèi)電流強(qiáng)度大小變?yōu)闀r(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均增大為。則電流的大小為________A；當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為時(shí)兩細(xì)線恰好同時(shí)斷裂，則在此斷裂的瞬間線圈的加速度大小為________g。（g為重力加速度）17．M板附近的帶電粒子由靜止釋放后從M板加速運(yùn)動到N板（MN板間電壓為U），從N板上的小孔C飛出電場，垂直進(jìn)入以N板為左邊界的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，半個(gè)圓周后從D處進(jìn)入如圖所示的電場，PQ兩板間勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E，PQ板長為d。則該電荷電性為____（正電、負(fù)電、無法確定），到C的速度為_____（用m，q，U表示），最后從勻強(qiáng)電場E中飛出的速度大小為_____（已知帶電粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，不記重力，各有界場之間互不影響）A．B．C．D．18．如圖所示，導(dǎo)電導(dǎo)軌間距，傾角，勻強(qiáng)磁場，垂直于導(dǎo)軌平面，電流為4A時(shí)導(dǎo)體棒恰不下滑，電流為8A時(shí)導(dǎo)體棒恰不上滑，則棒的質(zhì)量為__________kg，棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力大小_________N．19．如圖，在本來水平平衡的等臂天平的右盤下掛一矩形線圈，線圈的水平邊長為0.1m，匝數(shù)為25匝。線圈的下邊處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁場方向垂直紙面。當(dāng)線圈內(nèi)通有大小為0.5A、方向如圖的電流時(shí)，天平恰好重新水平平衡，則磁場方向垂直紙面向_____（選填“里”或“外”）；現(xiàn)在左盤放一物體后，線圈內(nèi)電流大小調(diào)至1.0A時(shí)天平重新平衡，則物體的質(zhì)量為_____kg。20．下圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器最后打在S板上。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場。則此粒子帶________電荷且經(jīng)過速度選擇器時(shí)的速度大小為________，選擇器內(nèi)磁場方向?yàn)榇怪奔埫鎋_______(填向外或向內(nèi))。21．如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖，利用這種質(zhì)譜儀可以對氫元素的各種同位素迚行測量。從容器A下方的小孔S1迚入加速電壓為U的加速電場，可以認(rèn)為從容器出來的粒子初速度為零，粒子被加速后從小孔S2迚入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條質(zhì)譜線，關(guān)于氫的三種同位素氕、氘、氚迚入磁場時(shí)速率最大的是_________；三條譜線中a是粒子形成的_________。（填“氕”、“氘”或“氚”）22．如圖所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量m=0.2kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體質(zhì)量M=0.3kg，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入____A的電流，方向__________。23．電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示.某大學(xué)制成了能把m=2.2g的彈體(包括金屬桿CD的質(zhì)量)加速到v=10km／s的電磁炮.若軌道寬l=2m，長s=100m，通過的電流為I=10A，則軌道間所加的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=________T，磁場力的最大功率P=________W(軌道摩擦不計(jì))24．在傾角為θ的光滑斜面上，置一通有電流I、長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖為截面圖。要使棒靜止的斜面上，且對斜面無壓力，則所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是，方向是。25．兩塊長5d、相距d的水平平行金屬板，板間有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場.一大群電子從平行于板面的方向、以相等大小的速度v從左端各處飛入（圖）.為了不使任何電子飛出，板間磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為_____.26．如下圖所示，是一種質(zhì)譜儀的示意圖，從離子源S產(chǎn)生的正離子，經(jīng)過S1和S2之間的加速電場，進(jìn)入速度選擇器，P1和P2間的電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，離子由S3射出后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，由于各種離子軌跡半徑R不同，而分別射到底片上不同的位置，形成譜線。(1)若已知S1S2間加速電壓為U，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度B2半徑R也是已知的，則離子的比荷__________。(2)若已知速度選擇器中的電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B1，R和B2也知道，則離子的比荷為________。(3)要使氫的同位素氘和氚經(jīng)加速電場和速度選擇器以相同的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場。（設(shè)進(jìn)入加速電場時(shí)速度為零）A．若保持速度選擇器的E和B1不變，則加速電場S1S2間的電壓比應(yīng)為______。B．它們譜線位置到狹縫S3間距離之比為____________。三、解答題27．如圖所示，圓形區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一電荷量為q，質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑AC的方向射入磁場，射入點(diǎn)到直徑AC的距離為磁場區(qū)域半徑的一半，粒子從D點(diǎn)射出磁場時(shí)的速率為v，不計(jì)粒子的重力.求：(1)粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間；(2)圓形區(qū)域中勻強(qiáng)磁場的半徑。28．如圖所示，將長為50cm，質(zhì)量為1kg的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相間的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，置于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)金屬棒中通以4A的電流時(shí)，彈簧恰好不伸長（g=10m/s2）。(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；(2)當(dāng)金屬體中通過大小為1A。方向由a到b的電流時(shí)彈簧伸長3cm；如果電流方向由b到a，而電流大小不變，求彈簧的形變量。（彈簧始終在彈性限度內(nèi)）29．如圖所示，在xOy平面內(nèi)，OP與x軸正方向的夾角為30°。直線OP與y軸正方向之間及第四象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，一帶正電的粒子從原點(diǎn)O處沿y軸負(fù)方向以速度v射出，粒子