人教版初中高中物理選修二第一章《安培力與洛倫茲力》經典題(含答案解析)

一、選擇題1．已知通電長直導線產生的磁場中某點的磁感應強度與電流強度I成正比，與該點到直導線的距離r成反比?，F(xiàn)有三根平行的通電長直導線A、C、O，其中A、C導線中的電流大小為I1，O導線中的電流大小為I2。與導線垂直的截面內的B點與A、C組成等腰直角三角形，O處在AC的中點，電流方向如圖，此時B處的磁感應強度為零，則下列說法正確的是（）A．2I1=I2B．I1=I2C．A導線所受的磁場力向左D．若移走O導線，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極一側吊掛一根與它垂直的導體棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標出此棒中的電流是流向紙內的，在通電的一瞬間可能產生的情況是（）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．下列關于磁場的應用，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)電機示意圖，由此可判斷極板是發(fā)電機的正極，極板是發(fā)電機的負極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部結構示意圖，當有電流流過時，線圈在磁極間產生的勻強磁場中偏轉4．如圖所示，在平面直角坐標系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強磁場，其邊界過原點O和y軸上的點a（0，L）。一質量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點射出磁場．此時速度方向與x軸正方向的夾角為60°。下列說法中正確的是（）A．電子在磁場中運動的半徑為LB．電子在磁場中運動的時間為C．電子在磁場中做圓周運動的圓心坐標為D．電子在磁場中做圓周運動的圓心坐標為5．在同一勻強磁場中，α粒子（）和質子（）做勻速圓周運動，若它們的質量和速度的乘積大小相等，則α粒子和質子（）A．運動半徑之比是2∶1B．運動周期之比是2∶1C．運動速度大小之比是4∶1D．受到的洛倫茲力之比是2∶16．一個各邊電阻相同、邊長均為L的正六邊形金屬框abcdef放置在磁感應強度大小為B、方向垂直金屬框所在平面向外的勻強磁場中。若從a、b兩端點通以如圖所示方向的電流，電流大小為I，則關于金屬框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．下列關于磁場的說法中正確的是（）A．奧斯特實驗說明了磁場可以產生電流B．電子射線由于受到垂直于它的磁場作用而偏轉，這是因為洛侖茲力對電子做功的結果C．通電導線受安培力不為零的地方一定存在磁場，通電導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點垂直y軸進入勻強磁場，如圖所示，運動中粒子經過b點，Oa＝Ob。若撤去磁場加一個與y軸平行的勻強電場，仍以v0從a點垂直y軸進入電場，粒子仍能過b點，粒子重力不計，那么電場強度E與磁感應強度B之比為（）A．v0 B． C．2v0 D．9．兩個質量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b以不同的速率從A點垂直射入一圓形勻強磁場區(qū)域，兩粒子的運動軌跡如圖所示。若不計粒子的重力，則下列說法正確的是（）A．a粒子帶正電，b粒子帶負電B．a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粒子在磁場中運動的時間較長10．一勻強磁場的磁感應強度大小為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。一束質量為m、電荷量為q（q>0）的粒子，在紙面內從c點垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率。不計粒子之間的相互作用。在磁場中運動時間最長的粒子，其運動時間為（）A． B． C． D．11．如圖所示，半徑分別為R、2R的兩個同心圓，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磁場，其余區(qū)域無磁場。一重力不計的帶正電粒子從大圓邊緣的P點沿PO方向以速度v1射入磁場，其運動軌跡所對的圓心角為120°。若將該帶電粒子從P點射入的速度大小變?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。電子隨著導體棒以速度v向右勻速運動，同時沿著導體棒以速度勻速運動。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，橫截面是圓的勻強磁場區(qū)域（紙面），其半徑為R，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外。一電荷量為－q（q>0）、質量為m的粒子自P點沿與直徑PQ成30°角的方向射入圓形磁場區(qū)域，粒子射出磁場時的運動方向與直徑PQ垂直，不計粒子的重力，則粒子的速率和在磁場中運動的時間分別為（）A．，B．，C．，D．，14．在圓形區(qū)域內，有垂直于紙面方向的勻強磁場，一束質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，對準圓心O射入勻強磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運動時間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運動時間越長的帶電粒子（）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，一根通電直導線由S極的上端平移到N極的上端的過程中，導線保持與磁鐵垂直，導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?、填空題16．實驗證明：通電長直導線周圍磁場的磁感應強度大小為，式中常量，I為電流強度，r為距導線的距離。在水平長直導線MN正下方，有一矩形線圈abcd通以逆時針方向的恒定電流，被兩根輕質絕緣細線靜止地懸掛著，如圖所示。開始時MN內不通電流，此時兩細線內的張力均為；當MN通以強度為電流時，兩細線內的張力均減小為；當MN內電流強度大小變?yōu)闀r，兩細線內的張力均增大為。則電流的大小為________A；當MN內的電流強度為時兩細線恰好同時斷裂，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，垂直進入以N板為左邊界的磁感應強度為B的勻強磁場中，半個圓周后從D處進入如圖所示的電場，PQ兩板間勻強電場的電場強度為E，PQ板長為d。則該電荷電性為____（正電、負電、無法確定），到C的速度為_____（用m，q，U表示），最后從勻強電場E中飛出的速度大小為_____（已知帶電粒子電荷量為q，質量為m，不記重力，各有界場之間互不影響）A．B．C．D．18．如圖所示，導電導軌間距，傾角，勻強磁場，垂直于導軌平面，電流為4A時導體棒恰不下滑，電流為8A時導體棒恰不上滑，則棒的質量為__________kg，棒與導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強度為1T的勻強磁場內，磁場方向垂直紙面。當線圈內通有大小為0.5A、方向如圖的電流時，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，線圈內電流大小調至1.0A時天平重新平衡，則物體的質量為_____kg。20．下圖是質譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器最后打在S板上。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為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下方有強度為B0的勻強磁場。則此粒子帶________電荷且經過速度選擇器時的速度大小為________，選擇器內磁場方向為垂直紙面________(填向外或向內)。21．如圖所示為質譜儀的原理圖，利用這種質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迚入磁感應強度為B的勻強磁場，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條質譜線，關于氫的三種同位素氕、氘、氚迚入磁場時速率最大的是_________；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、平行放置的金屬導軌，相距1m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質量m=0.2kg，棒的中點用細繩經滑輪與物體相連，物體質量M=0.3kg，棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，勻強磁場的磁感應強度B=2T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應在棒中通入____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.某大學制成了能把m=2.2g的彈體(包括金屬桿CD的質量)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磁場的磁感應強度B=________T，磁場力的最大功率P=________W(軌道摩擦不計)24．在傾角為θ的光滑斜面上，置一通有電流I、長為L、質量為m的導體棒，如圖為截面圖。要使棒靜止的斜面上，且對斜面無壓力，則所加勻強磁場的磁感應強度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，板間磁感應強度的最小值為_____.26．如下圖所示，是一種質譜儀的示意圖，從離子源S產生的正離子，經過S1和S2之間的加速電場，進入速度選擇器，P1和P2間的電場強度為E，磁感應強度為B1，離子由S3射出后進入磁感應強度為B2的勻強磁場區(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，并且磁感應強度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度E和磁感應強度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加速電場和速度選擇器以相同的速度進入磁感應強度為B2的勻強磁場。（設進入加速電場時速度為零）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)域存在磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場，一電荷量為q，質量為m的粒子沿平行于直徑AC的方向射入磁場，射入點到直徑AC的距離為磁場區(qū)域半徑的一半，粒子從D點射出磁場時的速率為v，不計粒子的重力.求：(1)粒子在磁場中運動的時間；(2)圓形區(qū)域中勻強磁場的半徑。28．如圖所示，將長為50cm，質量為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磁場中，當金屬棒中通以4A的電流時，彈簧恰好不伸長（g=10m/s2）。(1)求勻強磁場的磁感應強度大??；(2)當金屬體中通過大小為1A。方向由a到b的電流時彈簧伸長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）29．如圖所示，在xOy平面內，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有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小均為B，一帶正電的粒子從原點O處沿y軸負方向以速度v射出，粒子