高中物理《選擇性必修第二冊(cè)》課后習(xí)題 第一章測(cè)評(píng)

第一章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘,滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力,下列說(shuō)法正確的是()A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D.將垂直于磁場(chǎng)的直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角后,直角所在平面仍垂直于磁場(chǎng),則安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半2.關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力F的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向和電流I的方向之間的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是()A.F、B、I三者必須保持相互垂直B.F必須垂直B、I,但B、I可以不相互垂直C.B必須垂直F、I,但F、I可以不相互垂直D.I必須垂直F、B,但F、B可以不相互垂直3.如圖所示,表示磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用力示意圖中正確的是()4.正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)處分別有垂直于三角形平面的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有恒定電流,方向如圖所示,a、b、c三點(diǎn)分別是正三角形三邊的中點(diǎn),若A、B、C三處導(dǎo)線中的電流均為I,則a、b、c三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系為()A.a點(diǎn)最大B.b點(diǎn)最小C.c點(diǎn)最小D.b、c點(diǎn)一樣大5.如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在條形磁鐵的左上方固定一根與磁鐵垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線,當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)(磁鐵始終未動(dòng))()A.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小,且受到向左的摩擦力作用B.磁鐵對(duì)桌面的壓力減小,且受到向右的摩擦力作用C.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,且受到向右的摩擦力作用6.如圖所示為一速度選擇器,內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一束粒子流以速度v水平射入,為使粒子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)(不計(jì)重力),則磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),關(guān)于此電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向的說(shuō)法中正確的是()A.大小為BvB.大小為BvC.大小為Bv,方向向下,與粒子帶何種電荷無(wú)關(guān)D.大小為Bv,方向向上,與粒子帶何種電荷無(wú)關(guān)7.將一段通電直導(dǎo)線abc從中點(diǎn)b折成120°,分別放在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,圖甲中導(dǎo)線所在平面與磁場(chǎng)的磁感線平行,圖乙中導(dǎo)線所在平面與磁場(chǎng)的磁感線垂直,若兩圖中兩導(dǎo)線所受的安培力大小相等,則甲、乙兩圖中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比B1B2A.33 B.233 C.36二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。8.如圖所示的四幅圖中,導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度均為L(zhǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,在各導(dǎo)體棒中通有相同的電流I。則下列選項(xiàng)正確的是()A.圖甲中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為BILB.圖乙中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為BILC.圖丙中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為32D.圖丁中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為329.用如圖所示的回旋加速器來(lái)加速質(zhì)子,為了使質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍,可采用下列哪幾種方法?()A.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍B.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍C.將D形金屬盒的半徑增大為原來(lái)的2倍D.將兩D形金屬盒間的加速電壓增大為原來(lái)的4倍10.如圖所示,有一混合正離子束先后通過(guò)正交的電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ,如果這束正離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn),進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑r相同,則它們一定具有相同的()A.速度 B.質(zhì)量C.電荷量 D.比荷三、非選擇題:本題共5個(gè)小題,共54分。11.(8分)一回旋加速器,在外加磁場(chǎng)一定時(shí),可把質(zhì)子(11H)加速到v,使它獲得動(dòng)能為E(1)能把α粒子(24He)加速到的速度為(2)能使α粒子(24He)獲得的動(dòng)能為(3)加速α粒子(24He)的交變電場(chǎng)頻率與加速質(zhì)子的交變電場(chǎng)頻率之比為12.(8分)按照如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)分別接通“1、4”和“2、3”,導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)的角度不同,說(shuō)明導(dǎo)線受到的力的大小與有關(guān)。

(2)上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)方向,導(dǎo)線受力的方向(選填“改變”或“不改變”)。

(3)改變導(dǎo)線中電流的方向,導(dǎo)線受力的方向(選填“改變”或“不改變”)。

(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明:安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向之間的關(guān)系滿足。

13.(10分)一根長(zhǎng)L=0.2m的金屬棒放在傾角θ=37°的光滑斜面上,并通過(guò)I=5A的電流,電流方向如圖所示,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6T豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒恰能靜止在斜面上,則該棒的重力為多少?(sin37°=0.6)14.(12分)在真空中,半徑r=3×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,一個(gè)帶正電的粒子以初速度v0=1×106m/s從磁場(chǎng)邊界上直徑ab的一端a射入磁場(chǎng),已知該粒子的比荷qm=1×108(1)求粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。(2)若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角,求入射時(shí)v0與ab的夾角θ及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角。15.(16分)如圖甲所示的xOy平面處于變化的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間做周期性變化的圖像如圖乙所示,y軸正方向?yàn)镋的正方向,垂直于紙面向里為B的正方向。t=0時(shí)刻,帶負(fù)電粒子P(重力不計(jì))由原點(diǎn)O以速度v0沿y軸正方向射出,它恰能沿一定軌道做周期性運(yùn)動(dòng)。v0、E0和t0為已知量,圖乙中E0B0=8v0π2,在0甲乙(1)粒子P的比荷;(2)t=2t0時(shí)刻粒子P的位置坐標(biāo);(3)帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中距離原點(diǎn)O的最遠(yuǎn)距離L。答案：1.B安培力的方向始終與電流方向和磁場(chǎng)方向垂直,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;由F=BILsinθ可知,安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角時(shí),安培力的大小變?yōu)樵瓉?lái)的22,選項(xiàng)D2.B安培力F總是與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I決定的平面垂直,但B與I(即導(dǎo)線)可以垂直,也可以不垂直,通電導(dǎo)線受安培力時(shí),力F與磁場(chǎng)及導(dǎo)線都是垂直的,故A、C、D均錯(cuò),B正確。3.A由左手定則判斷,A選項(xiàng)正確;B選項(xiàng)中不受安培力;C選項(xiàng)中安培力向上;D選項(xiàng)中安培力垂直于紙面向外。4.D通電導(dǎo)線會(huì)在周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與到導(dǎo)線的距離有關(guān)。對(duì)于a點(diǎn),A導(dǎo)線和B導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,設(shè)C導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,所以a點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2;對(duì)于b點(diǎn),B導(dǎo)線和C導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,設(shè)B導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,而A導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,則此處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為4B12+B22;對(duì)于c點(diǎn),A導(dǎo)線和C導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等(均為B1),方向相同,B導(dǎo)線在此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,則此處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為4B12+B22,所以5.C根據(jù)左手定則知導(dǎo)線受磁鐵的作用力斜向左上方,故由牛頓第三定律知,導(dǎo)線對(duì)磁鐵的反作用力應(yīng)斜向右下方,則一方面使磁鐵對(duì)桌面的壓力增大,一方面使磁鐵產(chǎn)生向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),從而受到向左的摩擦力作用。6.D當(dāng)粒子所受的洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡時(shí),粒子流勻速直線通過(guò)該區(qū)域,有qvB=qE,所以E=Bv。假設(shè)粒子帶正電,則受向下的洛倫茲力,電場(chǎng)方向應(yīng)該向上。粒子帶負(fù)電時(shí),電場(chǎng)方向仍應(yīng)向上。故正確答案為D。7.B設(shè)導(dǎo)線的總長(zhǎng)為2L,通過(guò)導(dǎo)線的電流為I,題圖甲中導(dǎo)線受到的安培力大小為B1IL+B1cos60°IL=32B1IL,題圖乙中導(dǎo)線受到的安培力的大小為B2I·2Lcos30°=3B2IL,根據(jù)題意,即有32B1IL=3B2IL,則有B8.BD題圖甲中,因?qū)w棒與磁場(chǎng)平行,所以安培力為零,A錯(cuò)誤;題圖乙中,導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)垂直,則安培力的大小為F1=BIL,B正確;題圖丙中,導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)垂直,則安培力的大小為F2=BIL,C錯(cuò)誤;題圖丁中,導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)成60°角,則安培力的大小為F3=BILsin60°=32BIL,D9.AC在磁場(chǎng)中由牛頓第二定律得evB=mv2R質(zhì)子的最大動(dòng)能Ekm=12mv2②解①②式得Ekm=e要使質(zhì)子的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍,可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍或?qū)蒁形金屬盒的半徑增大為原來(lái)的2倍,故B項(xiàng)錯(cuò),A、C正確。質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān),故D項(xiàng)錯(cuò)。10.AD離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn),一定是qE=qvB,v=EB,A正確。進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同,由r=mvqB知,因v、B相同,只能是比荷相同,故D正確,B、11.答案(1)v2(2)Ek(3)1∶解析回旋加速器的最大半徑是一定的,由R=mvqB,質(zhì)子

11H的質(zhì)量和電荷量的比值即me=11,而α粒子質(zhì)量和電荷量的比值為42,即RHRH=Rα,得vα=v2,12mv所以α粒子動(dòng)能與質(zhì)子相同。帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πmqB,所以α粒子的周期是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)周期的2倍,即所加交變電場(chǎng)的周期的比為2∶1的關(guān)系,則頻率之比為112.答案(1)導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度(2)改變(3)改變(4)左手定則13.答案0.8N解析從側(cè)面對(duì)棒受力分析如圖,由左手定則可知安培力的方向水平向右,F=ILB=5×0.2×0.6N=0.6N。由平衡條件得重力mg=Ftan37°=0.814.答案(1)5×10-2m(2)37°74°解析(1)粒子射入磁場(chǎng)后,由于不計(jì)重力,洛倫茲力提供圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力,根據(jù)牛頓第二定律有qv0B=mR=mv0qB=5×10-2(2)粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)軌跡為一段半徑R=5cm的圓弧,要使偏轉(zhuǎn)角最大,就要求這段圓弧對(duì)應(yīng)的弦最長(zhǎng),即為圖形區(qū)域的直徑,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心O'在ab弦的中垂線上,如圖所示。由幾何關(guān)系可知sinθ=rR=0.6,θ=最大偏轉(zhuǎn)角β=2θ=74°。15.答案(1)4v0πE0t0(2)2+解析(1)0~t0時(shí)間內(nèi)粒子P在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)粒子所在位置的縱、橫坐標(biāo)相等時(shí),粒子在磁場(chǎng)中恰好經(jīng)過(guò)14圓周,所以粒子P第一次離x軸的最遠(yuǎn)距離等于軌道半徑R,即R=2又qv0B0=mv02代入E解得qm=4(2)設(shè)粒子P在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén),則T=2π聯(lián)立①④解得T=4t0⑤即粒子P做14圓周運(yùn)動(dòng)后磁場(chǎng)變?yōu)殡妶?chǎng),粒子以速度v0垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)t0~2t0時(shí)間內(nèi)水平位移和豎直位移分別為x