第一章 安培力與洛倫茲力（基礎(chǔ)夯實(shí)）-高二物理人教版（2019）選擇性必修二單元鞏固檢測(cè)

第一章安培力與洛倫茲力（基礎(chǔ)夯實(shí)）——高二物理人教版（2019）選擇性必修二單元鞏固檢測(cè)一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題5分，共50分）1.如圖所示，圓形單匝線圈面積為，在該圓形線圈平面內(nèi)有一個(gè)面積為的正方形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3.0T，則穿過(guò)該圓形線圈的磁通量為()A.0.6Wb B.0.9Wb C.1.5Wb D.2.1Wb2.如圖所示，兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()A.都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng) B.以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C.以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng) D.以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)3.如圖所示的下列各圖中，表示通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力的情況，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I、磁場(chǎng)力F三者之間的方向關(guān)系不正確的是()A. B. C. D.4.三根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R互相平行、垂直紙面放置。三根導(dǎo)線中均通有大小相等且垂直紙面向里的電流，每?jī)筛鶎?dǎo)線間的距離均相等。則P、Q中點(diǎn)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)?)A.方向豎直向上 B.方向豎直向下 C.方向水平向左 D.方向水平向右5.光滑的水平面上有一個(gè)靜止的物體，某時(shí)刻一水平向右的恒定拉力作用在物體上，以向右為正方向，物體的動(dòng)能與拉力的沖量I之間的關(guān)系圖像可能正確的是()A. B.C. D.6.通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在其周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離r及電流I的關(guān)系為（k為常量）。如圖所示，豎直通電長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流I方向向上，絕緣的光滑水平面上P處有一帶正電小球從圖示位置以初速度水平向右運(yùn)動(dòng)，小球始終在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡用實(shí)線表示，若從上向下看，則小球的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是圖中的()A. B. C. D.7.電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖所示，線圈中心O處的黑點(diǎn)表示電子槍射出的電子，它的方向垂直紙面向外。當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流方向如圖所示時(shí)，電子束應(yīng)()A.向左偏轉(zhuǎn) B.向右偏轉(zhuǎn) C.向上偏轉(zhuǎn) D.向下偏轉(zhuǎn)8.質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示，大量帶正電的粒子，從容器A下方小孔飄入加速電場(chǎng)，從飛出后，經(jīng)沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到照相底片D上。則粒子打到底片時(shí)，距越遠(yuǎn)的粒子()A.速度越大 B.動(dòng)量越大 C.動(dòng)能越小 D.比荷越小9.如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60°角.現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)椋詮腁點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?)A. B. C. D.10.如圖所示，在直線邊界的上方存在垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A點(diǎn)在上?，F(xiàn)從A點(diǎn)垂直在紙面內(nèi)向上發(fā)射速度大小不同、質(zhì)量均為m、電量均為的粒子，已知，不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為()A. B. C. D.二、多項(xiàng)選擇題（本題共5小題，每小題5分，共25分）11.如圖所示，在光滑的水平桌面上，a和b是兩條固定的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，通過(guò)的電流強(qiáng)度相等.矩形線框位于兩條導(dǎo)線的正中間，通有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，在a、b產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下靜止.則a、b的電流方向可能是()A.均向左 B.均向右C.a的向左，b的向右 D.a的向右，b的向左12.如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線，長(zhǎng)，通有的恒定電流。當(dāng)導(dǎo)線與B成60°夾角時(shí)，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零。則該區(qū)域同時(shí)存在的另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能值()A. B. C.1T D.13.如圖所示，在圓心固定一個(gè)帶正電的電荷，另一個(gè)帶正電粒子在庫(kù)侖力和洛倫茲力共同作用下繞固定電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若把兩個(gè)電荷的電量都變?yōu)樵瓉?lái)3倍后，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不變、速率不變，不考慮粒子重力作用，則下列說(shuō)法中正確的是()A.正電粒子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B.正電粒子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.開始時(shí)粒子受到洛倫茲力是庫(kù)侖力的4倍 D.開始時(shí)粒子受到洛倫茲力是庫(kù)侖力的2倍14.回旋加速器的工作原理如圖所示，和是兩個(gè)相同的半圓形中空金屬盒，金屬盒的半徑為R，它們之間接交變電源，加速電壓為，兩個(gè)D形盒處于與盒面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從金屬盒的A點(diǎn)由靜止釋放，帶電粒子在回旋加速器中多次加速后最終從D形盒的邊緣射出，粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間不計(jì)，且不考慮相對(duì)論效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A.粒子射出時(shí)的動(dòng)能與加速電壓成正比B.僅增大，粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短C.粒子從D形盒的邊緣射出時(shí)的速度大小為D.交變電源的頻率為15.粒子物理研究中使用的一種球狀探測(cè)裝置橫截面的簡(jiǎn)化模型如圖所示。內(nèi)圓區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，外圓是探測(cè)器。兩個(gè)粒子先后從P點(diǎn)沿徑向射入磁場(chǎng)，粒子1沿直線通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后打在探測(cè)器上的M點(diǎn)。粒子2經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在探測(cè)器上的N點(diǎn)。裝置內(nèi)部為真空，忽略粒子重力及粒子間相互作用力。下列說(shuō)法正確的是()A.粒子2帶負(fù)電B.若減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子1有可能打在Q點(diǎn)C.若減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子2有可能打在Q點(diǎn)D.若有一粒子3以和粒子2相同的速度從P點(diǎn)射入磁場(chǎng)，恰好打在Q點(diǎn)，則粒子3比荷小于粒子2比荷三、計(jì)算題（共25分）16.（12分）如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，MN、PQ為磁場(chǎng)的邊界，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹閐。一束電荷量為e的帶電粒子以速度v垂直磁場(chǎng)邊界射入磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與磁場(chǎng)右邊界夾角為45°。不考慮電荷之間的相互作用力，求：（1）粒子的電性；（2）穿越磁場(chǎng)時(shí)的軌道半徑；（3）該粒子的質(zhì)量；（4）穿越磁場(chǎng)的時(shí)間。17.（13分）某磁防護(hù)裝置截面如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心內(nèi)外半徑分別為R、的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，外圓為絕緣薄板，板上有一小孔C。一質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子以速度從C孔沿方向射入磁場(chǎng)，恰好不進(jìn)入內(nèi)圓，粒子每次與絕緣薄板碰撞后以原速率反彈且電荷量不變。不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r；（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；（3）粒子從射入C孔到離開C孔所需的時(shí)間t。

答案以及解析1.答案：A解析：由題圖可知，線圈內(nèi)含有磁場(chǎng)的有效面積為，根據(jù)磁通量的定義，可得穿過(guò)該圓形線圈的磁通量為：，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。2.答案：C解析：同向環(huán)形電流間相互吸引，雖然兩電流大小不等，但據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間相互作用力必大小相等，加速度大小相等。故選C。3.答案：A解析：A.磁場(chǎng)向上，電流向外，根據(jù)左手定則可得，安培力的方向水平向左，A錯(cuò)誤；B.磁場(chǎng)向外，電流向上，根據(jù)左手定則可得，安培力的方向水平向右，B正確；C.磁場(chǎng)向左，電流向里，根據(jù)左手定則可得，安培力的方向豎直向上，C正確；D.磁場(chǎng)向里，電流向右上方，根據(jù)左手定則可得，安培力的方向向左上方，D正確。本題選不正確的，故選A。4.答案：C解析：用安培定則判斷通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，如圖所示直導(dǎo)線P在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)與直導(dǎo)線Q在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)方向相反，大小相等。則合磁場(chǎng)為零；而直導(dǎo)線R在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)，方向從Q指向P，即為水平向左。5.答案：C解析：對(duì)物體應(yīng)用動(dòng)量定理可得由動(dòng)能表達(dá)式根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知?jiǎng)幽芘c拉力的沖量I之間關(guān)系為一開口向上的二次函數(shù)的右半部分。故選C。6.答案：A解析：根據(jù)右手螺旋定則可知直線電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與光滑的水平面平行，根據(jù)左手定則可知，帶正電的小球受到的洛倫茲力方向始終與該水平面垂直，沿水平方向沒(méi)有分力，所以洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷不做功，由此可知小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。故選A。7.答案：D解析：根據(jù)右手螺旋定則判斷上下兩個(gè)線圈的N極均在左邊，S極均在右邊，即鐵芯中間處的磁場(chǎng)方向是水平向右的。根據(jù)左手定則判定，由里向外射出的電子流受到的洛倫茲力向下，如圖所示，故電子束向下偏轉(zhuǎn)。故選D。8.答案：D解析：D.帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的動(dòng)能，則，帶電粒子在磁場(chǎng)中，由牛頓第二定律，聯(lián)立可知距越遠(yuǎn)的粒子軌跡半徑越大，，速度越比荷越小，故D正確；A.又根據(jù)，知帶電粒子的比荷越小，速度越小，故A錯(cuò)誤；B.帶電粒子的動(dòng)量為，故無(wú)法判斷動(dòng)量大小，故B錯(cuò)誤；C.在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理可得帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的動(dòng)能為，無(wú)法判斷帶電量的大小關(guān)系，故無(wú)法判斷動(dòng)能大小，故C錯(cuò)誤。故選D。9.答案：B解析：如圖所示，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，據(jù)牛頓第二定律有，解得粒子第一次通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)時(shí)的半徑為，圓弧AC所對(duì)應(yīng)的圓心角，經(jīng)歷的時(shí)間為（T為粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期，大小為，與粒子速度大小無(wú)關(guān)）；當(dāng)粒子速度減小為后，根據(jù)可知其在磁場(chǎng)中的軌道半徑變?yōu)椋Ｗ訉腄點(diǎn)射出，根據(jù)圖中幾何關(guān)系得圓弧AD所對(duì)應(yīng)的圓心角，經(jīng)歷的時(shí)間為，由此可知B正確。10.答案：C解析：根據(jù)題意可知，當(dāng)粒子由N點(diǎn)飛出時(shí)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由幾何關(guān)系有解得由聯(lián)立解得則由牛頓第二定律有解得由幾何關(guān)系可知，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度為則粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為故選C。11.答案：CD解析：由右手螺旋定則可知，若a、b兩導(dǎo)線的電流方向相同，在矩形線框上、下邊處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，由于矩形線框上、下邊的電流方向也相反，則矩形線框上、下邊所受的安培力相同，所以不可以平衡，則要使矩形線框靜止，a、b兩導(dǎo)線的電流方向相反，故CD正確.12.答案：BCD解析：根據(jù)題意，如果通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力為零，則說(shuō)明電流方向與磁場(chǎng)方向平行，說(shuō)明該區(qū)域同時(shí)存在的另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并且與B的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿導(dǎo)線方向，如圖所示由三角形定則可知，當(dāng)與合磁場(chǎng)（通電導(dǎo)線）垂直時(shí)，具有最小值，則有則另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小滿足故選BCD。13.答案：BC解析：AB.如果粒子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則電場(chǎng)力與洛倫茲力都背向圓心，沒(méi)有力來(lái)提供向心力，所以粒子是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；CD.粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，速率為v，軌道半徑為r，中心電荷的電荷量為Q，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有，當(dāng)電量都變?yōu)樵瓉?lái)3倍后，有，聯(lián)立求得，可知開始時(shí)粒子受到洛倫茲力是庫(kù)侖力的4倍，C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。14.答案：BC解析：AC.由洛倫茲力提供向心力可得當(dāng)時(shí)，即粒子從D形盒的邊緣射出時(shí)的速度大小為粒子射出時(shí)的動(dòng)能為所以粒子射出時(shí)的動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤，C正確;B.粒子在動(dòng)加速器中每加速一次，獲得動(dòng)能為粒子在加速器中的加速次數(shù)為粒子在動(dòng)加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為則僅增大，粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短，故B正確;D.要保證粒子在回旋加速度中不斷加速，應(yīng)滿足交變電源的頻率與粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等，即交變電源的頻率為故D錯(cuò)誤。故選BC。15.答案：CD解析：A.根據(jù)左手定則，粒子2帶正電，A錯(cuò)誤；BC.根據(jù)得若減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子2的運(yùn)動(dòng)半徑增大，有可能打在Q點(diǎn)；而粒子1做直線運(yùn)動(dòng)，不帶電，不會(huì)改變運(yùn)動(dòng)軌跡，B錯(cuò)誤，C正確；D.速度相同，則粒子3的運(yùn)動(dòng)半徑更大，則粒子3比荷小于粒子2比荷，D正確。故選CD。16.答案：（1）負(fù)電（2）（3）（4）解析：（