第一章安培力與洛倫茲力單元自測(cè)題Word版含解析

選擇性必修二第一章安培力與洛倫茲力1.陜北至湖北地區(qū)的800kV特高壓直流輸電線路工程起始于陜北換流站，終止于武漢換流站，線路由北向南構(gòu)筑起“北電南送”的“高速路”。已知特高壓直流電流的大小為3000A，輸電線路途經(jīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、磁傾角（磁感線與水平地面的夾角）為4°的地磁場(chǎng)（），則一段長(zhǎng)度為50m、由北向南平行于地面的輸電線受地磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的安培力大小與方向分別為()N，水平向西 N，水平向東 N，水平向西 N，水平向東2.如圖所示，一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬棒用兩根絕緣的軟繩P和Q豎直懸掛，并處于垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)在金屬棒中通以大小為I、方向從a到b的電流，此時(shí)兩軟繩上的拉力均等于金屬棒重力的，已知金屬棒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g，兩軟繩上的拉力始終相同，則下列說(shuō)法正確的是()

A.金屬棒受到的安培力大小為，方向豎直向下B.磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D.若僅改變金屬棒中的電流方向，那么兩軟繩上的拉力大小均變?yōu)?.如圖,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線和兩兩等距,均通有電流中電流方向與中的相同,與中的相反,下列說(shuō)法正確的是()A.所受磁場(chǎng)作用力的方向與所在平面垂直B.所受磁場(chǎng)作用力的方向與所在平面垂直C.和單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為D.和單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為4.關(guān)于安培力和洛倫茲力，如下說(shuō)法中正確的是（）A．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定受到洛倫茲力作用B．放置在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線，一定受到安培力作用C．洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功D．安培力對(duì)通電導(dǎo)線一定不做功5.下列各圖中,運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()A. B. C. D.6.在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,粒子()和質(zhì)子()做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若它們的動(dòng)量大小相等,則粒子和質(zhì)子(

)A.運(yùn)動(dòng)半徑之比是2:1 B.運(yùn)動(dòng)周期之比是2:1

C.運(yùn)動(dòng)速度大小之比是4:1 D.受到的洛倫茲力之比是2:17.如圖所示，為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，在四分之一圓區(qū)域內(nèi)有垂直正方形平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從b點(diǎn)沿方向射入磁場(chǎng)，粒子恰好能通過(guò)c點(diǎn)，不計(jì)粒子的重力，則粒子的速度大小為()A. B. C. D.8.如圖所示，正方形容器處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一束電子從孔a垂直于磁場(chǎng)沿方向射入容器中，一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，容器處于真空中，則下列結(jié)論中正確的是()A.從兩孔射出的電子速率之比B.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比C.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比D.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的角速度之比9.如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，該質(zhì)譜儀由速度選擇器、靜電分析器和磁分析器組成。若速度選擇器中電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向垂直紙面向里,靜電分析器通道中心線為圓弧，圓弧的半徑（）為R，通道內(nèi)有均勻輻射的電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁分析器中有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶電粒子以速度v沿直線經(jīng)過(guò)速度選擇器后沿中心線通過(guò)靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn)，不計(jì)粒子重力。下列說(shuō)法正確的是()

A.速度選擇器的極板的電勢(shì)比極板的低 B.粒子的速度C.粒子的比荷為 D.兩點(diǎn)間的距離為10.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說(shuō)法中正確的是()A．增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓 B．減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．減小狹縫間的距離 D．增大D形金屬盒的半徑

答案以及解析1.答案：B解析：本題考查左手定則。在北半球，地磁場(chǎng)的水平分量由南向北，豎直分量垂直水平地面向下，由左手定則可知這段輸電線受到地磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的安培力方向水平向東，大小為，故B正確。2.答案：C解析：本題考查力的平衡條件和左手定則的應(yīng)用。金屬棒通電后兩軟繩上的拉力均等于金屬棒重力的，所以兩軟繩的總拉力大小為，由力的平衡條件可判斷出此時(shí)金屬棒受到的安培力方向豎直向下，大小為，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；左手定則可知，磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由，得磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，選項(xiàng)C正確；若僅改變金屬棒中的電流方向，則安培力的方向變?yōu)樨Q直向上，此時(shí)兩軟繩的拉力大小均為，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.答案：BC解析：因三根導(dǎo)線對(duì)稱放置,構(gòu)成等邊三角形,每根導(dǎo)線通有大小相等的電流,根據(jù)安培定則可知每根導(dǎo)線在三角形頂點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,設(shè)為.根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理可知處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于所在平面斜向上,大小為,根據(jù)左手定則可知所受磁場(chǎng)作用力的方向與所在平面平行,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;同理,處的合磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行于所在平面向右,大小為,根據(jù)左手定則可知所受磁場(chǎng)作用力的方向與所在平面垂直,選項(xiàng)B正確;根據(jù)對(duì)稱性可知,單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小相等,均為,單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小為,所以三者的大小之比為,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.4.答案：C解析：A.若粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行，不受洛倫茲力，故A錯(cuò)誤；B.若導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行，故安培力為零，故B錯(cuò)誤；C.因洛倫茲力總垂直于電荷運(yùn)動(dòng)方向，故洛倫茲力的瞬時(shí)功率為零，故洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷定不做功，故C正確；D.安培力垂直通電導(dǎo)線，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向可以與速度平行，故安培力可以做正功、負(fù)功，故D錯(cuò)誤。故選：C。5.答案：B解析：根據(jù)左手定則,A中F方向應(yīng)向上,B中F方向應(yīng)向下,故A錯(cuò)、B對(duì).C中v∥B,F=0,故C錯(cuò).D中F方向應(yīng)水平向左,D錯(cuò).6.答案：B解析：粒子與質(zhì)子質(zhì)量之比為4:1,電荷量之比為2:1,動(dòng)量大小相同,由可知速度之比為1:4,C錯(cuò)誤.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,由得,即運(yùn)動(dòng)半徑之比為1:2,A錯(cuò)誤.由得,周期之比為2:1,B正確.由可知,洛倫茲力之比為1:2,D錯(cuò)誤.7.答案：C解析：粒子沿磁場(chǎng)圓半徑方向射入磁場(chǎng)，則出射速度的反向延長(zhǎng)線一定經(jīng)過(guò)圓心，由于粒子能經(jīng)過(guò)c點(diǎn)，因此粒子出磁場(chǎng)時(shí)一定沿方向，軌跡如圖所示.由幾何關(guān)系可知，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)牛頓第二定律得，解得，故C正確.8.答案：A解析：本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有，從a孔射入，經(jīng)兩孔射出的電子的軌跡半徑分別為正方形的邊長(zhǎng)和邊長(zhǎng)，所以，A正確；由可知，電子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相同，因?yàn)?，，所以，B錯(cuò)誤；因?yàn)橄蛐募铀俣?，所以，C錯(cuò)誤；因?yàn)?，又電子運(yùn)動(dòng)的周期相同，所以,D錯(cuò)誤。9.答案：C解析：本題考查質(zhì)譜儀的工作原理。粒子在靜電分析器內(nèi)沿中心線方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子帶正電，由左手定則可判斷出粒子在速度選擇器中受到的洛倫茲力方向向上，粒子受到的電場(chǎng)力方向向下，故速度選擇器的極板的電勢(shì)比極板的高，A錯(cuò)誤；由可知，粒子的速度,B錯(cuò)誤；由和可得，粒子的比荷為，C正確；粒子在磁分析器中做圓周