高中物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè) 第一章 安培力與洛倫茲力 單元測(cè)試 （含答案）

第一章《安培力與洛倫茲力》單元測(cè)試一、單項(xiàng)選擇題：共12題，每題4分，共48分，每題只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意1．如圖所示，水平桌面上放一根條形磁鐵，磁鐵正中央上方吊著跟磁鐵垂直的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通入指向紙內(nèi)的電流時(shí)（）A．懸線上的拉力將不變B．懸線上的拉力將變小C．條形磁鐵對(duì)水平桌面的壓力將變大D．條形磁鐵對(duì)水平桌面的壓力將變小2．在陰極射線管中電子流方向由右向左，其下方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則電子將（）A．向上偏轉(zhuǎn)B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙里偏轉(zhuǎn)D．向紙外偏轉(zhuǎn)3．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源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(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。設(shè)D形盒半徑為R，若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f，則下列說(shuō)法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)B．加速電場(chǎng)的電壓越大，質(zhì)子被加速后的最大速度越大C．只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D．為增大質(zhì)子從磁場(chǎng)中飛出時(shí)的動(dòng)能，其它條件不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度即可4．如圖所示，實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場(chǎng)線，電場(chǎng)線與水平方向成α角，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運(yùn)動(dòng)，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．液滴一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．液滴一定帶正電C．電場(chǎng)線方向一定斜向上D．液滴有可能做勻變速直線運(yùn)5．如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩平行金屬板P、Q之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)。一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）沿垂直于磁場(chǎng)的方向噴入磁場(chǎng)。把P、Q與電阻R相連接。下列說(shuō)法正確的是（）A．Q板的電勢(shì)高于P板的電勢(shì)B．R中有由b向a方向的電流C．若只改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱，R中電流保持不變D．若只增大粒子入射速度，R中電流增大6.如圖所示，正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子從a點(diǎn)沿ad方向射入磁場(chǎng)，當(dāng)速度大小為v1時(shí)，粒子從b點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)；當(dāng)速度大小為v2時(shí)，粒子從c點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，則v1∶v2，t1∶t2分別為()A.1∶3，2∶1 B．1∶3，1∶2C．3∶1，2∶1 D．3∶1，1∶27.截面為正方形的絕緣彈性長(zhǎng)管中心有一固定長(zhǎng)直導(dǎo)線，長(zhǎng)管外表面固定著對(duì)稱分布的四根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線。若中心直導(dǎo)線通入電流I1，四根平行直導(dǎo)線均通入電流I2，I1?I2，電流方向如圖所示。下列截面圖中可能正確表示通電后長(zhǎng)管發(fā)生形變的是(C)8．如圖所示，在xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子在P點(diǎn)以與x軸正方向成60°的方向垂直磁場(chǎng)射入，并恰好垂直于y軸射出磁場(chǎng)。已知帶電粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，OP＝a，不計(jì)重力。根據(jù)上述信息可以得出()A．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡方程B．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率C．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D．該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度9．如圖所示，M、N為簡(jiǎn)化的磁流體發(fā)電機(jī)的兩個(gè)水平極板，相距d=0.2m，板間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，B=1.0T，外電路中可變負(fù)載電阻R的最大阻值為10Ω，電離氣體(含有大量的正、負(fù)帶電粒子，且不計(jì)重力)以速率v=1100m/s平行極板由左向右射入，極板間電離氣體的等效內(nèi)阻r=1Ω，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，穩(wěn)定之后，下列說(shuō)法正確的是（）A.M板電勢(shì)高于N板電勢(shì)B.該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為220VC.若閉合開(kāi)關(guān)S，流過(guò)負(fù)載電阻R的電流為22AD.若閉合開(kāi)關(guān)S，負(fù)載電阻R=10Ω時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出功率最大10．如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的帶電粒子從圓周上的M點(diǎn)沿直徑MON方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v1，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)90°；若射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)60°，不計(jì)重力，則eq\f(v1,v2)為()A．eq\f(1,2)B．eq\f(\r(,3),3)C．eq\f(\r(,3),2)D．eq\r(,3)11.如圖，在腰長(zhǎng)為L(zhǎng)的等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量均為m的甲粒子＋q和乙粒子－q分別從A、B兩點(diǎn)沿AB方向和BA方向射入磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力，則()A．乙粒子速度合適，可以從C點(diǎn)出磁場(chǎng)B．甲粒子從C點(diǎn)出磁場(chǎng)的時(shí)間為eq\f(πm,qB)C．乙粒子要從BC邊出去的最大半徑為(－1)LD．甲、乙兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間之比為2∶312.在光滑桌面上將長(zhǎng)為πL的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點(diǎn)的距離為2L，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的張力為()A．BILB．2BILC．πBILD．2πBIL二、非選擇題：共5題，共52分。其中第14題~第17題解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算時(shí)，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。13.(6分)如圖所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。設(shè)電流I是由電子定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問(wèn)題：（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面Ａ的電勢(shì)下側(cè)面Ａ’的電勢(shì)（填高于、低于或等于）。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為。

（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受的靜電力的大小為．14.(10分)電磁軌道炮工作原理如圖所示，待發(fā)射彈體可在兩平行光滑軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流I0從一條軌道流入，通過(guò)導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流出。軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝kI0。通電的彈體在軌道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同學(xué)從網(wǎng)上購(gòu)買了一個(gè)軌道炮模型，其軌道長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝50cm，平行軌道間距d＝2cm，彈體的質(zhì)量m＝2g，導(dǎo)軌中的電流I0＝10A，系數(shù)k＝0.1T/A，求：(1)彈體在軌道上運(yùn)行的加速度a的大??；(2))現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來(lái)的2倍，通過(guò)分析說(shuō)明，理論上可采用哪些辦法？(至少說(shuō)出兩種方法)15．(12分)回旋加速器的工作原理如圖甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m、電荷量為＋q，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為U0，周期T＝2πm/qB。一束該種粒子在t＝0～T/2時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零。現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)，不考慮粒子間的相互作用。求：(1)出射粒子的動(dòng)能Em；(2)粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到Em所需的總時(shí)間t0。16.(12分)如圖所示，在水平線ab的下方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，方向豎直向下，ab的上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里。磁場(chǎng)中有一內(nèi)、外半徑分別為R、eq\r(3)R的半圓環(huán)形區(qū)域，外圓與ab的交點(diǎn)分別為M、N。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子在電場(chǎng)中P點(diǎn)靜止釋放，由M進(jìn)入磁場(chǎng)，從N射出。不計(jì)粒子重力。(1)求粒子從P到M所用的時(shí)間；(2)若粒子從與P同一水平線上的Q點(diǎn)水平射出，同樣能由M進(jìn)入磁場(chǎng)，從N射出。粒子從M到N的過(guò)程中，始終在環(huán)形區(qū)域中運(yùn)動(dòng)，且所用的時(shí)間最少，求粒子在Q時(shí)速度v0的大小。17.(12分)如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的薄壁玻璃管放置在水平面上，在玻璃管的a端放置一個(gè)直徑比玻璃管直徑略小的小球，小球帶負(fù)電，電荷量為q、質(zhì)量為m．玻璃管右邊的空間存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．磁場(chǎng)的左邊界與玻璃管平行，右邊界足夠遠(yuǎn)．玻璃管和小球一起以水平速度v0垂直于左邊界向右運(yùn)動(dòng)，由于外力的作用，玻璃管進(jìn)入磁場(chǎng)后速度保持不變，經(jīng)一段時(shí)間后小球從玻璃管b端滑出．設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的電荷量保持不變，不計(jì)一切摩擦．求

（1）小球從玻璃管b端滑出時(shí)的速度；

（2）從玻璃管進(jìn)入磁場(chǎng)至小球從b端滑出的過(guò)程中，外力所做的功W1；

（3）從玻璃管進(jìn)入磁場(chǎng)至小球從b端滑出的過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)帶電小球所做的功W2．《安培力洛倫茲力》單元測(cè)試答案題號(hào)123456789101112答案DAADDACABBCA13.(1)低（2）evB(3)14.(1)100m/s2(2)