1、粤教版选择性必修第二册练习题第一章磁场21、安培力 安培力的应用22、洛伦兹力73、洛伦兹力与现代技术13章末综合检测21第二章 电磁感应301、带电粒子在磁场、复合场中的运动302、感应电流的方向383、法拉第电磁感应定律 电磁感应规律的应用444、法拉第电磁感应定律的综合应用515、互感和自感586、涡流现象及其应用63章末综合检测68第三章 交变电流771、认识交变电流772、描述交变电流的物理量823、变压器884、变压器的综合应用945、远距离输电100章末综合检测106第四章电磁振荡电磁波1151、电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论1152、电磁波的发射、传播和接收 电磁波谱120第五章
2、 传感器1251、传感器及其工作原理 传感器的应用1252、用传感器制作自动控制装置130章末综合检测135模块综合检测142第一章磁场1、安培力 安培力的应用1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项A错误，B正确；安培力的大小FIlBsin 与直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，
3、若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为原来的一半；若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的，因此安培力大小不一定是原来的一半，选项D错误。219世纪20年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地磁场是由绕地球的环形电流引起的。则该假设中的电流方向是(注：磁子午线是地磁场N极与S极在地球表面的连线)()A由西向东垂直磁子午线B由东向西垂直磁子午线C由南向北沿磁子午线D由赤道向两极沿磁子午线解析：选B地磁场的N极在地理南极附近，根据安培定则，大拇指指向地磁场
4、的N极，则四指的绕向即为电流的方向，即安培假设中的电流方向应该是由东向西垂直磁子午线，故B正确。3.如图所示，通以恒定电流I的导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是()A变小B不变C变大 D不能确定解析：选B当MN在原位置时，安培力的大小为FBIL，当MN绕M端旋转时，其大小仍是BIL，故安培力的大小是不变的，选项B正确。4(2021广州高二检测)如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是()A竖直向上 B竖直向下C水平向左 D水平向右解析：选A在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入
5、，由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向竖直向上，选项A正确。5.(2021广东高考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是()解析：选C因I1I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线I2要受到
6、I1排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如选项C所示。6如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则()A该磁场是匀强磁场B线圈平面总与磁场方向垂直C线圈将逆时针转动D线圈将顺时针转动解析：选D该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场的磁感线应该是一系列方向相同的平行的直线，故A错误；由题图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故B错误；由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，故线圈将顺时针转动，故C错误，D正确。7将一段通电直导线abc从中点b折成120，分别放在图甲、乙
7、所示的匀强磁场中，导线中电流大小保持不变。图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比为()A. B.C. D.解析：选B设导线的总长为2l，通过导线的电流为I，题图甲中导线受到的安培力大小为B1IlB1cos 60IlB1Il；题图乙中导线受到的安培力的大小为2B2Ilcos 30B2Il，根据题意有B2IlB1Il，则有，B正确。8.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1。现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如
8、图所示，当加上电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是()AF1F2 BF1F2C弹簧长度将变长 D弹簧长度将不变解析：选A选通电导线为研究对象，根据左手定则判断可知，通电导线所受安培力方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律分析得知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，则磁铁将向左运动，弹簧被压缩，所以长度将变短，故C、D错误；由于磁铁受到的安培力方向斜向左上方，对台秤的压力减小，则F1F2，故A正确，B错误。9.如图所示， 在与水平方向夹角为60的光滑金属导轨间有一电源， 在相距1 m的平行导轨上放一质量为m0.3 kg的金属棒ab, 通以从ba、I3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静
9、止(g10 m/s2)。求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力的大小。解析：(1)金属棒ab静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则有mgsin 60BILcos 60，解得B T1.73 T。(2)根据平衡条件及牛顿第三定律得，金属棒ab对导轨的压力为：FNFN N6 N。答案：(1)1.73 T(2)6 N10电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示，两相距很近的通电平行线圈和，线圈固定，线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是()A当天平示数为负时，两线圈电流方向相同B当天平示数为正时，两线圈电流方向相同C线圈对线圈的作用
10、力大于线圈对线圈的作用力D线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力解析：选A装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆，当线圈中通有同向电流时互相吸引，通有异向电流时互相排斥，故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引，所以为同向电流，A正确，B错误；根据牛顿第三定律可知线圈对线圈的作用力等于线圈对线圈的作用力，C错误；由相互作用力的特点知，线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力，不是一对相互作用力，D错误。11.电磁炮是一种新式武器，其工作原理如图所示。当水平放置的两光滑平行导轨接入电源时，强电流从一导轨流出，经滑块(炮弹)从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁感应强度大小与电流成正
11、比。通有电流的炮弹在安培力的作用下加速一段距离后，会以很大的动能射出。关于电磁炮，下列说法正确的是(不考虑滑块移动产生的电动势)()A当平行导轨通有如图所示的电流时，导轨间的磁场方向竖直向下B当回路中电流一定时，炮弹将做匀加速直线运动C若只将电流增大到原来的2倍，则炮弹射出的动能也会增大到原来的2倍D若只将导轨长度增大到原来的2倍，则炮弹射出的动能会增大到原来的4倍解析：选B当平行导轨通有题图所示的电流时，根据安培定则可知导轨间的磁场方向竖直向上，A错误；当回路中电流一定时，根据牛顿第二定律可得F安BILma，解得炮弹加速度a，所以炮弹将做匀加速直线运动，B正确；若只将电流增大到原来的2倍，磁
12、感应强度也变为原来的2倍，则安培力增大到原来的4倍，根据动能定理F安xEk0，可得炮弹射出时的动能也会增大到原来的4倍，C错误；若只将导轨长度x增大到原来的2倍，根据动能定理F安xEk0，可得炮弹射出时的动能也会增大到原来的2倍，D错误。12(2021珠海高二检测)如图所示为一电流表的原理示意图。质量为m的匀质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连，绝缘弹簧的劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的示数，MN的长度大于。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当
13、MN中有电流通过时，指针示数可表示电流的大小。重力加速度为g。(1)当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为多少？(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k2.0 N/m，0.20 m，0.05 m，B0.20 T，则此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)在(3)的条件下，若将量程扩大为原来的2倍，磁感应强度应变为多大？解析：(1)设电流表示数为零时，弹簧的伸长量为x，则有mgkx，解得x。(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，由左手定则分析知，M端应接电源正极。(3)设电流表满偏时通过MN的电流为Imax，则有BIma
14、xmgk(x)联立并代入数据解得Imax2.5 A，故电流表的量程为02.5 A。(4)设量程扩大后，磁感应强度为B，则有2BImaxmgk(x)解得B0.1 T。答案：(1)(2)M端(3)02.5 A(4)0.1 T2、洛伦兹力1(多选)下列说法中正确的是()A运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B运动电荷受到的洛伦兹力方向既与其运动方向垂直，又与磁感线方向垂直C带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力大小一定不变D洛伦兹力对运动电荷不做功解析：选BD运动电荷的速度方向跟磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，故A错误；由左手定则可知洛伦兹力垂直于速度方向与磁场方向所决定的
15、平面，故B正确；带电荷量为q的电荷，在磁场中受到的洛伦兹力为fqvBsin ，运动速度不变，若B的大小或发生变化，则电荷所受洛伦兹力大小发生变化，故C错误；洛伦兹力只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小，对运动电荷不做功，故D正确。2关于静电力、安培力与洛伦兹力，下列说法正确的是()A电荷放入静电场中一定会受静电力，静电力的方向与该处电场强度的方向相同B通电导线放入磁场中一定受安培力，安培力的方向与该处磁场方向垂直C电荷放入磁场中就会受到洛伦兹力，洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直D当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，方向与磁场方向垂直解析：选D电荷放入静电场中一定会受静电力
16、，正电荷受到的静电力的方向与该处电场强度的方向相同，负电荷受到的静电力的方向与该处电场强度的方向相反，故A错误；通电导线放入磁场中不一定受安培力，例如电流方向与磁场方向平行时不受安培力，故B错误；静止的电荷放入磁场中不受洛伦兹力，运动电荷的速度方向与磁感线平行时也不受洛伦兹力，故C错误；当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，即fqvB，方向与磁场方向垂直，故D正确。3.在磁场中有如图所示的甲、乙两个运动电荷，甲运动方向与磁场方向垂直，乙运动方向与磁场方向平行，则()A甲、乙都受洛伦兹力作用B甲、乙都不受洛伦兹力作用C只有甲受洛伦兹力作用D只有乙受洛伦兹力作用解析：选C电荷在磁场中
17、运动，当电荷速度方向与磁场方向平行时，电荷所受洛伦兹力为零，当电荷速度方向与磁场方向垂直时，电荷所受洛伦兹力最大，故只有甲电荷受洛伦兹力作用，选项C正确。4(多选)如图所示，一阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的运动轨迹向下弯曲，则()A导线中的电流方向为从A到BB导线中的电流方向为从B到AC要使电子束的径迹向上弯曲，可以通过改变AB中的电流方向来实现D电子束的运动轨迹与AB中的电流方向无关解析：选BC电子在通电直导线产生的磁场中运动，无论直导线中的电流方向如何，电子的运动方向都和磁感应强度的方向垂直。根据左手定则，由于是负电荷，四指应指向左方，根据电子
18、的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里。根据安培定则，导线中的电流方向为从B到A。如果导线中的电流反向，则其产生的磁场方向也相反，会影响到电子的偏转方向，故选项B、C正确，A、D错误。5.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则()A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变解析：选A由右手螺旋定则判断通电直导线产生的磁场在电子一侧的方向垂直纸面向里，再由左手定则判断电子在该磁场中受洛伦兹力方向向右，故电子向右偏转，洛伦兹力不做功，即电子速率不变，选项A正确。6.在
19、长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图所示电流的方向周期性改变)，并沿着其中心轴线OO的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间运动的情况是()A匀速直线运动B来回往复运动C变速直线运动 D曲线运动解析：选A通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行，故电子进入螺线管后不受洛伦兹力，应做匀速直线运动。7如图，一束负离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及相互作用力)()AE向上，B向上 BE向下，B向下CE向上，B向下 DE向下，B向上解析：选A
20、由题意可知，负离子在电场中受力应向下，故电场方向应向上；而负离子在磁场作用下向左偏转，故说明洛伦兹力向左，由左手定则可知，B应向上，故A正确。8(多选)如图甲所示，某空间存在着足够大的匀强磁场，磁场沿水平方向。磁场中有A、B两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上。物块A带正电荷，物块B不带电且表面绝缘。在t0时刻，水平恒力F作用在物块B上，物块A、B由静止开始做加速度相同的运动。在物块A、B一起运动的过程中，图乙反映的可能是()A物块A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系B物块A对物块B的摩擦力大小随时间t变化的关系C物块A对物块B的压力大小随时间t变化的关系D物块B对地面压力大小随时间t变化的关
21、系解析：选CD物块A受到的洛伦兹力F洛qvBqBat，t0时，F洛0，选项A错误；物块A对B的摩擦力大小fmAa，所以f随时间t的变化保持不变，选项B错误；A对B的压力FNAmAgqvBmAgqBat，选项C正确；B对地面的压力FNB(mAmB)gqBat，选项D正确。9.如图所示，质量为m的带正电荷小球能沿着绝缘墙面竖直下滑，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。若小球带电荷量为q，球与墙面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则小球下滑的最大速度和最大加速度分别是多少？解析：当小球刚开始下滑时有最大加速度，即ag，当小球的加速度为0时有最大速度，即mgF洛，F洛qvB，解得v。答案：
22、g10.显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由b点逐渐移动到a点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()解析：选C高速电子流打在荧光屏上的位置由b点逐渐移动到a点，根据左手定则可知，磁场的方向开始时垂直纸面向里，方向为正，且逐渐减弱，后来电子又向上偏转，磁场方向垂直纸面向外，方向为负，且逐渐增强，故C项正确。11(2021茂名高二检测)如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电荷绝缘物块位于高度略大于物块高度的水平宽敞绝缘隧道中，隧道足
23、够长，物块上、下表面与隧道上、下表面间的动摩擦因数均为，整个空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。现给物块水平向右的初速度v0，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，则物块()A一定做匀速直线运动B一定做减速运动C可能先减速后匀速运动 D可能加速运动解析：选C根据左手定则可知物块受到的洛伦兹力方向向上，如果洛伦兹力等于重力，则物块做匀速直线运动；如果洛伦兹力小于重力，物块与隧道下表面间存在摩擦力，物块做减速运动；如果洛伦兹力大于重力，物块与隧道上表面间存在摩擦力，做减速运动，当减速到洛伦兹力等于重力时做匀速运动，故选项C正确。12(多选)如图所示，绝缘容器内部为长方体空腔，容器内盛有Na
24、Cl的水溶液，容器上、下端装有铂电极A和C，置于与容器表面垂直的匀强磁场中，开关K闭合前容器两侧P、Q两管中液面等高，闭合开关后()AM处钠离子浓度大于N处钠离子浓度BN处电势高于M处电势CM处电势高于N处电势DP管中液面高于Q管中液面解析：选AD根据左手定则可知，钠离子在洛伦兹力作用下，向M处偏转，因此M处钠离子浓度大于N处钠离子浓度，故A正确；依据正离子的定向移动方向与电流方向相同，而负离子移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知，正、负离子均偏向同一方向，因此M、N两处电势相等，故B、C错误；当开关闭合时，液体中有从A到C方向的电流，根据左手定则可知，液体将受到指向M的安培力作用，因此P
25、端的液面将比Q端的高，故D正确。13如图所示，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，幸好由于地磁场的存在而改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面上生命的危害。已知北京上空某处由南指向北的磁感应强度为1.2104 T，如果有一速率v5.0105 m/s、电荷量q1.61019 C的质子竖直向下运动穿过此处的地磁场。(1)此时该质子受到的洛伦兹力是多大？向哪个方向偏转？(2)在地球两极处地磁场方向可近似认为垂直于地面，在赤道处地磁场方向可近似认为由地理南极指向地理北极。那么，地球两极处和赤道处相比，哪个区域地磁场对高能带电粒子的阻挡效果更好？为什么？解
26、析：(1)已知质子运动方向与地磁场方向垂直，根据洛伦兹力计算公式，得FqvB1.610195.01051.2104 N9.61018 N。根据左手定则可知，质子受到的洛伦兹力由西向东，因此质子向东偏转。(2)赤道处阻挡效果更好。由于地球两极处地磁场可近似认为垂直于地面，因此带电粒子的运动方向与两极处的地磁场方向平行，在地球两极处不受洛伦兹力，该区域地磁场对宇宙射线的阻挡效果较弱。而在赤道处，地磁场的方向由地理南极指向地理北极，带电粒子运动方向与地磁场方向垂直，带电粒子受到了洛伦兹力的作用而偏转，所以该区域地磁场对宇宙射线的阻挡效果更好。答案：(1)9.61018 N向东偏转(2)见解析3、洛伦
27、兹力与现代技术1如图所示是速度选择器的原理图，已知电场强度为E、磁感应强度为B并相互垂直分布，某一带电粒子(重力不计)沿图中虚线水平通过。则该带电粒子()A一定带正电荷B速度大小为C可能沿QP方向运动D若沿PQ方向运动的速度大于，将一定向下极板偏转解析：选B粒子从左射入时，不论带正电荷还是负电荷，电场力大小为qE，洛伦兹力大小为FqvBqE，两个力平衡，可得速度v，粒子做匀速直线运动，故A错误，B正确；此粒子从右端沿虚线方向进入时，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，故C错误；若速度v，则粒子受到的洛伦兹力大于电场力，使粒子偏转，只有当粒子带负电荷时粒子向下偏转，故D错误。2.质量和电
28、荷量都相等的带电粒子P和Q(均不计重力)，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()A粒子P带正电，粒子Q带负电B粒子P在磁场中运动的速率大于Q的速率C洛伦兹力对粒子P做负功、对粒子Q做正功D粒子P在磁场中运动的时间大于粒子Q运动的时间解析：选B由左手定则知P带负电，Q带正电，A错误；由qvBm得R，可见速率大的粒子做圆周运动的半径较大，故P的速率大于Q的速率，B正确；洛伦兹力的方向与粒子瞬时速度的方向总是垂直，故洛伦兹力不做功，C错误；粒子做圆周运动的周期T，可见周期与粒子的运动速率无关，两粒子做圆周运动的周期相等，又两粒子转过的圆心角相等，故P的运动
29、时间等于Q的运动时间，D错误。3.如图所示，一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域，不计离子的重力，则在速度选择器中沿直线运动，且在匀强磁场中偏转半径又相等的离子具有相同的()A电荷量和质量B质量和动能C速度和比荷 D速度和质量解析：选C在速度选择器中，离子不偏转，说明离子受力平衡，在速度选择器中，离子受电场力和洛伦兹力，则qvB1qE，得v，可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁场的区域时，偏转半径相等，由r和v，可知这些正离子具有相同的比荷。故选项C正确。4如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源
30、相连。下列说法正确的是()A粒子从磁场中获得能量B粒子被电场加速后，运动越来越快，走过半圆的时间越来越短CD形盒的半径R越大，粒子离开回旋加速器时最大动能越小D粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为解析：选D带电粒子从电场中获得能量，不是从磁场中，故A错误；根据周期公式T，走过半圆所用时间t，与速率无关，故B错误；根据半径公式r知，v，则粒子的最大动能Ekmv2，与加速的电压无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关，D形盒的半径R越大，粒子加速所能获得的最大动能越大，故C错误；只有电场力做功，粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后的动能之比是23，所以速度之比是，根据r得，轨道半径
31、之比为，故D正确。5.质谱仪是一种测定带电粒子比荷和分析同位素的重要仪器。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是边界与直线MN相切，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且lGFR。则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)()A.B.C. D.解析：选C设粒子被加速后获得的速度为v，由动能定理有qUmv2，据题意，画出粒子偏转磁场中的运动轨迹如图所示(若粒子带正电)，由几何关系知，粒子在磁场中做匀速圆周运动
32、的轨道半径r，又qvBm，可求，选项C正确。6.如图，半径为d的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场垂直圆所在的平面。一带电荷量为q、质量为m的带电粒子从圆周上a点对准圆心O点射入磁场，从b点射出，若60，则带电粒子射入磁场时的速度大小为()A. B.C. D.解析：选B如图所示，根据几何知识可知，粒子运动的轨迹半径为rdtan 60d，因为粒子受到的洛伦兹力提供向心力，有qvBm，所以粒子射入磁场时的速度大小为v，选项B正确。7(多选)带电量相同，质量不同的粒子从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零。然后经过S2沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场
33、中，最后打在照相底片D上，如图所示。运动过程中粒子之间的相互作用忽略不计，下列说法正确的是()A这些粒子经过S2时的动能相同B这些粒子经过S2时的速率相同C这些粒子在磁场中运动的轨道半径与质量成正比D这些粒子在磁场中运动的时间与质量成正比解析：选AD带电粒子在电场中加速，由动能定理得：qUmv2，解得经过S2时的速率为v ，经过S2时的动能为EkqU，可知这些粒子经过S2时的速率不一定相同，但动能一定相等，故A正确，B错误；粒子在磁场中运动的轨道半径为r ，这些粒子在磁场中运动的轨迹圆半径与成正比，故C错误；粒子在磁场中运动的时间为tT，所以这些粒子在磁场中运动的时间与质量成正比，故D正确。8
34、.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核(13H)和粒子(24He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有()A加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最
35、大动能也较小D加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大解析：选B带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据T，因氚核(13H)的质量与电荷量的比值大于粒子(24He)，所以氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交流电源的周期较大。根据qvBm得，最大速度v，则最大动能Ekmmv2，已知氚核的质量是粒子的，氚核的电荷量是粒子的，则氚核的最大动能是粒子的，即氚核的最大动能较小。故B正确。9.如图所示，空间存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为B的正方形匀强磁场区域，一电荷量为q的粒子(不计重力)从A点沿AB方向以速度v射入磁场，粒子从BC边上的E点离开磁场，且AE2BE2d。求：
36、(1)磁场的方向；(2)带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间。解析：(1)粒子沿圆弧AE运动，根据左手定则，从带电粒子所受洛伦兹力的方向可判断出磁场的方向垂直纸面向里。(2)如图所示，连接AE，作线段AE的中垂线，交AD的延长线于O点，O即为圆心，为弦切角，因AE2BE2d，所以30；为圆弧轨迹的圆心角，260。AOE为等边三角形，R2d，由qvBm得，m；T，所以粒子在磁场区域的运动时间t。答案：(1)垂直纸面向里(2)10.质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。某质谱仪的原理图如图所示，速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B1，偏转磁场(匀强磁场)
37、的磁感应强度大小为B2。一电荷量为q的粒子在加速电场中由静止加速后进入速度选择器，恰好能从速度选择器进入偏转磁场做半径为R的匀速圆周运动。粒子重力不计，空气阻力不计。该粒子的质量为()A. B.C. D.解析：选A在速度选择器中做匀速直线运动的粒子能进入偏转磁场，由平衡条件得qvB1qE，粒子速度v，粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得qvB2m，解得m，选项A正确。11如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频交流电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带
38、电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是()A在Ekt图像中应有t4t3t3t2t2t1B加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大C粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积解析：选D带电粒子在匀强磁场中的回旋周期与速度大小无关，因此在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1，A错误；加速电压越小，粒子加速次数就越多，由粒子做圆周运动的半径r可知Ek，即粒子获得的最大动能决定于D形盒的半径，与加速电压和加速次数无关，故D形盒的面积增加时半径增大，粒子的最大动能增大，故B、C错误，D正确。12.如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上
39、，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E。从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束。则下列判断正确的是()A这三束正离子的速度一定不相同B这三束正离子的质量一定不相同C这三束正离子的电荷量一定不相同D这三束正离子的比荷一定不相同解析：选D带电粒子在金属板中做直线运动，受力平衡qvBEq，v，表明带电粒子的速度一定相等，而正离子的带电荷量、质量的关系均无法确定；在磁场中R，由于带电粒子的速度大小和磁场的磁感应强度相同，而运动半径不同，所以比荷一
40、定不同，D项正确。13质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示。已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计。(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)；(2)求匀强磁场的磁感应强度B。解析：(1)作出粒子经过电场和磁场的运动轨迹图如图所示。(2)设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，由动能定理得：qUmv2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：qvBm由几何关系得：r2(rL)2d2联立式解得：B 。答案：(1
41、)见解析图(2) 章末综合检测(本试卷满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1(2021年1月新高考8省联考湖北卷)一长为L的直导线置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导线中的电流为I。下列说法正确的是()A通电直导线受到安培力的大小为ILBB无论通电直导线如何放置，它都将受到安培力C通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面D安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，所以安培力对通电直导线不做功解析：选C只有当通电直导线与磁场方向垂直时，通电直导线受到安培力的大小才等于ILB，选项A错误；
42、当通电导线与磁场方向平行时，它不受安培力，选项B错误；通电直导线所受安培力的方向垂直于磁感应强度方向和电流方向构成的平面，选项C正确；安培力是载流子受到的洛伦兹力的宏观表现，安培力对通电直导线能做功，选项D错误。2(2021浙江6月选考改编)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80 A和100 A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法错误的是()A两导线受到的安培力Fb125FaB导线所受的安培力可以用FILB计算C移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变D在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置解析：选
43、A两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A错误；导线所受的安培力可以用FILB计算，因为磁场与导线垂直，故B正确；移走导线b前，b的电流较大，则p点磁场方向与导线b产生磁场方向同向，方向垂直纸面向里，移走导线b后，p点磁场方向与导线a产生磁场方向相同，方向垂直纸面向外，故C正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D正确。3.如图所示，图中曲线为两段完全相同的六分之一圆弧连接而成的金属线框(金属线框处于纸面内)，每段圆弧的长度均为L，固定于垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场中。若给金属线框通以由A到C、大小
44、为I的恒定电流，则金属线框所受安培力的大小和方向为()AILB，垂直于AC向左B2ILB，垂直于AC向右C.，垂直于AC向左 D.，垂直于AC向左解析：选D弧长为L，圆心角为，则弦长：AC，即计算金属线框所受安培力时的有效长度。所以线框所受到的安培力：FBIAC，由左手定则可知，线框受到的安培力方向为垂直于AC向左，故D正确，A、B、C错误。4.(2021杭州高二检测)如图为一台直流电动机的简化示意图。已知转子为n匝、长L、宽d的矩形线圈，匀强磁场的磁感应强度为B。当线圈中通有恒定电流I，转子绕线圈平面内垂直于磁场的轴，由图示位置顺时针(从a看向b)转过角时，转动过程中线圈平面与磁场方向始终平
45、行，转子的ab边受到的安培力大小为()AnBILsin BnBILcos CnBId DnBIL解析：选D转动过程中线圈平面与磁场方向始终平行，根据安培力公式可得转子的ab边所受的安培力大小FnBIL，选项D正确。5.在城市建设施工中，经常需要确定地下水平金属直管的位置，某实验小组设计了一种粗测装置，如图所示。图中ab为金属导体细直棒，用两根等长绝缘细软丝线悬挂在铝质水平框形支架上方点O的力传感器上，传感器在丝线的拉动下可绕竖直转轴自由旋转，支架底座为木质。某次测量时，将该装置放在金属直管附近的水平地面上，先在金属直管中通入恒定电流，再在ab中通入由a到b方向的恒定电流I，发现ab棒的a端从图示位置向纸面外的方向缓慢旋转，最后稳定在垂直纸面的位置，丝线恰好处于竖直平面内，忽略风力和地磁场的影响，下列说法正确的是()A地下金属直管与图中ab方向平行，且处于点O正下方，管中电流方向水平向右B地下金属直管与图中ab方向垂直，且处于点O正下方，管中电流方向垂直纸面向外Cab棒从图示位置到第一次转到与纸面垂直的过程中，力传感器的示数逐
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