人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 第一章过关检测.docVIP

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第一章过关检测

(时间:75分钟满分:100分)

一、选择题(共10题,第1~7题为单项选择题,每题4分;第8~10题为多项选择题,每题6分,共46分)

1.如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线M和N,通有大小相等、方向相反的电流I,在纸面上与M、N距离相等的一点P处,导线M、N产生的磁场的磁感应强度分别为B1、B2,则下图中正确标出B1与B2合矢量B的方向的是()

答案D

解析导线M、N在P点产生的磁感应强度大小相等,根据安培定则,导线M在P点的磁场的方向向右上方,导线N在P点的磁场的方向向右下方,所以合磁场的方向一定向右。选项D正确。

2.一个半径为r的均匀导电金属圆环放置在粗糙的水平绝缘桌面上,现加上一方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,如图所示(俯视图)。将金属圆环接入电路中,干路电流为I,接入点a、b是圆环直径上的两个端点。金属圆环始终处于静止状态,则()

A.当电流为I时,金属圆环上半部分受到的安培力大小为πBIr

B.当电流为I时,金属圆环受到的安培力大小为BIr

C.增大干路电流,金属圆环对桌面的压力增大

D.增大干路电流,金属圆环对桌面的摩擦力增大

答案D

解析当电流为I时,金属圆环上半部分受到的安培力大小为F1=B·I2

3.1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场与D形盒面垂直,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的时间可忽略,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上,中心A处粒子源产生的粒子飘入狭缝中由初速度为零开始加速,最后从出口处飞出。D形盒的半径为R,下列说法正确的是()

A.粒子在出口处的最大动能与加速电压U有关

B.粒子在出口处的最大动能与D形盒的半径无关

C.粒子在D形盒中运动的总时间与交流电源的周期T有关

D.粒子在D形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关

答案D

解析根据回旋加速器的加速原理,粒子不断加速,做圆周运动的半径不断变大,最大半径即为D形盒的半径R,由qBvm=mvm2R,得vm=qBRm,最大动能为Ekm=q2B2R22m,故选项A、B错误。粒子每加速一次,动能增加ΔE

4.如图所示,在边长为l的正方形区域内存在着沿AD方向的匀强电场,一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从A点沿边界AB射入场区,恰好从C点飞出。现若把电场换成垂直纸面向外的匀强磁场,使粒子仍以速度v0从A点沿边界AB射入场区,粒子仍能从C点飞出。不计粒子的重力,下列说法正确的是()

A.若区域内是电场,则电场强度的大小为2m

B.若区域内是电场,则粒子从A点到C点的过程中电势能增加了2mv

C.若区域内是磁场,则磁感应强度的大小为2m

D.若区域内是磁场,则粒子在区域内运动的时间为πl

答案A

解析区域内是电场,则粒子做类平抛运动,在水平方向有l=v0t,竖直方向有l=12·Eqm·t2,联立解得E=2mv02ql,选项A正确;区域内是电场,则粒子从A点到C点的过程中静电力做正功,电势能减小,减小的电势能为ΔEp=-Eql=-2mv02,选项B错误;区域内是磁场,则带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,有qv0B=mv0

5.如图所示,在直角三角形abc区域(含边界)内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,∠a=60°,∠b=90°,边长lac=l,一个粒子源在a点将质量为2m、电荷量为q的带正电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场,在磁场中运动时间最长的粒子中,速度的最大值是 ()

A.qBl2m B.qBl4m C.3

答案B

解析粒子沿ab边界方向射入磁场从ac边射出磁场时转过的圆心角最大,粒子在磁场中的运动时间最长,粒子速度最大时运动轨迹与bc相切,粒子运动轨迹如图所示,由题意可知∠a=60°,∠b=90°,边长lac=l,则lab=12l,四边形abdO是正方形,粒子轨迹半径r=12l,粒子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得qvmB=2mvm2r

6.(全国乙卷)如图所示,一磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直于纸面(xOy平面)向里,磁场右边界与x轴垂直。一带电粒子由O点沿x轴正方向入射到磁场中,在磁场另一侧的S点射出,粒子离开磁场后,沿直线运动打在垂直于x轴的接收屏上的P点;SP=l,S与屏的距离为l2,与x轴的距离为a。如果保持所有条件不变,在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场,该粒子入射后则会沿x轴到达接收屏。该粒子的比荷为

A.E2aB2 B.Ea

答案A

解析如图所示,未加电场前,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,有Bqv0=mv02

根据几何关系可得轨迹对应的圆心角θ=60°,由图可得r(1-cos60°)=a,解得r=2a ②

加电场后,粒子做