高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 质谱仪与回旋加速器优秀课后测评

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单选题：
1．在下列四幅图中，能正确标明通电直导线、运动电荷所受安培力F、洛伦兹力F的方向的是（ ）
A．B．C．D．
2.如图，高压输电线上使用“abcd正方形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4的目的是固定各导线间距，防止导线互相碰撞，abcd的几何中心为O，当四根导线通有等大同向电流时（ ）
A．几何中心O点的磁感应强度不为零
B．几何中心O点的磁感应强度为零
C．对的安培力比对的安培力小
D．所受安培力的方向沿正方形的对角线bd方向
3.如图所示，长为L、质量为m的导体棒ab，置于倾角为θ的光滑斜面上，导体棒与斜面的水平底边始终平行。已知导体棒通以从b向a的电流，电流为I，重力加速度为g。若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在斜面上，则磁感应强度B的最小值和对应的方向为（ ）
A．，方向垂直斜面向上 B．，方向垂直斜面向下
C．，方向竖直向上 D．，方向竖直向下
4.电磁轨道炮的工作原理如图所示。待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。电流从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（视为匀强磁场），磁感应强度的大小与电流成正比。某次发射弹体时，弹体在安培力的作用下滑行一段距离以后以大小为的速度离开轨道。若其他情况不变，仅将电流变为原来的2倍，则弹体离开轨道的速度大小将变为（ ）
A．B．
C．D．
5.利用图甲所示装置可以测定带电粒子的比荷，其中是两正对金属平行板，其右端有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。测量时先在两平行板和间加上按图乙所示规律变化的正弦交流电压，让初速度为的粒子沿平行板的中心线进入平行板间，粒子离开平行板间后，从磁场的边界进入磁场区域，最后又从边界离开。若粒子进入极板间时极板间的电压为50V，边界上入射点与出射点间的距离为L，则该粒子的比荷为（ ）
A．B．
C．D．
6.中国科学院武汉国家生物安全实验室是我国防护等级最高的P4实验室，致力于最危险的病毒研究。在该实验室中有一种污水流量计，如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型。废液内含有大量正、负离子，从圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流速为，流量等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．图乙中点的电势低于点电势
B．当污水中离子浓度降低，、两点电压将减小
C．若测定污水的流速，则需要测量直径两端点、两点电压、磁感应强度、直径
D．若测定污水的流量，则只需要测量直径两端点、两点电压及磁感应强度
7.如图所示，有一个环形磁场，处在半径分别为R和2R的内、外两个同心圆之间，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。有一个粒子源可以在纸面内各个方向发射质量为m、带电量为q的正电粒子，粒子源处于P点，P是内圆半径的中点。不计粒子间的相互作用力和重力，下列说法正确的是（ ）
A．若没有粒子射出磁场，粒子的速率不大于
B．若没有粒子射出磁场，粒子的速率不大于
C．若粒子的速率大于，所有粒子都会射出磁场
D．若粒子的速率大于，将有部分粒子射出磁场
8.洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如图（a）、图（b）所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度，某次实验，观察到电子束打在图（b）中的P点，下列说法正确的是（ ）
A．两个励磁线圈中的电流均为顺时玻璃泡励磁线圈
B．当加大励磁线圈电流时，电子可能出现完整的圆形轨迹励磁线圈
C．当加大加速极电压时，电子打在玻励磁电流加速极电压璃泡上的位置将上移
D．在出现完整轨迹后，减小加速极电压，电子在磁场中圆周运动的周期变小
9.带电油滴以水平向右的速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图所示,若油滴质量为m,磁感应强度为B,则下述说法正确的是( )
A.油滴必带正电荷,电荷量为mgv0B
B.油滴必带正电荷,比荷为qm=gv0B
C.油滴必带负电荷,电荷量为mgv0B
D.油滴带什么电荷都可以,只要满足q=mgv0B
多选题：
10.如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段（ ）
A．a对b的压力不变 B．a对b的压力变大
C．a、b物块间的摩擦力变小 D．a、b物块间的摩擦力变大
11.用回旋加速器加速质子时，所加交变电压的频率为f，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可采用（ ）
A．将其磁感应强度增大为原来的2倍
B．将D形金属盒的半径增大为原来的2倍
C．将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍
D．将交变电压的频率增大为原来的4倍
12.如图所示，xOy平面第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，甲、乙两带电粒子质量相等，以大小相同的速度从O点射入磁场，甲初速度方向沿x轴、乙初速度方向沿y轴，两粒子均能通过第一象限内的P点。已知O、P两点连线与x轴正方向之间的夹角为60°，不计粒子的重力及两粒子间的相互作用，则（ ）
A．甲带负电、乙带正电
B．甲、乙运动轨迹的半径之比为
C．甲、乙所带电荷量大小之比为
D．甲、乙从O运动到P所用时间之比为
13．如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带电+q，质量为m的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向从N点射入磁场；一段时间后，该粒子在边上某点以垂直于OP方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为，不计重力。下列说法正确的是（ ）
A．粒子运动到x轴时，x的坐标是
B．粒子运动到x轴时，x的坐标是
C．粒子运动到x轴的时间
D．粒子运动到x轴的时间
14．如图所示,通电导体棒静止于水平导轨上,棒的质量为m,长为l,通过的电流大小为I且垂直于纸面向里,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,则导体棒受到的( )
A.安培力大小为BIl
B.安培力大小为BIlsin θ
C.摩擦力大小为BIlcs θ
D.支持力大小为mg+BIlcs θ
15．已知一质量为m的带电液滴,经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动,如图所示,则( )
A.液滴在空间可能受4个力作用
B.液滴一定带负电
C.液滴做圆周运动的半径r=1B2UEg
D.液滴在复合场中运动时总能量不变
16．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述错误的是( )
A.M带负电,N带正电
B.M的速率小于N的速率
C.洛伦兹力对M、N做正功
D.M的运行时间大于N的运行时间
计算题：
17.如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两轨道之间的距离L＝0.50 m。一根质量m＝0.20 kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势E＝36 V、内阻r＝1.6Ω的直流电源和电阻箱R。 sin 37°＝0.60， cs 37°＝0.80，重力加速度g＝10 m/s2。
（1）若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R1＝2.0 Ω时，如果磁场方向竖直向下，金属杆ab静止在轨道上，求满足条件的磁感应强度的大小；
（2）如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B＝0.40 T的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R2＝3.4 Ω时，金属杆ab仍保持静止，求此时金属杆ab受到的摩擦力f大小及方向。
18．如图所示，水平固定放置的导轨，间距为。电阻不计；左端连接一电动势为、内阻为的电源。垂直导轨放置的金属杆质量为，长也为，电阻为。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为角斜向上（图中的磁感线垂直于金属杆）。结果静止于水平导轨上。己知重力加速度为g。
（1）求金属杆中的电流的大小；
（2）选择合适的角度画出金属杆的受力图；
（3）求金属杆受到的摩擦力的大小和支持力的大小。
19.如图，空间区域Ⅰ、Ⅱ有匀强电场和匀强磁场，MN、PQ为理想边界，Ⅰ区域高度d=0.15m，Ⅱ区域的范围足够大。匀强电场方向竖直向上；Ⅰ、Ⅱ区域的磁感应强度大小均为B=0.5T，方向分别垂直纸面向里和向外。一个质量为m=、带电荷量为的带电小球从距MN的高度为h的O点由静止开始下落，进入场区后，恰能做匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2。
（1）试判断小球的电性并求出电场强度E的大小；
（2）若带电小球能进入区域Ⅱ，则h应满足什么条件？
（3）若想带电小球运动一定时间后恰能回到O点，h应该等于多少？并求从开始运动到返回O点的时间（保留一位有效数字）？