高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波1 电磁振荡巩固练习

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波1 电磁振荡巩固练习，共10页。试卷主要包含了某空间存在匀强磁场和匀强电场等内容，欢迎下载使用。
第一章 安培力与洛伦兹力 综合练习1（含解析）
1.下列关于磁感应强度的说法正确的是( )
A.一小段通电导体放在磁场A处时受到的安培力比放在B处时的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大
B.由可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的成反比
C.一小段通电导体在磁场中某处不受安培力作用，则该处的磁感应强度一定为零
D.小磁针N极所指的方向就是该处磁感应强度的方向
2.某空间存在匀强磁场和匀强电场.一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动.下列因素与完成上述两类运动无关的是( )
A.磁场和电场的方向B.磁场和电场的强弱C.粒子的电性和电量D.粒子入射时的速度
3.如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方电子的初速度方向与电流I的方向相同，均平行于纸面水平向左.下列四幅图是描述电子运动轨迹的示意图，正确的是( )
A.B.
C.D.
4.如图所示，在直角三角形的A点和B点处有两根平行的长直导线，分别通有垂直于纸面向外和向里的电流，其电流大小分别为和，，已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度为比例系数，r为该点到通电长直导线的距离，I为通电长直导线中的电流大小.当一电子在C点的速度方向垂直于纸面向外时，所受洛伦兹力方向垂直于向下，则两直导线的电流大小和之比为( )
A.B.C.D.4
5.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子(重力不计)可能沿水平方向向右做直线运动的是( )
A.B.
C.D.
6.如图所示，在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球由长度为L的绝缘细绳与悬点相连，将小球置于恰好使细绳水平伸直的位置并从静止释放.不计空气阻力，则对小球从释放到第一次到达最低点的过程，下列说法正确的是( )
A.小球运动至最低点时速度为
B.小球在运动过程中受到的洛伦兹力方向始终与细绳垂直
C.小球在运动过程中受到的洛伦兹力的瞬时功率先增大，后减小
D.小球在运动至最低点时细绳对小球的拉力大小为
7.如图所示，方形玻璃管中有NaCl的水溶液，沿x轴正方向流动，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B.图中是垂直于z轴方向上玻璃管的前后两内侧面，则( )
A.a处电势低于b处电势
B.a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度
C.溶液的上表面电势高于下表面的电势
D.溶液的上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度
8.真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示.一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场.已知电子质量m，电荷量为e，忽略重力.为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为( )
A.B.C.D.
9.关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )
A.通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用
B.安培力的大小与通电直导线和匀强磁场方向的夹角无关
C.匀强磁场中，将直导线从中点折成直角，安培力的大小可能变为原来的
D.两根通有同向电流的平行直导线之间，存在着相互吸引的安培力
10.极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的.如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动，旋转半径不断减小.此运动形成的原因可能是( )
A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小
B.介质阻力对粒子做负功，使其动能减小
C.粒子的带电荷量减小
D.南北两极附近的磁感应强度较强
11.把轻质的导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心且与线圈在同一平面内，如图所示.当线圈通以图示电流时，线圈将( )
A.发生转动同时远离磁铁B.发生转动同时靠近磁铁
C.静止不动D.从上往下看顺时针转动
12.质量为m的通电细杆置于倾角为的导轨上，导轨宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有电流时，恰好在导轨上静止，如图所示，四个侧视图中标示出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆与导轨之间的摩擦力可能为零的是( )
A.B.
C.D.
13.磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图甲所示.磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示.令分别表示段的感应电流，分别表示金属环对应相应的感应电流时环上很小一段受到的安培力，则( )
A.沿逆时针方向，沿顺时针方向
B.沿顺时针方向，沿顺时针方向
C.方向指向圆心，方向指向圆心
D.方向背离圆心向外，方向指向圆心
14.如图甲所示，长直导线与闭合线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0~时间内，长直导线中电流方向向上，则下列关于线框中感应电流的方向与所受安培力判断正确的是( )
A.0~T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向
B.0~T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向
C.0~T时间内线框所受安培力的合力向左
D.0~时间内线框所受安培力的合力向左，～T时间内线框所受安培力的合力向右
15.如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直.已知甲种离子射入磁场的速度大小为，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在的中点射出；长为.不计重力影响和离子间的相互作用.求：
（1）磁场的磁感应强度大小；
（2）甲、乙两种离子的比荷之比.
答案以及解析
1.答案：D
解析：安培力的大小与的大小有关系，还与B和I的夹角有关系，A错误；公式只是一个计算式，磁感应强度是磁场本身的性质，与放不放通电导体没有关系，B错误；当电流方向与磁场方向平行时，通电导体所受的安培力为零，但该处的磁感应强度不一定为零，C错误；人们规定小磁针N极所指的方向就是该处磁感应强度的方向，D正确.
2.答案：C
解析：带电粒子做匀速直线运动时，由平衡条件知，带电粒子受到的洛伦兹力与电场力平衡，，解得；带电粒子做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，粒子的速度方向与磁场方向垂直，故带电粒子的运动与磁场和电场的强弱、磁场和电场的方向、粒子入射时的速度有关，与粒子的电荷量和电性无关，选项A、B、D错误，C正确.
3.答案：A
解析：由安培定则可知，在直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向外，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向下，电子向下偏转；通电直导线产生的磁场离导线越远，磁感应强度越小，由半径公式知，电子运动的轨迹半径越来越大，故A正确，B、C、D错误.
4.答案：D
解析：电子所受洛伦兹力方向垂直于向下，根据左手定则可知，合磁场方向水平向右；根据安培定则可知，两直导线在C点处产生的磁感应强度方向如图所示，根据平行四边形定则可知，，因，且，联立可得，故D正确.
5.答案：B
解析：选项A中，若电子向右运动，则受到水平向左的电场力和竖直向下的洛伦兹力，电子做曲线运动；选项B中，若电子向右运动，则只受水平向左的电场力，可以做直线运动；选项C中，若电子向右运动，则受到竖直向下的洛伦兹力和竖直向下的电场力，电子做曲线运动；选项D中，若电子水平向右运动，则受到竖直向上的电场力和竖直向上的洛伦兹力，电子做曲线运动.故选项B正确.
6.答案：D
解析：小球运动过程中，受重力、拉力和洛伦兹力，只有重力做功，小球的机械能守恒，故，解得，故A错误；根据左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直，沿绳子的方向向外，故B错误；洛伦兹力始终不做功，功率始终是零，故C错误；小球在最低点，由合力提供向心力，故，解得，故D正确.
7.答案：B
解析：溶液中的正、负离子沿x轴正向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正向的洛伦兹力，运动的负离子受到沿z轴负向的洛伦兹力，故正离子会偏向a处，负离子会偏向b处，a处电势高于b处电势，a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度，故A错误，B正确；溶液的上表面电势等于下表面的电势，溶液的上表面处的氯离子浓度也等于下表面处的氯离子浓度，故C、D错误.
8.答案：C
解析：本题考查电子在有界磁场中的运动.设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，根据洛伦兹力提供向心力有，可得，要求磁场的磁感应强度最小，即圆周运动的半径最大，如图所示，圆周运动的半径最大时，轨迹圆与外圆相切，根据两圆内切可知，边界圆圆心O、轨迹圆圆心A与切点D在一条直线上，根据几何关系可得，解得，则磁感应强度的最小值，故C正确，A、B、D错误.
9.答案：CD
解析：安培力，其中θ为电流方向与磁场方向的夹角，安培力的大小与通电直导线和匀强磁场方向的夹角有关.如时，就算有电流和磁场也不会有安培力，故A、B错误；若导线与磁场垂直，将导线弯折后，导线所在平面仍与磁场垂直，则两个半段导线受到的安培力大小都为原来的一半，方向相互垂直，合力为原来的，故C正确；根据电流与电流之间的相互作用可知，两根通有同方向电流的平行直导线之间，存在着相互吸引的安培力，故D正确.
10.答案：BD
解析：粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，故A错误；粒子在运动过程中可能受到空气的阻力，对粒子做负功，所以其动能会减小，故B正确；粒子在运动过程中，若电荷量减小，由半径公式可知，轨迹半径是增大的，故C错误；地球南北两极附近的磁感应强度较强，由半径公式可知，轨迹半径是减小的，故D正确.
11.答案：BD
解析：由安培定则可知，线圈向外的一面为S极，因为异名磁极相互吸引，因此从上往下看，线圈沿顺时针方向转动，同时靠近磁铁，故B、D选项正确.
12.答案：AB
解析：根据左手定则可知，A中安培力方向水平向右，摩擦力可能为零，B中安培力竖直向上，摩擦力可能为零，A、B正确；C中安培力竖直向下，一定受到摩擦力才能平衡，D中安培力水平向左，一定受摩擦力作用，故C、D错误.
13.答案：ABD
解析：由题图可知段磁场方向为垂直纸面向里，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可判断感应电流沿逆时针方向，同理可判断沿顺时针方向，沿顺时针方向，故A、B正确；根据左手定则可判断方向指向圆心，方向背离圆心向外，方向指向圆心，故C错误，D正确.
14.答案：AD
解析：0~T时间内长直导线中电流先向上减小，后向下增大，所以线框中的磁场先向里减小，后向外增强，根据楞次定律可知，感应电流始终为顺时针方向，故A正确，B错误.在0～时间内，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，线框有使磁通量增大的运动趋势，离导线越近，磁场越强，所以线框所受安培力的合力水平向左；同理可知，在～T时间内，线框所受安培力的合力水平向右，故C错误，D正确.
15.答案：（1）
（2）
解析：(1)设甲种离子所带电荷量为、质量为，在磁场中做匀速圆周运动的半径为，磁场的磁感应强度大小为B，由动能定理有①
由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有
②
由几何关系知③
由①②③式得④
(2)设乙种离子所带电荷量为、质量为，射入磁场的速度为，在磁场中做匀速圆周运动的半径为.同理有
⑤
⑥
由题给条件有⑦
由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙两种离子的比荷之比为
⑧