2021-2022年高中物理人教版（2019）选修二安培力与洛伦兹力专题训练

安培力与洛伦兹力专题训练

1. (多选)下列关于带电粒子运动的说法中正确的是(不考虑重力)(　　)

A.沿着电场线方向飞入匀强电场,电势能、速度都变化

B.沿着磁感线方向飞入匀强磁场,动能、速度都不变

C.垂直于磁感线方向飞入匀强磁场,动能、速度都变化

D.垂直于磁感线方向飞入匀强磁场,动能、速度都不变

2.在匀强磁场中的某一位置放置一条通电直导线,导线与磁场方向垂直,下列选项中的几幅图像表示的是导线受到的安培力F与通过的电流I的关系,a、b分别代表一组F、I的数据,下列选项中正确的是(　　)

3.如图所示,通电直导线ab位于两平行导线M、N的横截面的连线的中垂线上,M、N固定,ab可自由转动,且电流方向如图所示,当平行导线M、N通以图示的同向等值电流时,以下说法中正确的是(　　)

A.ab顺时针旋转

B.ab逆时针旋转

C.a端向纸面里旋转,b端向纸面外旋转

D.a端向纸面外旋转,b端向纸面里旋转

4.在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子(　　)

A.一定带正电

B.速度v=

C.若速度v>,粒子在板间的运动是类平抛运动

D.若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板,仍做直线运动

5.两个电荷量分别为q和-q的带电粒子a和b分别以速度va和vb射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,磁场宽度为d,两粒子同时由A点出发,同时到达B点,不计重力的影响,如图所示,则(　　)

A.a粒子带正电,b粒子带负电

B.两粒子的轨迹半径之比为Ra∶Rb=∶1

C.两粒子的质量之比为ma∶mb=1∶2

D.两粒子的速度之比为va∶vb=1∶2

6.如图所示,带电粒子以初速度v0从a点垂直于磁场方向进入匀强磁场,运动过程中经过b点,Oa=Ob,若撤去磁场,加一个与y轴平行的匀强电场,带电粒子仍以速度v0从a点进入电场,仍能通过b点,则电场强度E和磁感应强度B的比值为(　　)

A.v0 B. C.2v0 D.

7. (多选)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其核心部分如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子每次经过电压为U的电场区时,都恰好被加速,质子由静止加速到动能为Ekm后,由A孔射出,质子所受重力可以忽略,下列说法正确的是(　　)

A.其他条件不变时,增大D形盒半径R,质子的最终动能Ekm将增大

B.其他条件不变时,只增大加速电压U,质子的最终动能Ekm将增大

C.加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速

D.电压变化的周期与质子在磁场中运动的周期相等时,可以使质子每次通过电场时总是被加速

8. (多选)如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E(匀强电场在竖直方向)和匀强磁场(匀强磁场垂直纸面向外)的复合场中(E、B、U和g为已知),小球在复合场中的竖直平面内做匀速圆周运动,则(　　)

A.小球可能带正电

B.小球做匀速圆周运动的半径为r=

C.若电压U增大,则小球做匀速圆周运动的周期变大

D.若电压U增大,则小球做圆周运动的半径增大

9. (多选)在垂直纸面向里的匀强磁场中放置一足够长的绝缘棒,棒与水平方向夹角为θ,将带电小球套在棒上,小球质量为m,带电荷量为-q,小球与棒间的动摩擦因数为μ,小球由静止开始下滑的过程中(　　)

A.先加速后匀速

B.先加速后减速最终匀速

C.最大速度为vm=

D.最大加速度为g sin θ

10.图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小,并判定其方向。所用部分器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长,E为直流电源,R为电阻箱,A为电流表,S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。

完成下列主要实验步骤中的填空:

(1)①按图接线。

②保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态,然后用天平称出细沙质量m1。

③闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入或减少适量细沙,使D　　　　;然后读出　　　　,并用天平称出此时细沙的质量m2。 

④用米尺测量D的底边长度L。

(2)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=　　　　。 

(3)判定磁感应强度方向的方法是:若　　　　,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里。 

11.如图所示,PQ和EF为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m,导体棒ab跨放在导轨上,导体棒与导轨垂直,棒的质量为m=0.2 kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3 kg,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度大小为B=2 T,方向竖直向下,g=10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,为了使物体保持静止,应在棒中通入多大的电流?方向如何?

12.电子质量为m、电荷量为q,以速度v0与x轴成θ角(弧度)射入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后落在x轴上的P点,如图所示,求:

(1)电子运动轨道的半径R;

(2)OP的长度;

(3)电子从O点射入到落在P点所需的时间t。

13.如图所示为圆形区域的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,边界跟y轴相切于坐标原点O。O点处有一放射源,沿纸面向各方向射出速率均为v的某种带电粒子,带电粒子在磁场中做圆周运动的半径是圆形磁场区域半径的两倍。已知该带电粒子的质量为m、电荷量为q,不考虑带电粒子的重力。

(1)推导带电粒子在磁场空间做圆周运动的轨迹半径;

(2)求带电粒子通过磁场空间的最大偏转角。

14.如图所示,真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域,半径为R=0.5 m,磁场垂直纸面向里。在y>R的区域存在沿-y方向的匀强电场,电场强度为E=1.0×105 V/m。在M点有一带正电荷的粒子以速率v=1.0×106 m/s沿+x方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场,最终从磁场离开。已知粒子的比荷为=1.0×107 C/kg,粒子重力不计。

(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小;

(2)求沿+x方向射入磁场的粒子,从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程。