第一章《安培力與洛倫茲力》單元練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．如圖所示，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的方向，其中正確的是（）A． B． C． D．2．一根長(zhǎng)為0.2m的電流為2A的通電導(dǎo)線，垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力大小是（）A．0.4N B．0.2N C．0.1N D．03．兩個(gè)電子以不同的初速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，半徑為r1和r2，周期為T1和T2，則（）A．r1＝r2，T1≠T2 B．r1≠r2，T1≠T2 C．r1＝r2，T1＝T2 D．r1≠r2，T1＝T24．某小型醫(yī)用回旋加速器，最大回旋半徑為0.5m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.12T，質(zhì)子加速后獲得的最大動(dòng)能為1.5×107eV。依據(jù)給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算質(zhì)子經(jīng)該回旋加速器加速后的最大速率約為（忽視相對(duì)論效應(yīng)，1eV＝1.6×10﹣19J）（）A．3.6×106m/s B．1.2×107m/s C．5.4×107m/s D．2.4×108m/s5．如圖所示的圓形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里，有一束速率各不相同的質(zhì)子自A點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)，這些質(zhì)子在磁場(chǎng)中（）A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)越大 B．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡越長(zhǎng) C．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短，射出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度越小 D．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短，射出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角越小6．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力通常稱為安培力。這是為了紀(jì)念法國(guó)物理學(xué)家安培（1775﹣1836），他對(duì)爭(zhēng)辯磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力有杰出的貢獻(xiàn)。關(guān)于安培力，下列說(shuō)法正確的是（）A．安培力和洛倫茲力是性質(zhì)完全不同的兩種力 B．磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力的方向肯定與磁場(chǎng)方向垂直 C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線肯定受磁場(chǎng)的作用力 D．通電直導(dǎo)線跟磁場(chǎng)方向平行時(shí)作用力最大7．關(guān)于課本內(nèi)的插圖，則（）A．圖甲是電磁炮示意圖，拋射體的放射速度與拋射體的質(zhì)量無(wú)關(guān) B．圖乙是速度選擇器示意圖，它不能推斷帶電粒子的電性 C．圖丙是質(zhì)譜儀示意圖，打在底片相同位置處的帶電粒子質(zhì)量相同 D．圖丁是回旋加速器，增大交變電場(chǎng)的電壓可以增大粒子的最大動(dòng)能8．如圖為磁場(chǎng)天平原理示意圖，可通過(guò)磁場(chǎng)天平測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度。質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒通過(guò)兩相同的輕質(zhì)彈簧懸掛，金屬棒處于水平狀態(tài)，彈簧勁度系數(shù)為k，金屬棒通過(guò)輕質(zhì)導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為I的電流。長(zhǎng)方形abcd為抱負(fù)磁場(chǎng)邊界，磁場(chǎng)邊界ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)。金屬桿的右端有絕緣輕指針，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，調(diào)整指針位置指到0刻度。當(dāng)長(zhǎng)方形abcd區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面對(duì)外時(shí)，金屬棒穩(wěn)定時(shí)指針向下移動(dòng)距離x，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為（）A．kx-mgIL B．2kx-mgIL C．kxIL 9．某試驗(yàn)裝置如圖所示，用細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)多匝矩形線圈，細(xì)繩與傳感器相連，傳感器可以讀出細(xì)繩上的拉力大小。將線框的下邊ab置于蹄形磁鐵的N、S極之間，使ab邊垂直于磁場(chǎng)方向且ab邊全部處于N、S極之間的區(qū)域中。接通電路的開關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電流表讀數(shù)為I時(shí)，傳感器的讀數(shù)為F1；保持ab中的電流大小不變，方向相反，傳感器的讀數(shù)變?yōu)镕2（F2＜F1）。已知金屬線框的匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g，則可得到（）A．金屬線框的質(zhì)量m=FB．N、S極之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=FC．傳感器的讀數(shù)為F1時(shí)，ab中的電流方向?yàn)閎→a D．減小電流I重復(fù)試驗(yàn)，則F1、F2均減小10．電子感應(yīng)加速器利用變化的磁場(chǎng)來(lái)加速電子。電子繞平均半徑為R的環(huán)形軌道（軌道位于真空管道內(nèi)）運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與環(huán)形軌道平面垂直。電子被感應(yīng)電場(chǎng)加速，感應(yīng)電場(chǎng)的方向與環(huán)形軌道相切。電子電荷量為e。為了使電子在不斷增加的磁場(chǎng)中沿著半徑不變的圓軌道加速運(yùn)動(dòng)，求ΔBΔt和ΔBΔt之間必需滿足的定量關(guān)系是（BA．ΔBΔt=ΔBΔtC．ΔBΔt=111．CT掃描是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)的簡(jiǎn)稱，圖中的CT掃描機(jī)可用于對(duì)多種病情的探測(cè)。圖（a）是某種CT機(jī)主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖（b）所示。圖（b）中M、N之間有一電子束的加速電場(chǎng)，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，經(jīng)調(diào)整后電子束從靜止開頭沿帶箭頭的實(shí)線所示的方向前進(jìn)，打到靶上，產(chǎn)生X射線（如圖中帶箭頭的虛線所示），將電子束打到靶上的點(diǎn)記為P點(diǎn)。則（）A．M接加速電壓的正極 B．偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面對(duì)外 C．僅減小M、N之間的加速電壓，可使P點(diǎn)左移 D．僅增大偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可使P點(diǎn)右移12．如圖所示，有一圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)，半徑為R，方向垂直紙面對(duì)外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1，在其右側(cè)有一與其右端相切的正方形磁場(chǎng)區(qū)域，正方形磁場(chǎng)的邊長(zhǎng)足夠長(zhǎng)，方向垂直紙面對(duì)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。有一簇質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子，以相同的速度v0=qRA．S=(π+B．S=(π+1)C．S=(D．S二．多選題（共3小題）（多選）13．如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面對(duì)里。一束電子以垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v從M點(diǎn)射入寬度為d的強(qiáng)磁場(chǎng)中，從N點(diǎn)穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向和原來(lái)射入方向的夾角為θ＝60°。下列說(shuō)法正確的是（）A．電子的比荷為v2dBB．電子的比荷為3vC．電子穿越磁場(chǎng)的時(shí)間為23D．電子穿越磁場(chǎng)的時(shí)間為2πd（多選）14．電視機(jī)顯像管應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)原理。如圖所示，電子束經(jīng)電子槍加速后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上產(chǎn)生亮點(diǎn)。已知電子的比荷為k，加速電子束的電子槍電壓為U。電子束按圖中方向偏轉(zhuǎn)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為π4A．圖中偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫鎸?duì)外 B．電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)的速度為2UkC．電子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為2UkD．電子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為kπ（多選）15．武漢病毒爭(zhēng)辯所是我國(guó)防護(hù)等級(jí)最高的P4試驗(yàn)室，在該試驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，其原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示模型：廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流量值Q等于單位時(shí)間通過(guò)橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面對(duì)里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)污水中離子濃度上升時(shí)，MN兩點(diǎn)電壓將增大 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，當(dāng)污水流速將增大時(shí)，MN兩點(diǎn)電壓U增大 C．只需要測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B及MN兩點(diǎn)電壓U的值，就能夠推算污水的流量 D．只需要測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B、直徑d及MN兩點(diǎn)電壓U的值，就能夠推算污水的流量三．試驗(yàn)題（共2小題）16．霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢(shì)差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路以及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱為霍爾傳感器，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的試驗(yàn)爭(zhēng)辯上取得了突破性進(jìn)展。圖甲為使用霍爾元件來(lái)探測(cè)檢測(cè)電流I0是否發(fā)生變化的裝置示意圖，鐵芯豎直放置，霍爾元件放在鐵芯右側(cè)，該檢測(cè)電流在鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與檢測(cè)電流強(qiáng)度成正比，霍爾元件所處區(qū)域磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，測(cè)量原理如乙圖所示，霍爾元件長(zhǎng)為a，寬為b，厚度為h，前、后、左、右表面有四個(gè)接線柱，通過(guò)四個(gè)接線柱可以把霍爾元件接入電路。（1）霍爾元件所處位置的磁場(chǎng)方向?yàn)椋ㄟx填“豎直向下”、“豎直向上”、“水平向左”或“水平向右”）；（2）霍爾元件的前后兩表面間形成電勢(shì)差，電勢(shì)的凹凸如圖乙所示，則材料中的載流子帶電（選填“正”或“負(fù)”）；（3）已知霍爾元件單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，霍爾元件的厚度為h，流過(guò)霍爾元件左右表面的電流為I，霍爾電勢(shì)差為U，則霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式為B＝；（4）當(dāng)霍爾元件尺寸肯定時(shí)，霍爾電勢(shì)差增大，說(shuō)明檢測(cè)電流（選填“增大”“減小”）。17．磁體和電流之間、磁體和運(yùn)動(dòng)電荷之間、電流和電流之間都可通過(guò)磁場(chǎng)而相互作用，此現(xiàn)象可通過(guò)以下試驗(yàn)證明：（1）如圖（a）所示，在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)試驗(yàn)時(shí)，為使試驗(yàn)便利效果明顯，通電導(dǎo)線應(yīng)。A．平行于南北方向，位于小磁針上方B．平行于東西方向，位于小磁針上方C．平行于東南方向，位于小磁針下方D．平行于西南方向，位于小磁針下方此時(shí)從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是（填順時(shí)針或逆時(shí)針）。（2）如圖（b）所示是電子射線管示意圖。接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下（z軸負(fù)方向）偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可接受的是。（填選項(xiàng)代號(hào)）A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向（3）如圖（c）所示，兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互（填排斥或吸引），當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，它們相互（填排斥或吸引），這時(shí)每個(gè)電流都處在另一個(gè)電流的磁場(chǎng)里，因而受到磁場(chǎng)力的作用。也就是說(shuō)，電流和電流之間，就像磁極和磁極之間一樣，也會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用。四．計(jì)算題（共3小題）18．如圖所示，A點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過(guò)A點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于坐標(biāo)平面。有一電子（質(zhì)量為m、電荷量為e）從A點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)后從x軸上的B點(diǎn)射出磁場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)速度方向與x軸的正方向之間的夾角為60°，求：（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向；（2）電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。19．如圖所示，豎直放置的半環(huán)狀A(yù)BCD區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5T．外環(huán)的半徑R1＝16cm，內(nèi)環(huán)的半徑R2＝4cm，外環(huán)和內(nèi)環(huán)的圓心為O，沿OD放置有照相底片。有一線狀粒子源放在AB正下方（圖中未畫出），不斷放出初速度大小均為v0＝1.6×106m/s，方向垂直AB和磁場(chǎng)的相同粒子，粒子經(jīng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，最終打到照相底片上，經(jīng)檢驗(yàn)底片上僅有CD區(qū)域均被粒子打到。不考慮粒子間的相互作用，粒子重力忽視不計(jì)，假設(shè)打到磁場(chǎng)邊界的粒子被吸取。（1）粒子的電性；（2）求粒子的比荷qm（3）若照相底片沿OP放置，求底片上被粒子打到的區(qū)域的長(zhǎng)度；（4）撤去線狀粒子源和照相底片，若該粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小和方向可以任意轉(zhuǎn)變。要求該粒子從AB間射入磁場(chǎng)，只經(jīng)磁場(chǎng)后從CD間射出磁場(chǎng)，且在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的