第一章《安培力與洛倫茲力》高分必刷鞏固達(dá)標(biāo)檢測卷（培優(yōu)版）全解全析1．D【詳解】A．據(jù)左手定則可知，該正電荷應(yīng)逆時針方向運動，A錯誤；B．電荷運動方向應(yīng)沿軌跡的切線方向，而受力方向應(yīng)與軌跡的切線垂直，B錯誤；C．據(jù)左手定則可知，該正電荷應(yīng)順時針方向運動，C錯誤；D．由左手定則可知，該正電荷受力方向與運動方向相符，D正確。故選D。2．D【詳解】根據(jù)題意，設(shè)兩板間電壓為，粒子在電場中加速過程，由動能定理有解得進(jìn)入磁場后，由牛頓第二定律有解得由題意可知，OP間的距離為由公式，可得可得當(dāng)板間距離改變，其它條件不變，則與成正比。故選D。3．C【詳解】A．粒子在磁場中做勻速圓周運動時，由洛倫茲力提供向心力，結(jié)合左手定則可知，三個粒子都帶正電荷，A錯誤；B．根據(jù)可得三個帶電粒子的質(zhì)量、電荷量相同，在同一個磁場中，當(dāng)速度越大時、軌道半徑越大，則由圖知，a粒子的軌跡半徑最小，c粒子的軌跡半徑最大，則a粒子速率最小，a粒子動能最小，c粒子速率最大，B錯誤；D．三個帶電粒子的質(zhì)量和電荷量都相同，由粒子運動的周期可知三粒子運動的周期相同，即D錯誤；C．粒子在磁場中運動時間θ是粒子軌跡對應(yīng)的圓心角，也等于速度的偏轉(zhuǎn)角，由圖可知，a在磁場中運動的偏轉(zhuǎn)角最大，運動的時間最長，c在磁場中運動的偏轉(zhuǎn)角最小，c粒子在磁場中運動時間最短，C正確。故選C。4．D【詳解】根據(jù)左手定則和平衡條件，帶正電的離子向下偏轉(zhuǎn)，則判斷a、b電勢高低得，a點電勢比b點電勢低，導(dǎo)管的橫截面積設(shè)導(dǎo)電液體的流速為v，自由電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時有可得液體流量故選項D。5．C【詳解】設(shè)粒子被加速后獲得的速度為，由動能定理有根據(jù)題意，粒子在磁場中運動軌跡，如圖所示由幾何關(guān)系可得，粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑由牛頓第二定律有解得故選C。6．D【詳解】在磁場中通電導(dǎo)線的有效長度為，每一匝線圈都要受到安培力，則線圈所受的安培力大小是.A．，與結(jié)論不相符，選項A錯誤；B．，與結(jié)論不相符，選項B錯誤；C．nBIL，與結(jié)論不相符，選項C錯誤；D．，與結(jié)論相符，選項D正確；7．A【詳解】AB．根據(jù)左手定則，電子所受的磁場力和磁場方向垂直，電子始終在xOy平面內(nèi)運動，在圓柱體左側(cè)做逆時針圓周運動，在圓柱體的右側(cè)做順時針圓周運動，A正確，B錯誤；C．因為電子始終在xOy平面內(nèi)運動，z軸坐標(biāo)為正值且不變，x軸的坐標(biāo)先負(fù)值后正值，其投影如圖所示C錯誤；D．因為電子始終在xOy平面內(nèi)運動，z軸坐標(biāo)為正值且不變，在y軸方向上的位移始終為正值，其投影如圖所示D錯誤。故選A。8．C【詳解】在導(dǎo)線兩側(cè)取兩小段，左邊一小段所受的安培力方向垂直紙面向外，右側(cè)一小段所受安培力的方向垂直紙面向里，從上往下看，知導(dǎo)線逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動90°時，導(dǎo)線所受的安培力方向向下，所以導(dǎo)線的運動情況為，逆時針轉(zhuǎn)動，同時下降。故C正確，ABD錯誤。故選C。9．C【詳解】順時針運動時根據(jù)電場力和洛倫茲力的合力提供向心力有即當(dāng)帶電粒子以相同速率v繞正電荷做逆時針方向的圓周運動時有代入可得整理得設(shè)，可得解得即故選C。10．D【詳解】A．若帶電小物塊下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零，可知小物塊受到的洛倫茲力垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小物塊帶負(fù)電荷，故A錯誤；BC．小物塊在斜面上運動時，垂直斜面方向根據(jù)受力平衡可得沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律可得又聯(lián)立可得可知隨著小物塊速度的增加，小物塊的加速度也逐漸增大，故小物塊在斜面上運動時做加速度增大，速度也增大的變加速直線運動，故BC錯誤；D．小物塊在斜面上下滑過程中，當(dāng)小物塊對斜面壓力為零時，垂直斜面方向根據(jù)受力平衡可得解得此時小物塊的速度為故D正確。故選D。11．AC【詳解】根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力方向沿斜面向上，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受外力的合力為0。當(dāng)時，隨電流的增大，導(dǎo)體棒有沿斜面向上運動的趨勢，摩擦力方向沿斜面向下，且增大電流，安培力增大，摩擦力增大。當(dāng)時，導(dǎo)體棒開始有沿斜面向下運動的趨勢，摩擦力方向沿斜面向上，且增大電流，安培力增大，摩擦力先減小，當(dāng)安培力大小等于重力沿斜面向下的分力時，摩擦力減為0，之后隨安培力的進(jìn)一步增大，導(dǎo)體棒有沿斜面向上運動的趨勢，摩擦力方向沿斜面向下，此時增大電流，安培力增大，摩擦力增大，即摩擦力先減小，后增大。故選AC。12．AB【詳解】A．開始滑塊做加速直線運動，滑塊獲得向左的速度，根據(jù)左手定則可知滑塊受到洛倫茲力作用豎直向上，當(dāng)洛倫茲力等于重力時滑塊做勻速直線運動，即解得故A正確；B．當(dāng)滑塊受到洛倫茲力等于滑塊重力時，滑塊與木板間的彈力為零，摩擦力為零，根據(jù)牛頓第二定律可得解得最終木板的加速度為故B正確；C．設(shè)最開始時，滑塊與木板發(fā)生相對滑動，對滑塊有解得對木板有解得即整個過程中，木板加速度由逐漸增大到，故C錯誤；D．由以上分析可知初始時刻滑塊的加速度為，木板的加速度為，整個過程中滑塊受到的洛倫茲力增大，支持力減小，摩擦力減小，加速度減小，最后做勻速運動，故D錯誤。故選AB。13．AC【詳解】A．質(zhì)子被加速后的最大速度受到D形盒半徑R的制約，有解得故A正確；B．質(zhì)子離開回旋加速器的最大動能與交流電頻率f無關(guān)。故B錯誤；C．根據(jù)qvB＝Uq＝mv2Uq＝mv得質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為：1。故C正確；D．因經(jīng)回旋加速器加速的粒子最大動能可知與m、R、q、B均有關(guān)。故D錯誤。故選AC。14．BC【詳解】A．帶正電粒子由d點進(jìn)入磁場e點射出磁場，則電場力方向從a指向b，根據(jù)左手定則可知，磁場方向垂直直面向里，故A錯誤；B．粒子運動軌跡為圓心，為半徑，則解得故B正確；C．粒子在磁場中運動的時間故C正確；D．當(dāng)粒子速度變?yōu)檫h(yuǎn)來一半，根據(jù)可知半徑變?yōu)樵瓉硪话?，軌跡如圖所示粒子在磁場中運動的時間故D錯誤。故選BC。15．BCD【詳解】A．由地磁場可知：赤道上的磁場平行地面，由圖可知，磁感線應(yīng)垂直于電流方向，左右在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作在應(yīng)保持豎直，故A錯誤；B．達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時電子受到的電場力將和洛倫茲力平衡，有其中為左右兩側(cè)極板的板間距，解得根據(jù)電流微觀表達(dá)式可得可知的乘積正比于電流，反比與，在間出現(xiàn)霍爾電壓可表示為故B正確；C．根據(jù)可知將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，增大，則也變大，故C正確；D．改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，在垂直于工作面方向上的磁感應(yīng)強度將小于原磁場磁感應(yīng)強度的大小，則將減小，故D正確。故選BCD。16．BD【詳解】AB．A點由靜止釋放，先上運動，液滴速度為零時只受重力和電場力，且電場力向上大于重力。B點是軌跡上的最高點，合力指向凹側(cè)，則洛倫茲力向下，速度方向過B點與運動軌跡相切，由左手定則可知小液滴帶負(fù)電。因電場力向上，小液滴帶負(fù)電，可知電場方向豎直向下，運動過程中，B點電勢最高，小液滴在B點電勢能最小。A錯誤，B正確；C．小液滴在最高點B受力不平衡，合力指向運動軌跡的凹側(cè)。C錯誤；D．小液滴的運動過程中，電勢能和機械能之和保持不變，D正確。故選BD。17．

板

見解析

0.016

見解析【詳解】（1）[1]因電子的運動方向與電流方向相反，依據(jù)左手定則，可知，電子受到的洛倫茲力方向偏向N極，那么M極的電勢偏高；（2）[2]依據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出圖象，如圖所示[3]根據(jù)則有而I=nebcv可得而依據(jù)圖象，可知其斜率為k=7.8；因此磁場的磁感應(yīng)強度為B=7.8×6.25×1019×1.6×10-19×0.2×10-3T=0.016T（3）[4]UH是外電壓，那么代表了外電阻，而霍爾元件的電阻，即為內(nèi)電阻，因此不正確，原因電流I不是由UH產(chǎn)生的。18．

最右端

保護(hù)電流表使其示數(shù)不超出量程

B

<

上下

霍爾元件的大小

元件放置時與磁感應(yīng)強度方向間夾角的大小【詳解】（1）[1][2]閉合開關(guān)K之前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至最右端，使滑動變阻器接入電路的阻值最大，電路電流最小，電路中電阻的主要作用是保護(hù)電流表使其示數(shù)不超出量程；（2）[3]將圖乙中電路兩端O、P分別與、連接，可知流過霍爾元件的電流方向由到，若電流表示數(shù)保持不變，其中選項B圖中電流方向幾乎與所處位置的磁場方向平行，載流子受到的洛倫茲力最小，穩(wěn)定時的霍爾電壓最小，故選項B圖中電壓表示數(shù)的絕對值最小，B正確，ACD錯誤；故選B。（3）[4]由圖可知，霍爾元件所處位置從磁場方向向右，電流由流向，根據(jù)左手定則可知帶正電的載流子受到向下的洛倫茲力而向下偏轉(zhuǎn)，使得極電勢高于極，由題意可知，數(shù)字電壓表的S、Q表筆分別與、相接，電壓表讀數(shù)為S、Q間的電勢差，故；[5]當(dāng)霍爾元件中載流子受力平衡時，此時電壓表為穩(wěn)定的示數(shù)，則有解得霍爾電壓為故條形磁鐵的N極附近和中間附近的磁感應(yīng)強度的比值為（4）[6]如圖所示當(dāng)霍爾元件中載流子受力平衡時，此時電壓表為穩(wěn)定的示數(shù)，則有根據(jù)電流微觀表達(dá)式聯(lián)立可得為上下兩個表面之間的距離，可知還需測量圖甲中上下兩個表面之間的距離；（5）[7][8]實驗中影響測量磁感應(yīng)強度的主要因素有：霍爾元件的大小，元件放置時與磁感應(yīng)強度方向間夾角的大小。19．（1）磁場方向向上；（2）、【詳解】解：（1）棒電流方向，由b到a，金屬棒水平方向受力平衡可知，繩子拉力與安培力平衡。安培力水平向左。由左手定則得，磁場方向向上。（2）回路電流棒所受安培力電子秤的示數(shù)即又,,得由圖像得兩組數(shù)據(jù)時時解得、20．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）根據(jù)題意作出粒子的運動軌跡，如圖所示粒子在圓形磁場中的偏轉(zhuǎn)角為，由圖中幾何關(guān)系可得解得（2）粒子離開圓形磁場后，做勻速直線運動，進(jìn)入半無界磁場時，粒子的速度與邊界之間的夾角為則粒子在半無界磁場中運動時，轉(zhuǎn)過的圓心角為要使粒子最終沿射入點返回，根據(jù)對稱性可知，粒子在半無界磁場中運動的半徑與圓形磁場半徑之間滿足幾何關(guān)系為解得粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得解得則兩磁場的磁感應(yīng)強度大小之比為（3）由題意可得粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為粒子在圓形磁場中運動的總時間為粒子在半無界磁場中運動的時間為粒子在兩個磁場中運動的總時間21．（1）；（2），；（3）【詳解】（1）板間勻強電場的場強為E粒子在板間的加速度為根據(jù)位移﹣時間關(guān)系有d解得（2）粒子一直加速到達(dá)O1孔速度最大，設(shè)經(jīng)歷時間t0，則有當(dāng)U取U0時，解得由動能定理有qU0解得vm=（3）當(dāng)磁感應(yīng)強度分別為B0、2B0時，設(shè)粒子在磁場中圓周運動半徑分別為r1、r2，周期分別為T1、T2，根據(jù)洛侖茲力提供向心力可得qvB0＝m解得r1=且有同理可得r2=且有故0～粒子以半徑r1逆時針轉(zhuǎn)過四分之一圓周，～T0粒子以半徑r2逆時針轉(zhuǎn)過二分之一圓周，T0～粒子以半徑r1逆時針轉(zhuǎn)過四分之一圓周，～2T0粒子以半徑r2逆時針轉(zhuǎn)過二分之一圓周，2T0～粒子以半