(必考题)初中高中物理选修二《安培力与洛伦兹力》知识点(答案解析)

一、选择题abcd的一局部悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通I时，调整两盘中的砝码，使天平平衡。然后使电流I反向，这时要在天平的左盘上加质量为2102kg的砝码，才能使天平重平衡。假设矩形线圈共10匝，通入的电流I=0.1A，bc边长度为10cm，〔g取10m/s2〕则磁场对bc边作用力F的大小和该磁场的磁感应强度B的大小分别是〔 〕A．F=0.2N，B=20TC．F=0.1N，B=1T

B．F=0.2N，B=2TD．F=0.1N，B=10T1如以下图，在一光滑绝缘斜面上放一导体棒，斜面的倾角为θ，导体棒中通以电流I，电流方向垂直纸面对里。以以下两种方式在空间中加上匀强磁场可使导体棒静止在斜面上：〔1〕磁场方向垂直于斜面对上，磁感应强度大小为B；〔2〕磁场方向竖直向上，磁1B感应强度大小为。则〔 〕B2A．两种状况下，导体棒所受的安培力大小相等B．两种状况下，斜面对导体棒的支持力大小相等C．B1D．B1

B2Bcos2如以下图，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面对里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以一样速率v从P点射入磁场。这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上，PQ圆弧对应的圆心角恰好为106°。〔sin53°=0.8，cos53°=0.6〕不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为〔 〕mv 5mv

5mv

3mvA．qR 如以下图，倾角为θ的粗糙绝缘斜面〔足够长〕置于方向垂直纸面对外的匀强磁场中，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为q的带电滑块由静止释放，下滑x距离后飞离斜面。滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，以下说法正确的选项是〔 〕滑块带负电B．滑块在斜面上做匀加速直线运动mgcosC．滑块离开斜面瞬间的速率为 qBD．滑块抑制摩擦力做的功为μmgxcosθ如以以下图所示，导电物质为电子〔电量为e〕的霍尔元件长方体样品于磁场中，其上下外表1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。1、3间距为a，2、4bc，假设开关S1处于断开状态、开关S2处于闭合状态，电压表示数为1 0；当开关S、S1 1 n，霍尔元件所在空间磁场可看成匀强磁场，磁感应强度为B，由于温度非均匀性等因素引起的其它效应可无视，当开关S、S闭合且电路稳定后，右边电流表示数为I，以下结论正确的选项是〔1 24的电势高R1，电压表示数将变大霍尔元件中电子的定向移动速率为BInec以下物理量是标量的是〔 〕

v IneacA．电场强度 B．电动势 C．加速度 D．安培力如以下图，通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直。假设仅将导线长度减小为原来的一半，则导线受到安培力的大小将〔 〕14122倍4倍质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如以下图为质谱仪的原理示意图.现利用这种质谱议对氢元素进展测量。氢元素的各种同位素冷静器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最终打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列挨次，和a、b、c三条“质谱线”的排列挨次，以下推断正确的选项是〔 〕A．进入磁场时速度从大到小排列的挨次是氚、氘、氕B．进入磁场时速度从大到小排列的挨次是氘、氚、氕Ca、b、c三条质谱线依次排列的挨次是氘、氚、氕Da、b、c三条质谱线依次排列的挨次是氚、氘、氕比荷值一样的带电粒子M和N，先后以大小不同的速度沿PO方向射入圆形匀强磁场区域，运动轨迹如以下图，不计重力。则以下分析的是〔 〕A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．M在磁场中运动的时间小于N在磁场中运动的时间D．MN两粒子在磁场中运动的角速度大小相等在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元E、FIB，M、N两电极间的电压为U。半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如以下图，以下说法正确的UH有〔 〕A．NM极电势B．将磁场方向变为与薄片的上、下外表平行，UH不变C．磁感应强度越大，M、N两电极间电势差越大D．将磁场和电流同时反向，NM极电势如以下图，一速度为v0的电子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，假设仅使B和E同时增大为原来的两倍，则电子将〔 〕仍沿直线飞出选择器C．往下偏

往上偏D．往纸外偏一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面对外，其边界如图中虚线所示，ab为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q〔q>0〕的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为〔 〕7m6qB B．

4qB C．

4m3qB D．

2qB如以下图金属棒MN，金属棒中的自由电荷为电子。电子随着导体棒以速度v向右匀速运动，同时沿着导体棒以速度u匀速运动。以下说法正确的选项是〔 〕A．电子受到的总洛伦兹力为evBB．电子受到的总洛伦兹力为euBC．非静电力是电子受到的沿棒方向的洛伦兹力，大小为evBD．非静电力是电子受到的沿棒方向的洛伦兹力，大小为euB如图，横截面是圆的匀强磁场区域〔纸面〕，其半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面对外。一电荷量为－q〔q>0〕mPPQ30°角的方向射入圆形磁场区域，粒子射出磁场时的运动方向与直径PQ垂直，不计粒子的重力，则粒子的速率和在磁场中运动的时间分别为〔〕qBR

，3qBqBR m ，3qB3qBR 4m2m

，3qBqBR ，m qB近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可抱负化为一无限长载流导线产生的磁场，科学家为了检测某一海疆中磁感应强度的大小，利用图中一块长为a、bcn的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图I〔电流方向和磁场方向垂直〕通过元件时，会产生霍尔电势差UH，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的大小〔地磁场较弱，可以无视〕。以下说法正确的选项是〔提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为I＝nevbc，其中e为单个电子的电荷量〕〔 〕A．元件上外表的电势高于下外表的电势B．元件在单位体积内参与导电的电子数目为n

IBceUHC．仅增大电流I时，上、下外表的电势差减小D．其他条件确定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越大二、填空题三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，重力不计，则它们在磁场中运动的时间之比为 。试验证明：通电长直导线四周磁场的磁感应强度大小为

BkIr

，式中常量

k0，I为电流强度，rMNabcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂着，如以下图。开头时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0

3NMNI1

1A电流时，两细线内的1张力均减小为T1

2NMN内电流强度大小变为I

时，两细线内的张力均增大为2T4NI22

的大小为 A；当MN内的电流强度为I

3A时两细线恰好同3时断裂，则在此断裂的瞬间线圈的加速度大小为 g。〔g为重力加速度〕3如以下图，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中心偏左的上方固定一根与磁铁垂直的直导线，当导线中通以垂直纸面对外的电流时，则磁铁〔仍保持静止〕对桌面的压力将 〔选填“增大”、“不变”或“减小”〕；磁铁受到桌面的静摩擦力向 〔选填“左”或“右”〕。平行金属板M、N其上有一内壁光滑的绝缘圆筒与N板相切，切点处有一小孔S。圆筒内有垂直圆筒截面方向的匀强磁场，磁感应强度为B。电子与孔S及圆心O在同始终线上。M板内侧中点处有一质量为m，电荷量为e的静止电子，经过M、N间电压为U的电场加速后射入圆筒，在圆筒壁上碰撞5次后，恰好沿原路返回到动身点。〔不考虑重力，设碰撞过程中无动能损失〕电子到达小孔S时的速度大小为 ；电子在磁场中运动的时间 ．霍尔元件是一种重要的磁传感器，常应用在与磁场有关的自动化把握和测量系统中。如以下图，在一矩形半导体薄片的1、2间通入电流I，同时外加与薄片前后外表垂直的磁BUH到达稳定值后，UHIBd之间满足关系式U RH

IBd,RH

称为霍尔系数，仅与材料性质有关。假设半导体材料是电子导电，霍尔元件通过如以下图电流I，接线端3的电势比接线端4的电势 〔填“高”或“低”〕；dbIB，电子电量为e，单位体积内自由电子的个数为n，测量相应的UH值，则霍尔系数RH= ；如以下图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面对外，正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场〔电子质量为m，电荷量为e〕，它们从磁场中射出时相距 ；射出的时间差是 12两个质子在同一水平面内沿逆时针方向作匀速圆周r＞rPT、T，a、a，tt1、2两个质1 2 1 2 1 2 1 221212子的周期，向心加速度以及各自从经过PMN所经受的时21212T1

T，a a，t

〔以上三空”“=”“＞”〕．半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，3空间存在水平向右的匀强电场，如以下图，珠子所受静电是其重力的4。将珠子从环上最k低位置A点由静止释放，则珠子所能获得的最大动能E为 ．k竖直放置的固定绝缘杆上，套一个带电小球，小球质量为m，带电量为q，小球与杆间的动摩擦因数为μ，杆所在空间有如以下图的水平向左的匀强电场，场强为E，水平向纸面里的匀强磁场，磁感应强度为B，mg＞qE．假设小球由静止开头运动，当小球速度v= 时加速度最大，小球运动的最大速度可以到达 ．放射源中有三种不同的粒子，其中一种不带电，另两种分别带正负电荷，置于磁场中，形成如图三条轨迹，则不带电的粒子的轨迹是 ，带负电的粒子的轨迹是 ．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，在科学争论中具有重要应用．如以下图是质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为d，两端电压为U，板间匀强2磁场磁感应强度为B1，一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入，沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B，结果分别打在a、b两点，测得两点间的距离为△R，由此可知，打在两点的粒子质量差为△m= ．〔粒子重力不计〕2三、解答题理论争论说明暗物质湮灭会产生大量高能正电子，所以在宇宙空间探测高能正电子是觉察暗物质的一种方法。某争论小组为争论暗物质设计了探测正电子的装置〔如图所示〕。空间存在垂直纸面对外的匀强磁场，磁感应强度B0

5104T，半径r0.3m的1ABC为正电子放射源，能持续不断地放射速度v3.52107m/s的正电子，O10为半圆环的圆心，BDFACCx处，ACH点，板的左侧面固定有正电子收集器，沿板建立y轴，H为原点。只考虑正电子在纸面内的运动，无视相对论效应，不计重力，sin530.8，cos530.6。只争论从C点沿半径向外射出的正电子，左右移动收集板，打在收集板上的最低位置

0.4mq；mB点沿各个方向向外射出的正电子，左右移动收集板，当收集板在C点右CxB放射的正电子；假设正电子出射时速度方向均沿半径方向向外，且粒子数按圆弧面均勾分布，试求当x0.4mDF上收集到的正电子数与放射总数的比值。R2=R3=R，R1r=R，水平正对放置A、B2ddR1=RmqM点，〔g表示〕求：电源电动势为多大；R1=2RM点水平向右放射会擦着上板右边缘飞出；R1=R，小液滴以〔2〕M点水平放射，同时在金属板间加上垂直于纸面方向的匀强磁场，小液滴要仍擦着上板边缘〔不接触金属板〕飞出，则所加匀强磁场的磁感B的方向和大小。如以下图，斜面上外表光滑绝缘，倾角为θ=37º，斜面上方有一垂直纸面对里的匀强B=1Tm=0.1k