教科版高中物理选择性必修第二册第一章测试题含答案

试卷第=page11页，共=sectionpages33页教科版高中物理选择性必修第二册第一章测试题含答案第一章磁场对电流的作用§1.1安培力一、选择题（共15题）1．下图标出的电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中不正确的是（）A． B． C． D．2．如图所示的等臂天平可用来测定磁感应强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I（方向如图）时，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由此可知（）A．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为B．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为C．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为D．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为3．如图所示，将长为2L的直导线折成边长相等、夹角为60°的“V”形，并置于与其所在平面垂直的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B。当该“V”形导线受到的安培力大小为F时，通电导线中的电流为（）A． B． C． D．4．如图所示，边长为L的正方形线框ABCD，ADC边的电阻与ABC边的电阻不相等，将线框放在与线框平面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。电流I从A点流入，从C点流出，O是线框的正中心，下列说法正确的是（）A．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向内B．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向外C．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为D．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为5．如图所示，水平圆形线圈共有n匝用三条细线悬挂的，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁中轴线OO'垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.25T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（）A．0.4A B．0.3A C．0.2A D．0.1A6．下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是（）A． B． C． D．7．如图，质量为m的金属杆ab垂直放在水平导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角斜向上。开关闭合后金属杆保持静止，正确表示金属杆受力示意图的是（从a端看）（） B．C． D．8．如图所示，两平行直导线和竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，、两点位于两导线所在的平面内，则（）A．平行直导线和相互吸引B．导线在点产生的磁场方向垂直纸面向里C．导线受到的安培力方向向右D．同时改变两导线的电流方向，导线受到的安培力方向不变9．如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时()A．悬线上的拉力将变大B．悬线上的拉力将不变C．磁铁对水平桌面的压力将变大D．磁铁对水平桌面的压力将不变10．如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45°角斜向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动，现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间动摩擦因数μ<1,则磁感应强度B的大小变化情况是（）A．不变 B．一直减小C．一直增大 D．先变小后变大11．电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用．如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为ρ、在泵头通入导电剂后液体的电导率为σ（电阻率的倒数），泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，则（

）A．增大磁感应强度可获得更大的抽液高度B．通过泵体的电流I＝UL1／σC．泵体上表面应接电源负极D．增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度12．两条间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面夹角θ=30°。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与竖直成30°斜向上，如图所示，此时金属杆ab刚好处于静止状态。采取以下措施后，仍可以使金属杆处于静止状态的有（）（忽略此过程中产生的感应电流）A．将磁场方向改为竖直向上，同时减小B，其他条件不变B．增大倾角θ同时调节滑动变阻器使电流减小，其他条件不变C．增大倾角θ，磁场方向改为水平向左，其他条件不变D．减小倾角θ，同时调节滑动变阻器使连入电路中的电阻增大，其他条件不变13．质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ．有电流时，ab恰好能在导轨上静止，如图，它的四个侧视图中标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab又与导轨之间的摩擦力可能为零的图是A．②④ B．③④ C．①③ D．①②14．如图所示，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为，则磁感应强度的最小值及其方向为（重力加速度为）（）A．；轴正向B．；正向C．；负向D．；沿悬线斜向下15．如图所示，倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上有一根金属杆ab始终处于静止状态，现垂直轨道平面向上加一磁感应强度为B的匀强磁场，金属杆恰好不受摩擦力，以下说法正确的是（）A．若B逐渐增大，摩擦力方向沿斜面向上B．若B逐渐减小，摩擦力方向沿斜面向下C．若B垂直于轨道平面向下，摩擦力方向向上D．若B垂直于轨道平面向下，摩擦力方向向下二、填空题（共4题）16．下图是一种测量磁感应强度的简易装置的示意图，虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场，矩形线圈匝数为N，，。当线圈不通电流时，弹簧测力计的示数为；当线圈中通入沿顺时针方向的恒定电流I时，弹簧测力计的示数为（），则磁感应强度B的大小为______，磁场方向垂直纸面向______。17．根长2m的直导线，通有0.6A的电流，全部置于磁感应强度为0.1T的匀强磁场中。如果直导线与磁场的方向垂直，则其所受的安培力大小为_______N；如果直导线与磁场的方向平行，则其所受的安培力大小为_______；18．已知某地区地磁场的水平分量为3.0×10-5T。若该地一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1×105A，如图所示，此时金属杆所受安培力的方向为_________，大小为_________N。19．小明捡到了一根金属丝，用多用电表测得其电阻约为4Ω。他想用伏安法测出金属丝较为准确的电阻，再根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。小明决定按图甲示电路图连接电路，他找到了以下器材：A．直流电源：电动势约3V，内阻很小；B．电流表A1：量程0～0.6A，内阻0.01Ω；C．电流表A2：量程0～3.0A，内阻0.05Ω；D．电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ；E．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω；F．滑动变阻器R2：最大阻值1000Ω；G．开关、导线等。（1）在可供选择的器材中，应该选用的电流表是___________（填“A1”或“A2”），应该选用的滑动变阻器是___________（填“R1”或“R2”）。（2）用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图乙所示，读出金属丝的直径d为________mm。（3）用米尺测量金属丝的长度l=0.628m，伏安法测得电阻丝的电阻Rx=4.0Ω，则这种金属材料的电阻率ρ为________Ω·m。（保留二位有效数字）（4）如图丙中虚线框内存在一沿水平方向、且垂直于纸面向里的匀强磁场，小明想用捡到的这根金属丝测量其磁感应强度的大小。所用器材已在图丙中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框（用这根金属丝弯折而成的），其底边水平、两侧边竖直且三边等长。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。实验步骤如下：①调节滑动变阻器的滑片，使变阻器接入电路的阻值最大，闭合开关S；②在托盘中加入适量细沙，使得D处于平衡状态；③记录下此时电压表的读数U，用天平称出细沙质量m；④调节滑片，重复②和③，得到多组m、U的数据；⑤将m、U的数据填入表中，再绘制成图像，如图丁所示，发现图像可以很好地拟合成一条直线。直线的斜率为k，则磁感应强度的大小B=_______。（用金属丝的直径d、电阻率ρ和重力加速度g以及直线的斜率k等符号表示）三、综合题（共4题）20．一根长为2m的直导线，通有0.5A的电流，当把该导线垂直匀强磁场方向放入磁场后，测得导线受到的安培力大小为4×10-2N，求匀强磁场的磁感应强度大小为多少特斯拉．21．如图所示，长为60cm，质量为60g的均匀金属杆MN，用两根劲度系数k均为30N/m的轻弹簧将两端悬挂在天花板上，MN处于磁感应强度为0.2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，并呈水平状态，g取10m/s2求：（1）要使弹簧恢复原长，应通入什么方向的电流？电流强度多大？（2）若使电流方向改变而大小不变，稳定后弹簧的伸长量为多少？22．如图所示,在倾角为α的光滑斜面上，水平放置一长为L、质量为m的直导线，通以从A到B的电流I.现在要加一个垂直于AB的匀强磁场，使AB能保持静止.那么所加磁场的磁感应强度B的大小和方向如何？23．在图中画出或说明图中所示情形下通电导线I所受磁场力的方向参考答案：1．C2．D3．B4．C5．A6．C7．B8．D9．C10．D11．A12．D13．D14．D15．C16．

里17．

0.12

018．

向东

300N19．

A1

R1

0.518～0.522

1.4×10-6

20．4×10-2T21．（1）通入由M向N的电流；电流强度为5A；（2）0.02m22．B=mgsinθ/ILcos(θ-α)，B的方向由θ角确定23．第一章磁场对电流的作用§1.2安培力的应用一、选择题1．下列说法中正确的是（）A．安培发现电流的周围存在磁场B．试探电荷在某处受到的电场力为零，则该处的电场强度为零C．电流元在某处受到的安培力为零，则该处磁感应强度为零D．磁电式电流表指针偏转的角度与通入的电流成反比2．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的N匝正方形线圈中通以电I流，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（）A．该磁场是匀强磁场 B．该线圈的磁通量为C．a导线受到的安培力方向向下 D．b导线受到的安培力大小为3．电动机通电之后电动机的转子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了安培力的作用，如图所示为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图所示，当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来()A．方向沿x轴的恒定磁场 B．方向沿y轴的恒定磁场C．方向沿z轴的恒定磁场 D．方向沿z轴的变化磁场4．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为m的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为d、长L的两平行水平轨道之间无摩擦滑动。电流I从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到。不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的磁感应强度大小是（）

A． B．C． D．5．电磁炮的基本原理如图所示，一质量为M的弹体（包括金属杆EF的质量）静置于水平平行金属导轨最左端，金属杆与导轨垂直并接触良好，导轨宽为d，长为L，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现使金属杆通过的电流恒为I，把弹体从静止释放，金属杆与轨道摩擦及空气阻力不计，则弹体能获得的最大速度为（）A． B．C． D．6．如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为10V，额定功率为200W，A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是（）A．在额定功率下运行时，电动机电路中的电流大小为20AB．电刷a接入电路正极，电刷b接入电路负极C．A点与B点间电流方向在不断变化D．直流电源可以驱动该电动机正常工作7．如图所示，某学习兴趣小组制作了一简易电动机，此装置中的铜线圈能在竖直平面内在磁场作用下从静止开始以虚线OO′为中心轴转动起来，那么（）A．若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转B．若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转C．不管磁铁上方为N级还是S极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转D．线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能8．如图，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁铁垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则下列说法错误的是A．磁铁对桌面的压力减少B．磁铁对桌面的压力增大C．桌面对磁铁没有摩擦力D．磁铁所受的合力不变9．据报道，实验室已研制出一种电磁轨道炮，其实验装置俯视如下图．炮弹（图中阴影部分）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁接触良好．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=10g，导轨上电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=50.0T．若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，下列选项正确的是A．磁场的方向为垂直于纸面向里，通过导轨的电流为1600AB．磁场的方向为垂直于纸面向外，通过导轨的电流为1600AC．磁场的方向为垂直于纸面向里，通过导轨的电流为800AD．磁场的方向为垂直于纸面向外，通过导轨的电流为800A10．磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（）A．比较小的通电线圈的横截面积B．比较强的辐向分布的磁场C．比较少的通电线圈匝数D．劲度系数比较大的两个螺旋弹簧11．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用安培力的是A．电动机 B．回旋加速器 C．电磁炉 D．质谱仪12．磁电式电流表的外部构造如图（甲）所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针如图（乙）所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈（指针）偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，下列说法错误的是（）A．蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示（丁）的磁场B．线圈转动过程中受到的安培力的大小始终不变C．若线圈中通以如图（丙）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动D．更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度（灵敏度即）13．2021年11月1日，央视实地报道了一种新型消防用电磁炮发射的新闻。电磁发射是一种全新的发射技术，通过电磁发射远程投送无动力的炮弹，可以实现比较高的出口速度，且它的能量是可调控的。电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（）A．只将弹体质量减至原来的二分之一B．只将轨道长度变为原来的2倍C．只将电流增加至原来的2倍D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度变为原来的2倍，其它量不变14．下列关于磁电式电流表（结构如图所示）的说法正确的是（）A．磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈B．表盘的刻度是不均匀的C．根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向D．优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱15．关于磁电式电流表，下列说法中正确的是（）A．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用B．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱电流D．磁电式电流表的缺点是线圈的导线很细，允许通过的电量很弱二、解答题16．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如题图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d=0.10m，导轨长L＝5.0m，炮弹质量m=0.30kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。

17．电磁轨道炮工作原理如图，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场），通电的弹体在轨道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同学从网上购买了一个轨道炮模型，其轨道长度为L=0.5m，平行轨道间距d=0.02m，弹体的质量m=0.02kg，导轨中的电流I=10A，磁感应强度的大小B=1T，不计一切阻力，求：（1）弹体在轨道上运行的加速度大小；（2）弹体的出射速度大小。参考答案1．B【详解】A.奥斯特发现了电流的周围存在磁场，即电流的磁效应，故A错误；B.由F=qE知试探电荷在某处不受电场力，该处电场强度一定为零，故B正确；C.一小段通电导线在某处不受磁场力，可能是由于导线与磁场平行，而该处磁感应强度不为零，故C错误；D.电流越大，通电线圈受到的安培力越大，指针偏转的角度越大，故D错误．故选B2．D【详解】A．该磁场不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；B．线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；C．a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；D．导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为F安=NILB故D正确。故选D。3．B【详解】试题分析：加方向沿x轴的恒定磁场，ab、cd边不受力，ad受力向上，bc受力向下，无法转动，A错误；加方向沿y轴的恒定磁场，ad、bc边不受力，ab受力向上，cd受力向下，可以转动，B正确；加方向沿z轴的恒定磁场，ab受力向左，cd受力向右，ad受力向里，bc受力向外，无法转动，C错误；加方向沿z轴的变化磁场，线圈中会产生感应电流，但受力与线圈在同一平面内，无法转动，D错误．考点：左手定则、电磁感应4．D【详解】通电弹体在磁场中受安培力的作用而加速，由功能关系得解得故选D。5．C【详解】设弹体能获得的最大速度为v，根据动能定理有解得故选C。6．B【详解】A．电动机的电功率表达式为，代入题中数据可得解得A项正确；B．磁场方向在磁体外部由N极指向S极，由电动机运转方向可知，段受力方向向上，再由左手定则可知，电流方向由A指向B，故b为正极，a为负极，B项错误；C．电动机转过180°后两半铜环所接电刷互换，间电流方向改变，依次类推可知，A点与B点间电流方向不断改变，C项正确；D．直流电源可以驱动该电动机正常工作，D项正确。此题选择不正确的选项，故选B。【命题意图】本题以电动车为背景，主要考查理解能力、推理论证能力，体现科学思维、科学探究、科学态度与责任的要求。7．A【详解】ABC.若磁铁上方为N极，线圈左边的边电流是向下的，磁场是向左的，故根据左手定则可知安培力是向内的；线圈右边的边电流也是向下的，磁场是向右的，根据左手定则安培力是向外的，故从上向下附视，线圈顺时针转动；若磁铁上方为S极，线圈左边的边电流是向下的，磁场是向右的，故根据左手定则可知安培力是向外的；线圈右边的边电流也是向下的，磁场是向左的，根据左手定则安培力是向内的，故从上向下附视，线圈逆时针转动；故A正确，BC错误；D.线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能和电路的焦耳热，故D错误．8．A【详解】磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中央上方，所以此处的磁感线是水平的，电流的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的“安培力”方向竖直向上，如下图所示：长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是竖直向下的；因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力，压力是增大的；因为这两个力的方向都是竖直向下的，所以磁铁不会发生相对运动，也就不会产生摩擦力，磁铁处于静止状态，则所受的合力为零，不变，故BCD正确，A错误．

点睛：本题的关键是判断正中央磁场的方向，知道磁场对电流的作用的方向可以通过左手定则判断，然后根据作用力和反作用力的知识进行推理分析．9．C【详解】炮弹受到的安培力向右，根据左手定则可知，磁场垂直纸面向里；在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为：，设炮弹的加速度的大小为a，则：，炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而：，联立解得：，故ABD错误，C正确，故选C.【点睛】根据左手定则可判断出磁场的方向；当导轨上通入电流后，炮弹在安培力的作用下，做初速度为零匀加速直线运动，因此根据牛顿第二定律求出加速度然后利用运动学公式即可求解．10．B【详解】试题分析：横截面积比较小的通电线圈受的安培力较小，故灵敏度较小，选项A错误；比较强的辐向分布的磁场，通电线圈在磁场中受的安培力较大，故灵敏度较大，选项B正确；线圈匝数越少，受到的安培力合力越小，越不容易转动，则电流表的灵敏度较小，选项C错误；劲度系数比较大的两个螺旋弹簧，扭转阻力矩较大，则灵敏度小，选项D错误；故选B.考点：磁电式电流表【名师点睛】此题是对磁电式电表的考查，关键是搞清电表内部结构；在学过的测量工具或设备中，每个工具或设备都有自己的制成原理；对不同测量工具的制成原理，是一个热点题型，需要重点掌握．11．A【分析】明确各电器的工作原理，知道通过安培力可以将电能转化为动能.【详解】A、电动机是线圈在磁场中受力转动而工作的，故用到了安培力；故A正确.B、回旋加速器是带电粒子在电场中加速和磁场中转动原理工作的；故B错误.C、电磁炉是利用电磁感应原理工作的；故C错误.D、质谱仪采用的是带电粒子在电磁场中的转动原理工作的；故D错误.故选A.【点睛】本题考查对现代科技装置和产品原理的理解能力，要求知道常见仪器，并明确各种原理的应用.12．D【详解】A.蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示的磁场，A正确；B.蹄形磁铁产生辐射状的磁场，线圈转动过程中磁场的大小始终不变，受到的安培力的大小始终不变，B正确；C.若线圈中通以如图（丙）所示的电流时，根据左手定则，此时线圈将沿顺时针方向转动，C正确；D.根据题意NBIS=kθ解得更换k值更大的螺旋弹簧，电流表的灵敏度减小（灵敏度即），D错误。故选D。13．CD【详解】由题意可知磁感应强度与电流的关系为①设轨道宽度为d，则弹体所受安培力大小为②设弹体的质量为m，出射速度大小为v，根据动能定理有③联立①②③解得④根据④式可知，欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是：只将弹体质量m减至原来的四分之一；只将轨道长度L变为原来的4倍；只将电流I增加至原来的2倍；将弹体质量m减至原来的一半，轨道长度变为原来的2倍，其它量不变。综上所述可知AB错误，CD正确故选CD。14．ACD【详解】AD．磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两级之间的线圈，优点是灵敏度高缺点是允许通过的电流很弱，AD正确；B．极靴与软铁之间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行。因此，磁力距与线圈中电流成正比（与线圈位置无关）；当通电线圈转动时，螺旋弹簧将被扭动，产生一个阻碍线圈转动的阻力矩，其大小与线圈转过的角度成正比，当磁力矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时，线圈停止转动，此时指针偏转的角度与电流成正比，因此刻度盘的刻度是均匀的，B错误；C．线圈中电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向跟着改变，C对。故选ACD。15．BC【详解】AB．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用，而不是加速作用，故A错误，B正确；CD．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，而不是电量很弱，故C正确，D错误。故选BC。16．0.6×106A【详解】当导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F＝IdB设炮弹加速度的大小为a，则有F＝ma炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v2＝2aL联立解得得17．(1)；(2)【详解】(1)由牛顿第二定律得解得(2)由动能定理得解得第一章磁场对电流的作用§1.3洛伦兹力一、选择题（共15题）1．在y>0的区域内存在匀强磁场，磁场垂直于图中的Oxy平面，方向指向纸外，原点O处有一离子源，沿各个方向射出速率相等的同价正离子，对于速度在Oxy平面内的离子，它们在磁场中做圆弧运动的圆心所在的轨迹，可用下面给出的四个半圆中的一个来表示，其中正确的是（） B． C． D．2．两带电粒子所带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，则（）A．若速率相等，则半径必相等B．若质量相等，则周期必相等C．若质量相等，则半径必相等D．若动能相等，则半径必相等3．质子（p）和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中作匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和，周期分别为Tp和，则下列选项正确的是（）A． B．C． D．4．质子（）和α粒子（）的电荷量之比q1∶q2=1∶2，质量之比m1∶m2=1∶4，它们以相同的动能进入同一匀强磁场中，在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动，则它们的轨道半径之比和运动周期之比分别为()A．R1∶R2＝1∶1，T1∶T2＝1∶2B．R1∶R2＝1∶1，T1∶T2＝2∶1C．R1∶R2＝1∶2，T1∶T2＝1∶2D．R1∶R2＝2∶1，T1∶T2＝2∶15．如图所示，长为a、宽为b的矩形区域内(包括边界)有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．O点有一粒子源，某时刻粒子源向磁场所在区域与磁场垂直的平面内所有方向发射大量质量为m、电量为q的带正电的粒子，粒子的速度大小相同，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T，最先从磁场上边界射出的粒子经历的时间为，最后恰不能从上边界射出的粒子在磁场中经历的时间为，不计重力和粒子之间的相互作用，则()A．粒子速度大小为B．粒子做圆周运动的半径为3bC．a的长度为(＋1)bD．最后从磁场上边界飞出的粒子一定从上边界的中点飞出6．如图所示，电子以垂直于匀强磁场的速度，从A处进入长为，宽为的磁场区域，发生偏移而从B处离开磁场，从A至B的电子经过的弧长为，若电子电量为，磁感应强度为B（电子重力不计），则A．电子在磁场中运动的时间为B．电子在磁场中运动的时间为C．洛伦兹力对电子做功是D．电子在A、B两处的速度相同7．如图所示，一带正电的物体固定在小车的底板上，其中底板绝缘，整个装置静止在水平地面上，在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场，如果保持小车不动，将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动。则下列说法正确的是（）A．带电物体所受的洛伦兹力为零B．带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上C．小车对地面的压力变大D．地面对小车的摩擦力方向向左8．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将（）A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸里偏转 D．向纸外偏转9．如图所示，周长为s=24cm的圆形区域内有一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，一带电粒子（不计重力）从P点沿直径方向以速度射入磁场，从Q射出，PQ段弧长为周长的．现将磁感应强度的大小变为原来的倍，该粒子仍从P点沿直径方向以速度射入磁场．则出射点到P点的劣弧弧长是()A．4cm B．6cmC．8cm D．12cm10．如图所示，在边长为L的正方形区域abcd内有垂直纸面向里的匀强磁场，有一个质量为m，带电量大小为q的离子，从ad边的中点O处以速度v垂直ad边界向右射入磁场区域，并从b点离开磁场．则A．离子在O、b两处的速度相同B．离子在磁场中运动的时间为C．若增大磁感应强度B，则离子在磁场中的运动时间减小D．若磁感应强度，则该离子将从bc边射出11．如图所示，单摆摆球为带正电的玻璃球，摆长为L且不导电，悬挂于O点.已知摆球平衡位置C处于磁场边界内并十分接近磁场边界，此磁场的方向与单摆摆动平面垂直．在摆角小于5度的情况下，摆球沿着AB弧来回摆动，下列说法不正确的是（）A．图中A点和B点处于同一水平面上B．小球摆动过程中机械能守恒C．单摆向左或向右摆过C点时摆线的张力一样大D．在A点和B点，摆线的张力一样大12．如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，∠A＝60°，AO＝a。在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电的粒子，粒子的比荷为，发射速度大小都为v0，且满足v0＝，发射方向由图中的角度θ表示。对于粒子进入磁场后的运动（不计重力作用），下列说法正确的是（）A．粒子不可能打到A点B．以θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短C．以θ＜30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等D．在AC边界上只有一半区域有粒子射出13．在平面直角坐标系里面有一圆形匀强磁场区域，其边界过坐标原点O和坐标点a（0，L）一电子质量为m，电量为e从a点沿x轴正向以v0速度射入磁场，并从x轴上的b点沿与x轴正方向成60°离开磁场，下列说法正确的是（）A．该区域内磁感应强度的方向垂直纸面向外B．电子在磁场中运动时间为C．电子做圆周运动的圆心坐标为D．磁场区域的圆心坐标为14．如图所示，摆球带正电荷的单摆在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，摆球在AB间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力的大小为，摆球加速度大小为；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为，摆球加速度大小为，则（）A．，B．，C．，D．，15．如图所示，一个电子沿AO方向垂直射入匀强磁场中，磁场只限于半径为R的圆内．若电子速度为υ，质量为m，带电量为q，磁感应强度为B．电子在磁场中偏转后从C点射出，∠AOC=120°，下面结论正确的是：（）A．电子经过磁场的时间为B．电子经过磁场的时间为C．磁场半径R为D．AC间的距离为二、填空题（共4题）16．洛伦兹力的大小（1）当v与B成θ角时，F＝______.（2）当v⊥B时，F＝______.（3）当v∥B时，F＝______.17．某种物质发射的三种射线如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束。那么在这三束射线中，带正电的是______，带负电的是______。18．如图，在正方形中的区域内，存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，区域内有方向平行的匀强电场（图中未画出）。现有一带电粒子（不计重力）从点沿方向射入磁场，随后经过的中点进入电场，接着从点射出电场区域内的匀强电场的方向由________（选填“指向”或“指向”），粒子在通过点和点的动能之比为________。19．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量．如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题：（1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动．多次调整倾角θ，直至打出的纸带上点迹_，测出此时木板与水平面间的倾角，记为θ0．（2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计．给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角θ0不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是（________）A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变（3）为了测定物体所带电量q，除θ0、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有（_______）A．物块A的质量MB．物块B的质量mC．物块A与木板间的动摩擦因数μD．两物块最终的速度v（4）用重力加速度g，磁感应强度B、θ0和所测得的物理量可得出q的表达式为______．三、综合题（共4题）20．如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等组成．励磁线圈是一对彼此平行的共轴圆形线圈，通电时，在两线圈之间产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹．当电子枪垂直于磁场方向发射电子时，调节加速电压或励磁线圈中的电流，可看到电子束的径迹呈圆形．设电子的电荷量为e，质量为m，电子枪的加速电压为U，电子在磁场中运动的轨道半径为r．忽略电子所受重力及电子间的相互作用．（1）求电子从电子枪射出时的速度大小v；（2）求两线圈之间的磁感应强度大小B；（3）研究电子在磁场中运动时，忽略了电子所受的重力，请利用下列数据分析说明可以忽略重力的原因．已知：v=8.0×106m/s，B=8.0×104T，m=9.1×1031kg，e=1.6×1019C．取重力加速度g=10m/s2．21．如图所示，边长为L、相等的正方形区间内有匀强电场和匀强磁场，同种带电粒子（不计重力）分别从A点沿AD方向以速度v0射入，从C点离开，求（1）带电粒子在电场和磁场中运动的时间t1和t2之比（2）E/B？22．在如图所示的xOy坐标系的第一象限有磁场区域Ⅰ、Ⅱ，MN为区域Ⅰ、Ⅱ的分界线，MN垂直于x，OM=d，区域Ⅱ足够大。区域Ⅰ内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域Ⅱ内存在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为2B的匀强磁场。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以某一速度从O点与y轴正方向成60°角射入区域Ⅰ，粒子恰能垂直于MN进入区域Ⅱ。不计粒子重力。（1）求粒子从O点进入区域Ⅰ时的速度大小；（2）求该粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中运动的总时间；（3）若仅改变粒子的电性，求该负粒子离开y轴时与正粒子离开y轴时坐标之间的距离。23．如图所示，在直空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电子枪（图中未画出）发射出质量为m、电荷量为e的电子，经加速后以初速度射入磁场中，初速度方向与磁场方向夹角为。不计电子所受重力。a．电子在沿磁感线和垂直磁感线方向上分别做什么运动；b．求电子在垂直磁感线方向上运动一周的时间内，沿磁感线方向上运动的距离x。

参考答案1．A2．B3．A4．A5．C6．B7．B8．B9．B10．D11．C12．D13．D14．A15．B16．qvBsinθ.qvB017．①③18．c指向b5：119．间距相等（或均匀）DBD20．（1）（2）（3）因为电子所受的洛伦兹力远大于重力，所以可以忽略电子所受的重力．21．（1）（2）2v022．（1）；（2）；（3）23．（1）把初速度分解为沿磁感线方向和垂直于磁感线方向，沿磁感线方向速度不受洛伦兹力，则做匀速直线运动，垂直磁感线方向速度垂直于磁场则做匀速圆周运动；（2）垂直磁感线方向速度根据解得电子在垂直磁感线方向上运动一周的时间内，沿磁感线方向上运动的距离第一章磁场对电流的作用§1.4洛伦兹力的应用1．(多选)用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用的方法为()A．将其磁感应强度增大为原来的2倍B．将其磁感应强度增大为原来的4倍C．将D形盒的半径增大为原来的2倍D．将D形盒的半径增大为原来的4倍解析：质子在回旋加速器中旋转的最大半径等于D形盒的半径R，由R＝eq\f(mv,qB)得质子最大动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(B2q2R2,2m)，欲使最大动能为原来的4倍，可将B或R增大为原来的2倍，故A、C正确，B、D错误。答案：AC2.(多选)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，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作零)经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上。设离子射出磁场的位置到入口处S1的距离为x。下列判断正确的是()A．若离子束是同位素，则x越大，离子进入磁场时速度越小B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C．只要x相同，则离子质量一定不相同D．只要x相同，则离子的比荷一定相同解析：在加速电场中，qU＝eq\f(1,2)mv2，在磁场中qvB＝meq\f(v2,r)，由几何关系知x＝2r，以上三式联立可得v＝eq\r(\f(2qU,m))，x＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))。由此可知A、D正确。答案：AD3.如图所示，电场强度E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里，磁感应强度B2的方向垂直于纸面向外，在S处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁，均以垂直于电场强度E和磁感应强度B1的方向射入。若四个离子质量m甲＝m乙<m丙＝m丁，速率v甲<v乙＝v丙<v丁，则运动到P1、P2、P3、P4四个位置的正离子分别为()A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丁、乙、丙C．丙、乙、丁、甲 D．甲、乙、丁、丙解析：四种粒子，只有两个粒子通过速度选择器，只有速度满足v＝eq\f(E,B1)，粒子才能通过速度选择器，所以通过速度选择器进入磁场的粒子是乙和丙，根据qvB2＝meq\f(v2,r)，知r＝eq\f(mv,qB2)，乙的质量小于丙的质量，所以乙的半径小于丙的半径，则乙打在P3点，丙打在P4点。甲的速度小于乙的速度，即小于eq\f(E,B1)，所以甲所受洛伦兹力小于电场力，甲向下偏转，打在P1点。丁的速度大于乙的速度，即大于eq\f(E,B2)，所以丁所受洛伦兹力大于电场力，丁向上偏转，打在P2点。故B正确，A、C、D错误。答案：B4．如图所示，在一个很小的矩形半导体薄片上，作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件。在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。下列关于霍尔电压大小的说法正确的是()A．B越大则UH越大，与I的大小无关B．I越大则UH越大，与B的大小无关C．在电流I、磁场B一定时，薄片的厚度越大，则UH越大D．在电流I、磁场B一定时，薄片的厚度越大，则UH越小解析：设M、N间距离为d，薄片的厚度为x，当达到稳定状态，载流子受力平衡，满足qeq\f(UH,d)＝qvB，又有电流的微观表达式I＝nqvS＝nqv·dx，联立可得UH＝eq\f(BI,nqx)，与B、I均有关系，A、B错误；由上述分析可知，在电流I、磁场B一定时，薄片的厚度x越大，则UH越小，C错误，D正确。答案：D5.(多选)回旋加速器由两个铜质D形盒构成，盒间留有缝隙，加高频电源，中间形成交变的电场，D形盒装在真空容器里，整个装置放在与盒面垂直的匀强磁场B中。若用回旋加速器加速质子，不考虑相对论效应，下列说法正确的是()A．质子动能增大是由于洛伦兹力做功B．质子动能增大是由于电场力做功C．质子速度增大，在D形盒内运动的周期变大D．质子速度增大，在D形盒内运动的周期不变解析：洛伦兹力始终与速度垂直，即洛伦兹力对粒子不做功，而电场力对粒子做功，即质子动能增大是由于电场力做功，故选项A错误，B正确；由Bqv＝meq\f(v2,r)，T＝eq\f(2πr,v)，可以得到T＝eq\f(2πm,qB)，即周期与速度无关，故选项C错误，D正确。答案：BD6．(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是()A．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于eq\f(B,E)B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．质谱仪是一种可测定带电粒子比荷的仪器D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大解析：在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有qE＝qvB，解得v＝eq\f(E,B)，故A错误；根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故B正确；进入偏转磁场后，有qvB0＝meq\f(v2,r)，解得eq\f(q,m)＝eq\f(v,rB0)，可知质谱仪是可以测定带电粒子比荷的仪器，故C正确；由C中的表达式可知，越靠近狭缝P，r越小，比荷越大，故D正确。答案：BCD[能力提升练]7.(多选)如图是回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电压，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，粒子在半圆盒中做匀速圆周运动。不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，则下列说法正确的是()A．粒子在D形盒中的运动周期与两盒间交变电压的周期相同B．回旋加速器是靠电场加速的，因此其最大能量与电压有关C．回旋加速器是靠磁场加速的，因为其最大能量与电压无关D．粒子在回旋加速器中运动的总时间与电压有关解析：根据加速原理，当粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期相同时，才能处于加速状态，故A正确；加速器中的电场可以使带电粒子加速，而磁场只使粒子偏转，对粒子不做功，根据qvB＝meq\f(v2,r)得，最大速度v＝eq\f(qBr,m)，则最大动能Ekm＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2r2,2m)，可知粒子的最大动能只与粒子本身的质量、电荷量、加速器半径和磁场大小有关，与加速电压无关，故B、C错误；粒子在回旋加速器中运动的总时间与粒子在电场加速与磁场偏转次数有关，而电压越高，则次数越少，总时间越小，故D正确。答案：AD8．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D形金属盒，两盒置于匀强磁场中，分别与高频电源相连。下列说法正确的有()A．粒子被加速后的最大速度随磁感应强度和D形盒的半径的增大而增大B．粒子被加速后的最大动能随高频电源的加速电压的增大而增大C．粒子可以在回旋加速器中一直被加速D．粒子从磁场中获得能量解析：根据qvB＝meq\f(v2,R)得，最大速度v＝eq\f(qBR,m)，则最大动能Ekm＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2R2,2m)，最大动能随金属盒的半径以及磁感应强度的增大而增大，与加速的次数和加速电压的大小无关，故A正确，B错误；粒子在加速器中加速到在磁场中的半径等于D形盒的半径时就不能再加速了，所以粒子在回旋加速器中不是一直被加速，故C错误；粒子在磁场中受到洛伦兹力，其对粒子不做功，不能获得能量，故D错误。答案：A9．(多选)如图所示为磁流体发电机的原理图，将等离子体沿A、B板间垂直磁场方向喷入，如果射入的等离子体速度均为v，两金属板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间，当发电机稳定发电时，电流表示数为I，则()A．上极板A带正电B．两极板间的电动势为BdvC．回路中的总电阻为eq\f(Bdv,I)D．板间等离子体的电阻率为eq\f(SBdv,dI)解析：由左手定则可得下极板带正电，所以A错误；由洛伦兹力与电场力平衡可得qvB＝qeq\f