2022年粤教版高中物理选择性必修第二册全册各章节课时练习题及章末检测含答案解析

粤教版选择性必修第二册练习题

第一章磁场.......................................................................2

1、安培力安培力的应用.....................................................2

2、洛伦兹力..................................................................7

3、洛伦兹力与现代技术......................................................13

章末综合检测................................................................21

第二章电磁感应.................................................................30

1、带电粒子在磁场、复合场中的运动..........................................30

2、感应电流的方向..........................................................38

3、法拉第电磁感应定律电磁感应规律的应用..................................44

4、法拉第电磁感应定律的综合应用............................................51

5、互感和自感...............................................................58

6、涡流现象及其应用........................................................63

章末综合检测................................................................68

第三章交变电流.................................................................77

1、认识交变电流.............................................................77

2、描述交变电流的物理量....................................................82

3、变压器...................................................................88

4、变压器的综合应用........................................................94

5、远距离输电..............................................................100

章末综合检测...............................................................106

第四章电磁振荡电磁波...........................................................115

1、电磁振荡麦克斯韦电磁场理论...........................................115

2、电磁波的发射、传播和接收电磁波谱.....................................120

第五章传感器..................................................................125

1、传感器及其工作原理传感器的应用.......................................125

2、用传感器制作自动控制装置...............................................130

章末综合检测...............................................................135

模块综合检测...................................................................142

第一章磁场

1、安培力安培力的应用

1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）

A.安培力的方向可以不垂直于直导线

B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D.将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半

解析：选B由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项A错误，B

正确；安培力的大小尸=〃8sin，与直导线和磁场方向的夹角有关，选项C错误；将直导线从中

点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场

平行，则安培力的大小变为原来的一半：若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变

为原来的孚，因此安培力大小不一定是原来的一半，选项I）错误。

2.19世纪20年代，以塞贝克（数学家）为代表的科学家已认识到：温度差会引起电流，安培

考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出如下假设：地磁场是由绕地球

的环形电流引起的。则该假设中的电流方向是（注：磁子午线是地磁场N极与S极在地球表面的

连线）（）

A.由西向东垂直磁子午线

B.由东向西垂直磁子午线

C.由南向北沿磁子午线

D.由赤道向两极沿磁子午线

解析：选B地磁场的N极在地理南极附近，根据安培定则，大拇指指向地磁场的N极，则

四指的绕向即为电流的方向，即安培假设中的电流方向应该是由东向西垂直磁子午线，故B正确。

3.如图所示，通以恒定电流/的导线秘V在纸面内从a位置绕其一端"转至6位置时，通电

导线所受安培力的大小变化情况是（）

A.变小B.不变

C.变大D.不能确定

XXXXX

B/

XXX—WX

X,：杀:：'又XX

♦—«a

MXX/'XN

解析：选B当砌V在原位置时，安培力的大小为尸=8〃，当楙'绕材端旋转时，其大小仍是

BIL,故安培力的大小是不变的，选项B正确。

4.（2021•广州高二检测）如图所示，〃是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂

直于纸面向里。在开关S接通后，导线。所受磁场力的方向是（）

C.水平向左D.水平向右

解析：选A在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知电磁铁右侧为N极,

故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向竖直向上，选项A正确。

5.（2021•广东高考）截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定

着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流入,四根平行直导线均通入电流12,Z.

»/2,电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（）

解析：选C因则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线

ZI»72,

间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线12

要受到Z吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线4要受到A排斥的安培力，形成

凸形，故变形后的形状如选项C所示。

6.如图是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈中a、8两条

导线长均为通以图示方向的电流/,两条导线所在处的磁感应强度大小均为氏贝1（）

甲乙

A.该磁场是匀强磁场

B.线圈平面总与磁场方向垂直

C.线圈将逆时针转动

D.线圈将顺时针转动

解析：选D该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场的磁感线应该是一系列方向相同的平行的

直线，故A错误；由题图可知，线圈平面总与磁场方向平行，故B错误；由左手定则可知，a导

线受到的安培力向上，6导线受到的安培力向下，故线圈将顺时针转动，故C错误，D正确。

7.将一段通电直导线aA从中点6折成120。，分别放在图甲、乙所示的匀强磁场中，导线

中电流大小保持不变。图甲中导线所在平面与磁场的磁感线平行，图乙中导线所在平面与磁场的

磁感线垂直，若两图中导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比

勃（）

AgB班

33

C.平D.芈

解析：选B设导线的总长为21,通过导线的电流为/,题图甲中导线受到的安培力大小为

O

6M+用cos60°•〃=/〃；题图乙中导线受到的安培力的大小为2层77cos30°

8.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连

接起来，此时台秤读数为内。现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，

当加上电流后，台秤读数为则以下说法正确的是（）

A.F\>F2B.FiVF?

C.弹簧长度将变长D.弹簧长度将不变

解析：选A选通电导线为研究对象，根据左手定则判断可知，通电导线所受安培力方向为

斜向右下方，根据牛顿第三定律分析得知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，则磁铁将向左运

动，弹簧被压缩，所以长度将变短，故C、D错误；由于磁铁受到的安培力方向斜向左上方，对

台秤的压力减小，则A>K,故A正确，B错误。

9.如图所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1m的平行导

轨上放一质量为0=0.3kg的金属棒a8,通以从〜a、/=3A的电流，磁场方向竖直向上，这

时金属棒恰好静止(g=10m/s2)«求：

(1)匀强磁场磁感应强度的大小；

(2)aZ?棒对导轨的压力的大小。

解析：(1)金属棒劭静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡,

则有磔sin60°—BILcos600,

.侬tan60°0.3X10X-\/3

解得B=~~~——=——VT^1.73T»

ILoAi

(2)根据平衡条件及牛顿第三定律得，金属棒a6对导轨的压力为:

_mg0.3X10

="尸cos60。=~~N=6No

2

答案:(1)1.73T(2)6N

10.电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示，两相距很近的通电平行线圈I和H,线

圈I固定，线圈n置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正

确的是()

A.当天平示数为负时，两线圈电流方向相同

B.当天平示数为正时，两线圈电流方向相同

C.线圈I对线圈H的作用力大于线圈H对线圈I的作用力

D.线圈I对线圈H的作用力与托盘对线圈II的作用力是一对相互作用力

解析：选A装置的构造模型为两个线圈和一个杠杆，当线圈中通有同向电流时互相吸引,

通有异向电流时互相排斥，故当天平示数为负时表示两线圈互相吸引，所以为同向电流，A正确,

B错误；根据牛顿第三定律可知线圈I对线圈n的作用力等于线圈n对线圈I的作用力，c错误;

由相互作用力的特点知，线圈I对线圈n的作用力与托盘对线圈n的作用力，不是一对相互作用

力，D错误。

门.电磁炮是一种新式武器，其工作原理如图所示。当水平放置的两光滑平行导轨接入电源

时，强电流从一导轨流出，经滑块（炮弹）从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁感

应强度大小与电流成正比。通有电流的炮弹在安培力的作用下加速一段距离后，会以很大的动能

射出。关于电磁炮，下列说法正确的是（不考虑滑块移动产生的电动势）（）

平行导轨滑拱（炮弹）

A.当平行导轨通有如图所示的电流时，导轨间的磁场方向竖直向下

B.当回路中电流一定时，炮弹将做匀加速直线运动

C.若只将电流增大到原来的2倍，则炮弹射出的动能也会增大到原来的2倍

D.若只将导轨长度增大到原来的2倍，则炮弹射出的动能会增大到原来的4倍

解析：选B当平行导轨通有题图所示的电流时，根据安培定则可知导轨间的磁场方向竖直

向上，A错误；当回路中电流一定时，根据牛顿第二定律可得尸发=8〃=侬，解得炮弹加速度a

=—,所以炮弹将做匀加速直线运动，B正确；若只将电流增大到原来的2倍，磁感应强度也变

m

为原来的2倍，则安培力增大到原来的4倍，根据动能定理厂女才=a一0,可得炮弹射出时的动

能也会增大到原来的4倍，C错误；若只将导轨长度x增大到原来的2倍，根据动能定理厂安x=

氏一0,可得炮弹射出时的动能也会增大到原来的2倍，D错误。

12.（2021•珠海高二检测）如图所示为一电流表的原理示意图。质量为r的匀质细金属棒协，

的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连，绝缘弹簧的劲度系数为上在矩形区域a6cd

内有匀强磁场，磁感应强度大小为6,方向垂直纸面向外。与物V的右端W连接的一绝缘轻指针可

指示标尺上的示数，砌V的长度大于商。当"V中没有电流通过且处于平衡状态时，历V与矩形区

域的cd边重合，当例V中有电流通过时，指针示数可表示电流的大小。重力加速度为外

（1）当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为多少？

（2）若要电流表正常工作，,肺的哪一端应与电源正极相接？

(3)若木=2.0N/m,ab=0.20m,cb=0.05m,6=0.20T,则此电流表的量程是多少？(不

计通电时电流产生的磁场的作用)

(4)在(3)的条件下，若将量程扩大为原来的2倍，磁感应强度应变为多大？

解析：(1)设电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Ax,则有侬解得Ax=等。

(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒也V的安培力必须向下，由左手定则分析

知，材端应接电源正极。

(3)设电流表满偏时通过例V的电流为人，则有8人•W+侬=4(三+Ax)

联立并代入数据解得几x=2.5A,故电流表的量程为0~2.5Ao

(4)设量程扩大后，磁感应强度为夕，则有

26'•ab+k(c6+Ax)

解得B'=0.1T»

答案:⑴牛⑵〃端(3)0-2.5A(4)0.1T

2、洛伦兹力

1.(多选)下列说法中正确的是()

A.运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场

B.运动电荷受到的洛伦兹力方向既与其运动方向垂直，又与磁感线方向垂直

C.带电荷量为。的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力大小一定不变

D.洛伦兹力对运动电荷不做功

解析：选BD运动电荷的速度方向跟磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，故A错误；由左

手定则可知洛伦兹力垂直于速度方向与磁场方向所决定的平面，故B正确；带电荷量为。的电荷,

在磁场中受到的洛伦兹力为f=gSsin0,运动速度不变，若6的大小或夕发生变化，则电荷所

受洛伦兹力大小发生变化，故C错误；洛伦兹力只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小,

对运动电荷不做功，故D正确。

2.关于静电力、安培力与洛伦兹力，下列说法正确的是()

A.电荷放入静电场中一定会受静电力，静电力的方向与该处电场强度的方向相同

B.通电导线放入磁场中一定受安培力，安培力的方向与该处磁场方向垂直

C.电荷放入磁场中就会受到洛伦兹力，洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直

D.当电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，方向与磁场方向垂直

解析：选D电荷放入静电场中一定会受静电力，正电荷受到的静电力的方向与该处电场强

度的方向相同，负电荷受到的静电力的方向与该处电场强度的方向相反，故A错误；通电导线放

入磁场中不一定受安培力，例如电流方向与磁场方向平行时不受安培力，故B错误；静止的电荷

放入磁场中不受洛伦兹力，运动电荷的速度方向与磁感线平行时也不受洛伦兹力，故C错误；当

电荷的速度方向与磁场方向垂直时受到的洛伦兹力最大，即方向与磁场方向垂直，故D

正确。

3.在磁场中有如图所示的甲、乙两个运动电荷，甲运动方向与磁场方向垂直，乙运动方向与

磁场方向平行，则（）

，包甲

A.甲、乙都受洛伦兹力作用

B.甲、乙都不受洛伦兹力作用

C.只有甲受洛伦兹力作用

D.只有乙受洛伦兹力作用

解析：选C电荷在磁场中运动，当电荷速度方向与磁场方向平行时，电荷所受洛伦兹力为

零，当电荷速度方向与磁场方向垂直时，电荷所受洛伦兹力最大，故只有甲电荷受洛伦兹力作用，

选项C正确。

4.（多选）如图所示，一阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线

4?时，发现射线的运动轨迹向下弯曲，贝1（）

A---------------------B

A.导线中的电流方向为从1到6

B.导线中的电流方向为从8到4

C.要使电子束的径迹向上弯曲，可以通过改变中的电流方向来实现

D.电子束的运动轨迹与46中的电流方向无关

解析：选BC电子在通电直导线产生的磁场中运动，无论直导线中的电流方向如何，电子的

运动方向都和磁感应强度的方向垂直。根据左手定则，由于是负电荷，四指应指向左方，根据电

子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里。根据安培定则，导线中的电流方向为

从6到人如果导线中的电流反向，则其产生的磁场方向也相反，会影响到电子的偏转方向，故

选项B、C正确，A、D错误。

5.初速度为的的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始

运动方向如图所示，则（）

A.电子将向右偏转，速率不变

B.电子将向左偏转，速率改变

C.电子将向左偏转，速率不变

D.电子将向右偏转，速率改变

~e

左右

解析：选A由右手螺旋定则判断通电直导线产生的磁场在电子一侧的方向垂直纸面向里,

再由左手定则判断电子在该磁场中受洛伦兹力方向向右，故电子向右偏转，洛伦兹力不做功，即

电子速率不变，选项A正确。

6.在长直通电螺线管中通入变化的电流/（如图所示电流的方向周期性改变），并沿着其中心

轴线。。'的方向射入一颗速度为y的电子，则此电子在螺线管内部空间运动的情况是（）

A.匀速直线运动B.来回往复运动

C.变速直线运动D.曲线运动

解析：选A通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行，故电子进入螺线管后不受洛伦兹力，

应做匀速直线运动。

7.如图，一束负离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标

原点o；若同时加上电场和磁场后，负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第ni象限中，则所加电

场《和磁场8的方向可能是（不计离子重力及相互作用力）（）

C.£向上，8向下D.£向下，8向上

解析：选A由题意可知，负离子在电场中受力应向下，故电场方向应向上；而负离子在磁

场作用下向左偏转，故说明洛伦兹力向左，由左手定则可知，6应向上，故A正确。

8.（多选）如图甲所示，某空间存在着足够大的匀强磁场，磁场沿水平方向。磁场中有4B

两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上。物块4带正电荷，物块6不带电且表面绝缘。在t=0

时刻，水平恒力尸作用在物块6上，物块46由静止开始做加速度相同的运动。在物块4B一

起运动的过程中，图乙反映的可能是（）

XXXX

XXXX

甲乙

A.物块力所受洛伦兹力大小随时间力变化的关系

B.物块力对物块6的摩擦力大小随时间t变化的关系

C.物块力对物块6的压力大小随时间力变化的关系

D.物块6对地面压力大小随时间t变化的关系

解析：选CD物块力受到的洛伦兹力/洛=<7/=泌?3力=0时，心=0,选项A错误；物块

4对6的摩擦力大小勺如a,所以/•随时间L的变化保持不变，选项B错误；4对6的压力片,=

m,、g+qvB=m*g+qBat,选项C正确；6对地面的压力用；=（如+勿〃）夕选项D正确。

9.如图所示，质量为小的带正电荷小球能沿着绝缘墙面竖直下滑，匀强磁场的磁感应强度大

小为8方向垂直纸面向外。若小球带电荷量为（7,球与墙面间的动摩擦因数为"，重力加速度

为g,则小球下滑的最大速度和最大加速度分别是多少？

解析：当小球刚开始下滑时有最大加速度，即a=g,当小球的加速度为0时有最大速度，即

侬=HF*，PiH=qvB,解得v=-^^

mg

答案:TqB

10.显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的。点，安装

在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,

若使高速电子流打在荧光屏上的位置由6点逐渐移动到a点，下列变化的磁场能够使电子发生上

述偏转的是（）

电子束

解析：选C高速电子流打在荧光屏上的位置由方点逐渐移动到a点，根据左手定则可知，

磁场的方向开始时垂直纸面向里，方向为正，且逐渐减弱，后来电子又向上偏转，磁场方向垂直

纸面向外，方向为负，且逐渐增强，故C项正确。

11.（2021•茂名高二检测）如图所示，一质量为以电荷量为q的带正电荷绝缘物块位于高

度略大于物块高度的水平宽敞绝缘隧道中，隧道足够长，物块上、下表面与隧道上、下表面间的

动摩擦因数均为〃，整个空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为8的匀强磁场。现给物块水平向

右的初速度外，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，则物块（）

XXXXXXX

，〃(〃/‘〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/,上表面

xm3xxxxx

V/////////////////////////////////////////z下表面

XXXXXXX

A.一定做匀速直线运动B.一定做减速运动

C.可能先减速后匀速运动D.可能加速运动

解析：选C根据左手定则可知物块受到的洛伦兹力方向向上，如果洛伦兹力等于重力，则

物块做匀速直线运动；如果洛伦兹力小于重力，物块与隧道下表面间存在摩擦力，物块做减速运

动；如果洛伦兹力大于重力，物块与隧道上表面间存在摩擦力，做减速运动，当减速到洛伦兹力

等于重力时做匀速运动，故选项C正确。

12.（多选）如图所示，绝缘容器内部为长方体空腔，容器内盛有NaCl的水溶液，容器上、

下端装有伯电极/和G置于与容器表面垂直的匀强磁场中，开关K闭合前容器两侧A0两管中

液面等高，闭合开关后（）

A.M处钠离子浓度大于N处钠离子浓度

B./V处电势高于"处电势

C.M处电势高于4处电势

D.尸管中液面高于0管中液面

解析：选AD根据左手定则可知，钠离子在洛伦兹力作用下，向"处偏转，因此，"处钠离子

浓度大于N处钠离子浓度，故A正确；依据正离子的定向移动方向与电流方向相同，而负离子移

动方向与电流方向相反，根据左手定则可知，正、负离子均偏向同一方向，因此M、N两处电势

相等，故B、C错误；当开关闭合时，液体中有从/到，方向的电流，根据左手定则可知，液体

将受到指向M的安培力作用，因此〃端的液面将比。端的高，故D正确。

13.如图所示，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，幸好由于地磁场的

存在而改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面上生命

的危害。已知北京上空某处由南指向北的磁感应强度为L2XICT'T,如果有一速率r=5.0X1(/

m/s、电荷量(7=1.6X10T9C的质子竖直向下运动穿过此处的地磁场。

(1)此时该质子受到的洛伦兹力是多大？向哪个方向偏转？

(2)在地球两极处地磁场方向可近似认为垂直于地面，在赤道处地磁场方向可近似认为由地

理南极指向地理北极。那么，地球两极处和赤道处相比，哪个区域地磁场对高能带电粒子的阻挡

效果更好？为什么？

宇宙射线

解析：(1)已知质子运动方向与地磁场方向垂直，根据洛伦兹力计算公式，得F=q姐=1.6

X10-19X5.OX105X1.2X10-4N=9.6X10-18No

根据左手定则可知，质子受到的洛伦兹力由西向东，因此质子向东偏转。

(2)赤道处阻挡效果更好。由于地球两极处地磁场可近似认为垂直于地面，因此带电粒子的

运动方向与两极处的地磁场方向平行，在地球两极处不受洛伦兹力，该区域地磁场对宇宙射线的

阻挡效果较弱。而在赤道处，地磁场的方向由地理南极指向地理北极，带电粒子运动方向与地磁

场方向垂直，带电粒子受到了洛伦兹力的作用而偏转，所以该区域地磁场对宇宙射线的阻挡效果

更好。

答案：(D9.6X10-18N向东偏转(2)见解析

3、洛伦兹力与现代技术

1.如图所示是速度选择器的原理图，已知电场强度为反磁感应强度为8并相互垂直分布,

某一带电粒子（重力不计）沿图中虚线水平通过。则该带电粒子（）

A.一定带正电荷

F

B.速度大小为今

C.可能沿8方向运动

F

D.若沿网方向运动的速度大于》将一定向下极板偏转

解析：选B粒子从左射入时，不论带正电荷还是负电荷，电场力大小为洛伦兹力大小

E

为F=qvB=qE,两个力平衡，可得速度粒子做匀速直线运动，故A错误，B正确；此粒子

从右端沿虚线方向进入时，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，故C错误；若速度

v>^则粒子受到的洛伦兹力大于电场力，使粒子偏转，只有当粒子带负电荷时粒子向下偏转，

故D错误。

2.质量和电荷量都相等的带电粒子一和。（均不计重力），以不同的速率经小孔S垂直进入匀

强磁场，运动轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（）

XXXX

Bp

XQXX-1一X

一…，'

-XXX1

A.粒子。带正电，粒子0带负电

B.粒子产在磁场中运动的速率大于0的速率

C.洛伦兹力对粒子户做负功、对粒子。做正功

D.粒子产在磁场中运动的时间大于粒子0运动的时间

V2my

解析：选B由左手定则知产带负电，0带正电，A错误；由gS=行得可见速率大

的粒子做圆周运动的半径较大，故。的速率大于Q的速率，B正确；洛伦兹力的方向与粒子瞬时

速度的方向总是垂直，故洛伦兹力不做功，C错误；粒子做圆周运动的周期T=H，可见周期

qB

与粒子的运动速率无关，两粒子做圆周运动的周期相等，又两粒子转过的圆心角相等，故夕的运

动时间等于0的运动时间，D错误。

3.如图所示，一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域，不计离子的重力，则在速度

选择器中沿直线运动，且在匀强磁场中偏转半径又相等的离子具有相同的（）

xvxExx

A.电荷量和质量B.质量和动能

C.速度和比荷D.速度和质量

解析：选C在速度选择器中，离子不偏转，说明离子受力平衡，在速度选择器中，离子受

p

电场力和洛伦兹力，则qvB产qE,得v=方,可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁

场的区域时，偏转半径相等，由「=警和T，可知这些正离子具有相同的比荷。故选项c正

QDlD\

确。

4.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，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的是（）

<XBX、

XXX

XXX

KXX，

A.粒子从磁场中获得能量

B.粒子被电场加速后，运动越来越快，走过半圆的时间越来越短

C.D形盒的半径7?越大，粒子离开回旋加速器时最大动能越小

D.粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为出：小

解析：选D带电粒子从电场中获得能量，不是从磁场中，故A错误；根据周期公式7=岑,

qB

走过半圆所用时间kT，与速率无关，故B错误；根据半径公式r=强1,v=~,则粒子的

qBqBm

最大动能笈=＜而〃2=半，与加速的电压无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关，D形盒的

22勿

半径彳越大，粒子加速所能获得的最大动能越大，故C错误；只有电场力做功，粒子第2次和第

3次经过两D形盒间狭缝后的动能之比是2：3,所以速度之比是隹：小,根据「=不得，轨道

半径之比为故D正确。

5.质谱仪是一种测定带电粒子比荷和分析同位素的重要仪器。图中的铅盒A中的放射源放出

大量的带正电粒子（可认为初速度为零），从狭缝S进入电压为〃的加速电场区加速后，再通过狭

缝S从小孔G垂直于,楙'射入偏转磁场，该偏转磁场是边界与直线例V相切，磁感应强度为6,方

向垂直于纸面向外，半径为力的圆形匀强磁场。现在物，上的尸点（图中未画出）接收到该粒子，

且心=小几则该粒子的比荷为（粒子的重力忽略不计）（）

1

U

T

9U

卜・丽B-w

、6U2U

c,而D,莉

选C设粒子被加速后获得的速度为心由动能定理有利三/7"，据题意，画出粒子偏转磁

场中的运动轨迹如图所示（若粒子带正电），由几何关系知，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道

半径「=又qvB=n彳可求选项C正确。

3

6.如图，半径为d的圆形区域内有磁感应强度为6的匀强磁场，磁场垂直圆所在的平面。一

带电荷量为外质量为明的带电粒子从圆周上a点对准圆心。点射入磁场，从6点射出，若。=

60°,则带电粒子射入磁场时的速度大小为（）

A幽B1/3W

mm

c2WD3qBd

'm.m

解析：选B如图所示，根据几何知识可知，粒子运动的轨迹半径为r=d・tan60°=小&

因为粒子受到的洛伦兹力提供向心力，有qvB=n^,所以粒子射入磁场时的速度大小为r=-=

rm

近幽，选项B正确。

m

7.（多选）带电量相同，质量不同的粒子从容器/下方的小孔S飘入电势差为〃的加速电场,

其初速度几乎为零。然后经过S沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为8的匀强磁场中，最后

打在照相底片D上，如图所示。运动过程中粒子之间的相互作用忽略不计，下列说法正确的是

()

A.这些粒子经过&时的动能相同

B.这些粒子经过W时的速率相同

C.这些粒子在磁场中运动的轨道半径与质量成正比

D.这些粒子在磁场中运动的时间与质量成正比

解析：选AD带电粒子在电场中加速，由动能定理得：q/J〃片解得经过£时的速率为「

='忏，经过$时的动能为笈=%可知这些粒子经过$时的速率不一定相同，但动能一定

相等，故A正确，B错误；粒子在磁场中运动的轨道半径为迦，这些粒子在磁场

中运动的轨迹圆半径与g成正比，故C错误；粒子在磁场中运动的时间为寸，所以这

些粒子在磁场中运动的时间与质量成正比，故D正确。

8.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒，两

盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过

窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动,

通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回

旋加速器分别加速僦核（/H）和a粒子（-He）,比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大

动能的大小，有（）

A.加速瓶核的交流电源的周期较大，僦核获得的最大动能也较大

B.加速僦核的交流电源的周期较大，僦核获得的最大动能较小

C.加速晁核的交流电源的周期较小，僦核获得的最大动能也较小

D.加速瓶核的交流电源的周期较小，瓶核获得的最大动能较大

解析：选B带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据片赛，作核

（「H）的质量与电荷量的比值大于a粒子（『He）,所以僦核在磁场中运动的周期大，则加速僦核的

交流电源的周期较大。根据得,最大速度v=哼,则最大动能&=%/=吟，已知

311

笳核的质量是a粒子的彳，窟核的电荷量是a粒子的5,则瓶核的最大动能是a粒子的可，即瓶核

44J

的最大动能较小。故B正确。

9.如图所示，空间存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为占的正方形匀强磁场区域，一电荷

量为一（7的粒子（不计重力）从4点沿48方向以速度/射入磁场，粒子从比边上的£点离开磁场,

旦AE=2BE=2&求:

B.^―-C

叫

4*.

D

⑴磁场的方向;

（2）带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间。

解析：（1）粒子沿圆弧/£运动，根据左手定则，从带电粒子所受洛伦兹力的方向可判断出磁

场的方向垂直纸面向里。

（2）如图所示，连接力反作线段/£的中垂线，交/〃的延长线于。点，〃即为圆心，。为弦

切角，因AE=2BE=2d,所以。=30°；«为圆弧轨迹的圆心角，6=2。=60°。△/必为等边

三角形，R=2d,由得，/=华&7=一=审,所以粒子在磁场区域的运动时间t

T2nd

=6=^7°

答案：（1）垂直纸面向里（2）"的三詈

v3v

10.质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。某质谱仪的原理图如图所示，速

度选择器中匀强电场的电场强度大小为£，匀强磁场的磁感应强度大小为台，偏转磁场（匀强磁场）

的磁感应强度大小为房。一电荷量为。的粒子在加速电场中由静止加速后进入速度选择器，恰好

能从速度选择器进入偏转磁场做半径为分的匀速圆周运动。粒子重力不计，空气阻力不计。该粒

子的质量为（）

qBBR

AEB2E

遮逊

B正BxE

解析：选A在速度选择器中做匀速直线运动的粒子能进入偏转磁场，由平衡条件得9出=

Ev

qE,粒子速度V=R粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得qvB产暝,解得m

qB\BzR、比不-匚诲

―--,选项A正确。

C

11.如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒,

在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频交流电源相连。带电粒子在磁场

中运动的动能笈随时间力的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判

断中正确的是（）

A.在笈-t图像中应有t~t3<t3-t2<t2~ti

B.加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大

C.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大

D.要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积

解析：选D带电粒子在匀强磁场中的回旋周期与速度大小无关，因此在笈Y图中应有U

一友=友一友=七一力，A错误；加速电压越小，粒子加速次数就越多，由粒子做圆周运动的半径r

="="零可知区=萼匚，即粒子获得的最大动能决定于［）形盒的半径，与加速电压和加速次

qBqB2m

数无关，故D形盒的面积增加时半径增大，粒子的最大动能增大，故B、C错误，D正确。

12.如图所示，a、6是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间

开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里，

在a、。两板间还存在着匀强电场及从两板左侧中点c处射入一束正离子（不计重力），这些正离

子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束。则下列判断正确的是（）

A.这三束正离子的速度一定不相同

B.这三束正离子的质量一定不相同

C.这三束正离子的电荷量一定不相同

D.这三束正离子的比荷一定不相同

E

解析：选D带电粒子在金属板中做直线运动，受力平衡qvB=Eq,v=+表明带电粒子的

速度一定相等，而正离子的带电荷量、质量的关系均无法确定；在磁场中仁黄，由于带电粒子

Bq

的速度大小和磁场的磁感应强度相同，而运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确。

13.质量为加、电荷量为g的带负电粒子自静止开始，经以N板间的电场加速后，从4点垂

直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置户偏离入射方向的距离为L,

如图所示。已知以N两板间的电压为以粒子的重力不计。

______fl________

XXXX；

[XXXX；

XXXX；

(

[XXXX；

B4

xxxxT1

(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图);

(2)求匀强磁场的磁感应强度员

解析：(1)作出粒子经过电场和磁场的运动轨迹图如图所示。

(2)设粒子在以N两板间经电场加速后获得的速度为%由动能定理得：QU日版①

粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r,则:

V2

qvB=nr^)

由几何关系得：r?=(r—上产+一③

联立①②③式解得：6=否二7

答案：(1)见解析图

章末综合检测

（本试卷满分：100分）

一、单项选择题