第01章 安培力与洛伦兹力 练习与应用-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第二册）

人教版新教科书选择性必修第二册 第1章 安培力和洛伦兹力 练习与应用（解析版） 第一节 磁场对通电导体的作用 练习与应用 1.图1.1-9的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直，图1.1-9甲、乙、丙分别标明了电流、磁感应强度和安培力三个量中的两个量的方向，试画出第三个量的方向。（本书用“·”表示磁感线垂直纸面向外，“×”表示磁感线垂直纸面向里，“⊙”表示电流垂直纸面向外，“” 表示电流垂直纸面向里。） 【答案】 2. 在图1.1-10中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。 【答案】如图1-3所示，甲图中导体棒所受安培力的方向水平向右，乙图中导体棒所受安培力的方向垂直于磁场斜向右下方，丙图中导体棒所受安培力的方向垂直于导体棒沿斜面向上, 3.图1.1-11所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。 （1）导出用n、m、、I表示磁感应强度B的表达式。 （2）当n=9，=10.0cm，I=0.10A， m=8.78g时，磁感应强度是多少？ 【答案】 (1) B=mg/(2nIl) (2)B=0.48T 【解析】 (1) 设电流方向未改变时，等臂天平左盘的质量为m1，右盘的质量为m2，则由等臂天平的平衡条件，有m1g=m2g- nBIl。 电流方向改变后，同理可得(m+m1) g=m2q十nBIl。 两式相减，得B=mg/(2nIl). (2)将n=9，=10.0cm，I=0.10A， m=8.78g代入B=mg/(2nIl) 得B=0.48T 4. 有人做了一个如图所示的实验：把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，观察通电后的现象。请你分析一下，通电后有可能发生怎样的现象 【答案】弹簧上下振动，电路交替通断。产生这种现象的原因是:通入电流时，弹簧各相邻线圈中电流方向相同，线圈之间相互吸引，使得弹簧收缩，电路断开;电路断开后，因电流消失，线圈之间相互作用力消失，因而弹簧恢复原来的状态，电路又被接通。这个过程反复出现，使得弹簧上下振动，电路交替通断。 第2节 磁场对运动电荷的作用 练习与应用 1. 电子的速率 v ＝ 3.0×106 m/s，沿着与磁场垂直的方向射入B ＝ 0.10 T 的匀强磁场中， 它受到的洛伦兹力多大？ 【答案】4.810-14N 【解析】，将及v ＝ 3.0×106 m/s，B ＝ 0.10 T代入得f=4.810-14N 2. 试判断图 1.2-10 所示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。 【答案】甲图中运动电荷所受洛伦兹力的方向沿纸面向上;乙图中运动电荷所受洛伦兹力的方向沿纸面向下:丙图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直于纸面指向读者;丁图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直于纸面背离读者。 3. 在图 1.2-11 所示的平行板器件中，电场强度E 和磁感应强度B 相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。 这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。试证明带电粒子具 有速度 v＝ E B 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。 【答案】3.能够沿教材图示虚线通过速度选择器的带电粒子必须做直线运动，而且是沿电场中的等势面运动的，静电力对带电粒子不做功。同时，洛伦兹力对带电粒子也不做功。所以，粒子一定做匀速运动。它所受到的洛伦兹力与静电力大小相等、方向相反，即qE=qvB，所以v=. 4. 一种用磁流体发电的装置如图 1.2-12 所 示。平行金属板 A、B 之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有 大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B 两板 间便产生电压。如果把 A、B 和用电器连接，A、 B 就是一个直流电源的两个电极。 （1） A、B 板哪一个是电源的正极 ? （2） 若 A、B 两板相距为d，板间的磁场 按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体 以速度v 沿垂直于B 的方向射入磁场，这个发 电机的电动势是多大？ 【答案】4. (1) B板(2) Bvd 【解析】(1)等离子体进入磁场，正离子受到的洛伦兹力的方向向下，所以正离子向B板运动，负离子向A板运动。因此，B板是发电机的正极。 (2)在洛伦兹力的作用下，正、负电荷会分别在B、A两板上积聚。与此同时，A、B两板间会因电荷的积聚而产生由B指向A的电场。当qE=qvB时，A、B两板间的电压达到最大值，等于此发电机的电动势，即U= Ed = Bvd。 所以，此发电机的电动势为Bvd。 5. 我们已经知道，垂直