第一章 安培力与洛伦兹力-2022高二物理【新课程暑假作业】

暑 假 作 业 新课程 选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 第一节 磁场对通电导线的作用力 1. B 2. C 3. B 4. A 5. 竖直向下 0.01 kg ［ 解析 ］ 金属棒通电后 ， 闭合回路电流 I= U R = 12 V 2 Ω =6 A 。 导体棒受到安培力 F＝BIL＝0.06 N ， 根据安培定则可判 断金属棒受到安培力方向竖直向下 ； 开关闭合前 2×k×0.5×10 -2 ＝mg ， 开关闭合后 2×k× （ 0.5＋0.3 ） ×10 -2 ＝mg＋F ， 所以 m＝ 0.01 kg 。 第二节 磁场对运动电荷的作用力 1. C 2. C 3. BD 4. D 5. （ 1 ） 2 m/s ， 方向水平向左 （ 2 ） 0.1 N ， 方向竖直向下 （ 3 ） 20.1 N ， 方向竖直向下 ［ 解析 ］ 以滑块为研究对象 ， 自轨道上 A 点滑到 C 点的过程中 ， 受重力 mg ， 方向竖直向下 ； 静电力 qE ， 方向水 平向右 ； 洛伦兹力 F 洛 =qvB ， 方向始终垂直于速度方向 。 （ 1 ） 滑块从 A 到 C 的过程中洛伦兹力不做功 ， 由动能定理得 mgR-qER= 1 2 mv 2 C ， 得 v C = 2 （ mg-qE ） R m 姨 =2 m/s ， 方向水平向左 。 （ 2 ） 根据洛伦兹力公式得 F=qv C B=5×10 -2 ×2×1 N=0.1 N ， 方向竖直向下 。 （ 3 ） 在 C 点 ， F N -mg-qv C B=m v 2 C R ， 得 F N =mg+qv C B+m v 2 C R =20.1 N 。 由牛顿第三定律可知 ， 滑块对轨道的压力为 20.1 N ， 方向竖直向下 。 第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动 1. D 2. A 3. D 4. BD 5. BD 6. ABD 7. （ 1 ） 1.8×10 -6 s （ 2 ） 0.314 T （ 3 ） 3. 49×10 5 m/s ［ 解析 ］ （ 1 ） 作出粒子轨迹 ， 如图所示 ， 由图可知粒子由点 O 到点 P 的大圆弧所对的圆心 角为 300° ， 则 t T = 300° 360° ， 周期 T= 6 5 t= 6 5 ×1.5×10 -6 s=1.8×10 -6 s 。 （ 2 ） 由于粒子做圆周运动所需的向心力为洛伦兹力 ， 得 Bqv= mv 2 R ， 所以 B= mv qR = m q ω= 2πm qT = 2×3.14×1.8×10 -16 2.0×10 -9 ×1.8×10 -6 T=0.314 T 。 （ 3 ） 由几何知识可知 ， 半径 R＝OP＝0.1 m ， 故粒子的速度 v= BqR m = 0.314×2.0×10 -9 ×0.1 1.8×10 -16 m/s=3.49×10 5 m/s 。 第四节 质谱仪与回旋加速器 1. D 2. C 3. D 4. CD 5. （ 1 ） 前表面 （ 2 ） 如图所示 （ 3 ） 电压表读数 U ， 电流表读数 I nehU I 参考答案 30° P v O 兹 O′ 第 7 题答图 66 梳 理 · 建 构 积 累 · 整 合 高二物理 ［ 解析 ］ （ 1 ） 磁场由通电直导线产生 ， 根据安培定则 ， 霍尔元件处的磁场方向向下 ； 霍尔元件内的电流方向向 右 ， 根据左手定则 ， 安培力向内 ， 载流子是负电荷 ， 故后表面带负电 ， 前表面带正电 ， 故前表面电势较高 。 （ 2 ） 变阻器控制电流 ， 用电压表测量电压 ， 电路图如图所示 。 （ 3 ） 设前 、 后表面的距离为 d ， 最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平 衡 ， 有 q U d ＝qvB ， 根据电流微观表达式 ， 有 I＝neSv＝ne （ dh ） v ， 联立解得 B= nehU I ， 故还必须测量的物理量有电压表读数 U ， 电流表读数 I 。 6. （ 1 ） 垂直纸面向外 （ 2 ） L= （ 2 姨 -1 ） d （ 3 ） R≤ 2 姨 2 d ［ 解析 ］ （ 1 ） 磁场方向垂直于纸面向外 。 （ 2 ） 由动能定理可得 ， qU= 1 2 mv 2 ， qvB=m v 2 r ， r= d 2 ， r′= 2 姨 r ， L=2r′-2r ， 联立解得 L= （ 2 姨 -1 ） d 。 （ 3 ） 氘核恰好不能到达磁场边界 ， R=r′ ， 所以磁场区域边界应该满足的条件是 R≤ 2 姨 2 d 。 7. t= πBR 2 2U ［ 解析 ］ 设质子的质量为 m ， 电荷量为 q ， 在电场中加速的次数为 N ， 获得的最大速度为 v m ， 则 qBv m =m v 2 m