第一章安倍力与洛伦兹力律解答题专项特训-2023-2024学年高中物理人教版选择性必修第二册

第一章安倍力与洛伦兹力律解答题专项特训-2023-2024学年高中物理人教版选择性必修第二册 1．如图所示，金属杆ab质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为角斜向下，结果ab静止于水平导轨上，重力加速度为g，求： （1）金属杆所受到的摩擦力； （2）金属杆对导轨的压力。 2．如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离为L，金属导轨所在的平面与水平面的夹角为，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源。现把一个长度为L、质量为m的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰能保持静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，金属导轨的电阻不计，重力加速度大小为g。求： （1）导体棒的所受的安培力F； （2）导体棒的电阻R； （3）若磁场方向变成竖直向上导体棒仍能保持静止，磁感应强度的大小。 3．倾角的光滑导体滑轨AB和CD上端接入一电动势的电源，滑轨间距，将一根质量、电阻的金属棒水平放置在滑轨上，滑轨处在垂直于水平面的匀强磁场中，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示。不计电源的内阻和滑轨的电阻，取重力加速度，求： （1）金属棒中的电流？ （2）金属棒受到的安培力方向和大小？ （3）磁场的方向和磁感应强度的大小？ 4．如图所示，宽为的平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角，导轨的一端与电动势和内阻均恒定的直流电源相接，空间分布着磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场。一质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，若金属杆电阻恒定，不计导轨电阻。（，） （1）求金属杆受到的安培力大小； （2）求通过金属杆的电流I； （3）若匀强磁场的磁感应强度大小和方向都可调整，为使金属杆在图示位置保持静止，求磁感应强度的最小值及其方向。 5．对于同一个物理问题，常常可以从宏观和微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。已知一段横截面积为，长为的直导线，单位体积内有个自由电子，电子电荷量为，该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为。 （1）根据电流的定义推导导线中的电流； （2）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度，导线所受安培力大小为，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为，推导。 6．如图所示，厚度为h，宽度为d的金属导体板放在匀强磁场中，磁场方向垂直于板的两个侧面向里，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。 （1）达到稳定时，导体板上下侧面的电势哪个高? （2）若测得上侧面A和下侧面之间的电压为U1，磁感应强度为B1时，求此时电子做匀速直线运动的速度为多少? （3）由于电流和电压很容易测量，因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小。若已知该导体内部单位体积内自由电子数为电子电量为测得通过电流为I时，导体板上下侧面的电压为U，求此时磁感应强度B的大小。 7．如图所示，直导线长l，电流为I，单位体积内的自由电荷数为n，截面积为S，每个电荷的电荷量均为q，定向运动速度为v，磁场的磁感应强度为B。 （1）这段通电导线所受的安培力是多大？ （2）此段导线的自由电荷个数是多少？ （3）每个自由电荷受到的洛伦兹力又是多大？    8．如图所示，一个质量为m、带负电荷粒子的电荷量为q、不计重力的带电粒子从x轴上的P点以速度ν沿与＋x轴成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，恰好垂直于y轴射出第一象限。已知。 （1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）让大量这种带电粒子同时从x轴上的P点以速度ν沿与＋x轴成0~180°的方向垂直磁场射入第一象限内，求y轴上有带电粒子穿过的区域范围和带电粒子在磁场中运动的最长时间。 （3）为了使该粒子能以速度ν垂直于y轴射出，实际上只需在第一象限适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感强度为的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个矩形区域内，试求这矩形磁场区域的最小面积。 9．如图所示，在xOy平面内，除以原点O为圆心半径为L的圆形区域外，存在方向垂直坐标平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。点处有一粒子发射源，发射源能沿y轴正方向发射速度不同、质量为m、带电荷量为一q的粒子，所有粒子均能进入圆形区域，不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用。 （1）求粒子的发射速度需要满足的条件； （2）求恰好能经过坐标原点O的粒子的发射速度； （3）当粒子的发射速度多大时，粒子从发射到进入圆形区域的时间最短？最短时间为多少？ 10．如图所示，足够长的平面感光板ab与虚线平行，两平行线间的距离为l。ab与虚线间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，虚线上有一个点状的放射源S，它可以向各个方向发射质量为m、电荷量