高中人教物理选择性必修二第一章 安培力与洛伦兹力章末复习 练习-人教版（解析版）

1、安培力与洛伦兹力单元检测试题总分：100分 用时：90分钟一、选择题：（本大题共12小题每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中，第18题只有一项符合题目要求，第912题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分有选错的得0分）1将一段长L0.2m、通有电流I2.5A的直导线放入磁感应强度为B的磁场中，则关于其所受安培力F的说法正确的是（）A若B2T，则F可能为1NB若F0，则B也一定为零C若B4T，则F一定为2ND当F为最大值时，通电导线一定与B平行【答案】A【解析】解：长度为0.2m的通电直导线，若放置于匀强磁场的磁感应强度中，通入电流为2.5A，A、如果B2T，当直导

2、线垂直于磁场时，则由公式可得安培力的大小为FBIL22.50.2N1N若不垂直，则通电导线受到的安培力小于1N，故A正确；B、如果F0，直导线可能与磁场平行，则B不一定为零，故B错误；C、如果B4 T，若垂直放置时，则安培力大小为FBIL42.50.2N2N不垂直时安培力小于2N，故C错误；D、如果F有最大值，通电导线一定与B垂直，故D错误，故选A2如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abc=bcd=135流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力A方向沿纸面向上，大

3、小为(+1)ILBB方向沿纸面向上，大小为(-1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(+1)ILBD方向沿纸面向下，大小为(-1)ILB【答案】A【解析】导线段abcd在磁场中的等效长度为ad两点连线的长度，则；等效电流方向由ad，据左手定则，安培力方向沿纸面向上，A正确3高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现美丽的彩色“极光”。极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视，发现正上方如图所示的弧状极光，则关于这一现象中高速粒子的说法正确的是（）A高速粒子带负电B粒子轨迹半径逐渐增大C仰视时，粒子沿逆时针方向运动D仰视时，

4、粒子沿顺时针方向运动【答案】D【解析】ACD在北极上空有竖直向下的磁场，带电粒子运动的轨迹由地面上看沿顺时针方向，则由左手定则得粒子带正电，故AC错误，D正确；B运动过程中粒子因空气阻力做负功，粒子的动能变小，速度减小，根据公式得则半径变小，故B错误。故选D。4把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关接通后将看到的现象是（ ）A弹簧向上收缩B弹簧被拉长C弹簧上下跳动D弹簧仍静止不动【答案】C【解析】当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离

5、开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程故弹簧上下振动A. 弹簧向上收缩与分析不符，故A错误B. 弹簧被拉长与分析不符，故B错误C. 弹簧上下跳动与分析相符，故C正确D. 弹簧仍静止不动与分析不符，故D错误5如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是（）A适当增大电场强度EB适当增大磁感应强度BC适当增大加速电场极板之间的

6、距离D适当减小加速电压U【答案】B【解析】A要使粒子在复合场中做匀速直线运动，故根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力；适当减小电场强度E，即可以减小电场力，或者适当增大磁感强度B，可以增大洛伦兹力；故A错误，B正确；C适当增大加速电场极板之间的距离，根据可得由于粒子两者间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，故C错误；D根据可得粒子故适当减小加速电压U，可以减小电子在复合场中运动的速度v，从而减小洛伦兹力，故D错误。故选B。6速度选择器是质谱仪的重要组成

7、部分，它可以将具有某一速度的粒子挑选出来。图中左右两个竖直的金属板分别与电源的负极和正极相连，金属板内部的匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B。一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过速度选择器，然后通过平板S上的狭缝P进入另一磁感应强度为的匀强磁场，最终打在A点上。不计粒子的重力。下列表述正确的是（）A粒子带负电B速度选择器中的磁场方向为垂直于纸面向外C能沿直线通过狭缝P的带电粒子的速率等于D所有打在A点的粒子的质量都相同【答案】C【解析】A.有左手定则可以判断出粒子带正电，故A错误；B.正粒子通过速度选择器时，受到的电场力水平向左，则洛伦兹力与电场力平衡，所以水平向右，由左手定则可

8、知，磁场方向垂直纸面向里，故B错误；C.能沿直线通过狭缝P的带电粒子，受力平衡，有则故C正确；D.打在A点的粒子运动半径相等，由得即所以所有打在A点的粒子比荷相同，故D错误。故选C。7如图所示，两个质量相等的带电粒子a、b在同一位置A以大小相同的速度射入同一匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60，经磁场偏转后两粒子都经过B点，AB连线与磁场边界垂直，则（）Aa粒子带正电，b粒子带负电B两粒子的轨道半径之比C两粒子所带电荷量之比D两粒子的运动时间之比【答案】C【解析】A从图可知，根据左手定则，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；B设磁场宽度为d，a粒子，根据几何关系得b粒子，

9、根据几何关系得所以B错误；C根据牛顿第二定律得解得所以C正确；Da粒子的偏转角为，b粒子的偏转角为根据时间公式可得时间之比为D错误。故选C。8回旋加速器的工作原理如图所示：真空容器D形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中两盒间狭缝间距很小，粒子从粒子源A处（D形盒圆心）进入加速电场（初速度近似为零）D形盒半径为R，粒子质量为m、电荷量为+q，加速器接电压为U的高频交流电源若相对论效应、粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间均不考虑下列论述正确的是A交流电源的频率可以任意调节不受其他条件的限制B增大磁感应强度B，粒子被加速后获得的最大动能增大C增大电压U，粒子被加速后获得的最大动能增大D增大U或B，粒子在

10、D型盒内运动的总时间t 都减少【答案】B【解析】A.根据回旋加速器的原理，每转一周粒子被加速两次，交流电完成一次周期性变化，粒子做圆周运动洛伦兹力提供向心力，则有：解得：粒子做圆周运动的周期：交流电源的频率：解得：可知交流电源的频率不可以任意调节故A错误；BC.质子加速后的最大轨道半径等于D型盒的半径，洛伦兹力提供向心力，则有：解得粒子的最大运行速度：质子获得的最大动能：解得：可知增大磁感应强度B，粒子被加速后获得的最大动能增大，粒子被加速后获得的最大动能与加速电压无关故B正确，C错误；D.质子完成一次圆周运动被电场加速2次，由动能定理得：经过的周期个数为：质子在D型盒磁场内运动的时间：则有：

11、所以质子在狭缝内运动的时间：可见U越大，越小；B越大，t越大故D错误9如图所示，边长为l的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m，带电量为q的粒子以垂直于方向的初速度从中点e点射入，从的中点f点射出。则下列说法正确的是（）A粒子带正电B粒子带负电C磁感应强度D磁感应强度【答案】BD【解析】AB粒子以垂直于方向的初速度从中点e点射入，从的中点f点射出，由左手定则可知，粒子带负电，故A错误，B正确；CD根据几何知识可知粒子运动的半径为，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力故C错误，D正确。故选BD。10如图所示，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为2B和B、方向均垂

12、直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m，电荷量绝对值为q的粒子（不计重力）垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，则下列说法正确的有（）A该粒子带正电B粒子带负电C该粒子不会到达坐标原点OD该粒子第一次经过第一象限和第二象限的时间和为【答案】BD【解析】AB由于粒子进入第二象限后向右偏转，根据左手定则可知粒子带负电，故A错误，B正确；C粒子在第二象限运动时，是以坐标原点为圆心、轨迹为R的四分之一弧，根据洛伦兹力提供向心力可得即粒子进入第一象限后，磁感应强度为2B，则粒子的运动半径为根据几何关系可知，粒子经过y轴时恰好通过坐标原点，如图所示故C错误；D该粒子第一次经过第二象限运动的时间为

13、粒子第一次在第一象限运动的时间为该粒子第一次经过第一象限和第二象限的时间和为故D正确。故选BD。11如图所示为一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的()ABCD【答案】ACD【解析】A由左手定则可知，圆环所受洛伦兹力竖直向上，带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做匀速直线运动，故A正确；BC当重力大于洛伦兹力时，水平方向受摩擦力作用，做减速运动，根据牛顿第二定律得加速度为随着速度的减小，加速度增大，直到速度减

14、为零后静止，故B错误，C正确。D当洛伦兹力大于重力时，水平方向受摩擦力作用，做减速运动，根据牛顿第二定律得加速度为随着速度的减小，加速度减小，直到时，加速度为零，则圆环最后将做匀速直线运动，故D正确。故选ACD。12如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和 L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是（ ）AL1所受磁场作用力的方向与 L2、L3所在平面垂直BL3所受磁场作用力的方向与 L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为DL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为【答案】BC【解析】A同向电流相互

15、吸引，反向电流相互排斥对L1受力分析，如图所示，可知L1所受磁场力的方向与L2、L3所在的平面平行，故A错误；B对L3受力分析，如图所示，可知L3所受磁场力的方向与L1、L2所在的平面垂直，故B正确；CD设三根导线两两之间的相互作用力为F，则L1、L2受到的磁场力的合力等于F，L3受的磁场力的合力为，即L1、L2、L3单位长度受到的磁场力之比为，故C正确，D错误二、填空题（每空3分，共12分。把正确答案写在答题卡中的横线上）13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

16、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，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0（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0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

17、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0、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 D两物块最终的速度v（4）用重力加速度g，磁感应强度B、0和所测得的物理量可得出q的表达式为_【答案】间距相等（或均匀） D BD 【解析】试题分析：（1）此实验平衡摩擦力后，确定滑块做匀速直线运动的依据是，看打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是等间距的（2）设A的质量为M，B

18、的质量为m，没有磁场时，对A受力分析，A受到重力Mg、支持力、摩擦力根据平衡条件可知：f=Mgsin0，FN=Mgcos0又因为f=FN，所以；当存在磁场时，以AB整体为研究对象，由牛顿第二定律可得（mg+Mgsin0）-（Bqv+Mgcos0）=（M+m）a由此式可知，v和a是变量，其它都是不变的量，所以AB一起做加速度减小的加速运动，直到加速度减为零后做匀速运动，即速度在增大，加速度在减小，最后速度不变所以纸带上的点迹间距逐渐增加，说明速度增大；根据逐差相等公式x=at2，可知，加速度减小，则相邻两点间的距离之差逐渐减少；匀速运动时，间距不变故D正确、ABC错误故选D（3）（4）根据（mg

19、+Mgsin0）-（Bqv+Mgcos0）=（M+m）a，可得当加速度减为零时，速度最大，设最大速度为v，则（mg+Mgsin0）-（Bqv+Mgcos0）=0化简得，把=tan0代入，得由此可知为了测定物体所带电量q，除0、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有物块B的质量m和两物块最终的速度v，故选BD三、计算题（本大题共4小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）14（8分）如图所示，两光滑平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=37，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab垂直

20、放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为I=1.5A时，导体棒恰好静止，g取10m/s2已知sin 37=0.6，cos 37=0.8，求：（1）磁场的磁感应强度为多大？（2）若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多少？【答案】(1)0.4T (2) 【解析】（1）导体棒受力如图，建立直角坐标系如图，根据平衡条件得： F安-mgsin 37=0 而F安=BIL 解得B=0.4T （2）导体棒受力如图，建立直角坐标系如图，根据牛顿第二定律得： Mgsin37-F安cos37=ma F安=BIL 解得：a=1.2m/s2 即导体棒的加速度大

21、小为1.2m/s2，方向沿斜面向下 15（8分）如图是“电磁炮”模型的原理结构示意图光滑水平金属导轨M、N的间距L=0.2m,电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒（含弹体) 的质量m=0.2 kg,在导轨M、N间部分的电阻R=0.8,可控电源的内阻r=0.2在 某次模拟发射时，可控电源为导体棒ab提供的电流恒为4103A,不计空气阻力导体棒ab由静止加速到4km/s后发射弹体，则(1)光滑水平导轨长度至少为多少？(2)该过程系统消耗的总能量为多少？【答案】(1)20m(2)l.76l06J【解析】（

22、1）由安培力公式有F=BIL=8l04N.弹体由静止加速到4km/s，由动能定理知Fx=mv2. 则轨道长度至少为：x=20m （2）导体棒ab做匀加速运动，由F=mav=at解得该过程需要时间：t=ll0-2s该过程中产生焦耳热：Q=I2（R+r）t=1.6l05J弹体和导体棒ab增加的总动能：Ek=mv2=1.6l06J. 系统消耗总能量：E=Ek+Q=l.76l06J16（12分）一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v沿与x正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，进入第二象限的匀强电场中，电场强度为E不计粒子重力，求：（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；（2