第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试 2- 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版第一章安培力与洛伦兹力单元测试2 一．选择题（共13小题）1．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Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ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Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力2．\t"/physics2/paper/_blank"如图所示为研究平行通电直导线之间相互作用的实验装置。一接通电路后发现两根导线均发生形变，此时通过导线M和N的电流大小分别为I1和I2，已知I1＞I2，方向均向上。若用F1和F2分别表示导线M与N受到的磁场力，则下列说法正确的是（）两根导线相互排斥为判断F1的方向，需要知道I1和I2的合磁场方向两个力的大小关系为F1＞F2仅增大电流I2，F1、F2会同时增大相同倍数3．下列说法正确的是（）A．回旋加速器粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关B．黑体辐射实验揭示了振动着的带电微粒的能量是连续的C．氢原子吸收光子后从高能级跃迁到低能级D．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的4．如图所示，匀强磁场的区域足够大，磁感应强度大小为B、方向水平向右，将一段圆弧形导体ab置于磁场中，圆弧的圆心为O，半径为r。现在导体ab中通以方向从b→a的恒定电流I，则圆弧受到的安培力的方向和大小分别为（）A．水平向左，B．垂直纸面向里，C．垂直纸面向外，D．垂直纸面向外，\t"/physics2/paper/_blank"在下列四幅图中，正确标明了带负电的粒子所受洛伦兹力f方向的是（）A．B．C．D．6．真空中一长直细金属导线竖直放置，通以向上的恒定电流，一光滑绝缘管ab水平放置，管两端恰好落在一以导线为圆心的圆上，俯视图如图。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以初速度v0向b运动过程中，则下列说法正确的是（）A．小球在ab位置中点时速度最大B．洛伦兹力对小球先做正功再做负功C．小球在ab位置中点受到的洛伦兹力为零D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终向下7．如图所示，下列说法正确的是（）A．图甲是回旋加速器的示意图，只增加电压U可使粒子获得的最大动能增大B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，B极板是发电机的负极C．图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq=qvBD．图丁是质谱仪的原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S3，粒子的比荷越小8．显像管基本原理如图所示，在管颈区域加有偏转磁场，要使电子枪发射的电子束打在图中荧光屏上的M点，偏转磁场的方向可能是（）A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外C．平行纸面向上 D．平行纸面向下9．\t"/physics2/paper/_blank"如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计。现将装置置于向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到安培力的大小关系为（）A．Fa＞Fb=FcB．Fa=Fb＞FcC．Fa=Fb=FcD．Fa＞Fb＞Fc10．如图，x轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。甲、乙两粒子分别从距x轴h与2h的高度以速率v0平行于x轴正向进入磁场，并都从P点离开磁场，OP=h。则甲、乙两粒子比荷的比值为（不计重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（）A．32：41 B．56：41 C．64：41 D．41：28如图所示，两正对水平放置的带电平行金属板间形成匀强电场（不考虑边缘效应），金属板右下方以MN、PQ为上下边界，MP为左边界的区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场高度为d，MN与下金属板等高，MP与金属板右端在同一竖直线上。一电荷量为q、质量为m的正离子，以初速度v0平行于金属板面从A点射入金属板间，不计离子的重力，离子恰好从下极板的右侧边缘垂直进入磁场区域，并从边界MP的P点离开磁场，则磁场的磁感应强度B大小为（）A.B.C.D.如图所示，竖直线MN∥PQ，MN与PQ间距离为a，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O是MN上一点，O处有一粒子源，某时刻放出大量速率均为v（方向均垂直磁场方向）、比荷一定的带负电粒子（粒于重力及粒子间的相互作用力不计），已知沿图中与MN成θ=60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为（）A.B.C.D.13．如图所示，一束电荷量相同的带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场和匀强电场（左侧极板带正电，右侧极板带负电）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强偏转磁场，最终打在A1、A2上，下列说法正确的是（）A．粒子带负电B．速度选择器中磁场方向为垂直纸面向里C．所有打在A1A2上的粒子，在匀强偏转磁场中的运动时间都相同D．粒子打在A1A2上的位置越远，粒子的质量越大二．填空题（共4小题）14．电磁炮的主要结构原理如图所示。假设某电磁炮能把m=2g的弹体（包括金属杆CD的质量）由静止加速到v=10km/s。已知轨道宽l=2m，长s=100m，通过的电流为I=10A，则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B=T，磁场力的最大功率P=W（轨道摩擦不计）。15．从1405～1433年，出生于云南的航海家郑和先后7次下西洋。在一望无际的茫茫大海中，利用指南针导航。指南针指南的一端是极（选填“N”或“S”）；安培力是磁场对通电导线的作用，如图所示长度L=0.3m的导体棒垂直磁场放置，磁感应强度B=1T，通入水平向右，大小为I=2A的电流，则导体棒受到的安培力向是，大小为N。16．如图所示，两平行金属板P1和P2之间的距离为d、电压为U，板间存在磁感应强度为B1的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动。粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场中，在洛伦兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN上的A点。不计粒子重力。那么粒子的速度大小v=，O、A两点间的距离x=。17．按照如图所示进行实验。

（1）分别接通“1、4”和“2、3”，导线偏转的角度不同，说明导线受到的力的大小与有关。

（2）只上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向（选填“改变”或“不改变”）。

（3）只改变导线中电流的方向，导线受力的方向（选填“改变”或“不改变”）。

（4）通过实验说明：安培力的方向与磁场方向、电流方向之间的关系满足。四．解答题（共5小题）18．如图所示，在xOy坐标平面内的第一象限中存在一匀强磁场，磁场方向垂直坐标平面向里．一个质量为m、带电荷量为q的正粒子，从x轴上的M点以初速度v0沿与x轴正方向成30°角射入第一象限中，粒子在磁场中做圆周运动，之后恰好垂直y轴射出第一象限，已知OM长为L，不计粒子重力．求：

（1）粒子运动的半径大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小．19．在平面直角坐标系xOy中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，已知M点坐标为（0，L），求：

（1）ON距离；

（2）匀强磁场的磁感应强度B大小；

（3）粒子从M点到P点的运动时间t。20．如图所示，在直角坐标系xOy中，第一象限内，x=l和y轴之间有垂直于坐标平面向里的匀强磁场Ⅰ，在第四象限内，x=l和y轴之间有垂直于坐标平面向里的匀强磁场Ⅱ，在第三象限内，有沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为E；一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子在第三象限内P点由静止释放，粒子仅在电场力作用下运动，从y上的Q点进入磁场Ⅱ，以垂直x轴的方向进磁场Ⅰ，已知磁场Ⅰ的磁感应强度是磁场Ⅱ磁感应强度的3倍，重力不计。求：

（1）粒子进入磁场时的速度大小；

（2）粒子在磁场中运动的时间。21．如图，水平虚线ef上方区域内有方向竖直向下的匀强电场，电场强度的大小为E。竖直挡板MN右侧和水平虚线ef下方区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，挡板上边缘M点在虚线f上。一比荷为k的带正电的粒子A自电场中P点以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从挡板的上边缘M点处射入磁场，射入磁场时的速度方向与ef的夹角为45°，粒子A打在挡板上的位置离M点的距离为L，粒子打到挡板上即被吸收，不计粒子重力。

（1）求粒子A发射的位置P到M点的距离；

（2）求匀强磁场的磁感应强度大小；（3）若另一带正电的不同种类的粒子B自电场中P点以大小为的速度水平向右发射，它恰好也从M点处射入磁场并打在挡板上，求挡板的最短长度。22．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内有沿x轴负