高中物理人教版（2019）选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试 （含答案）

第一章《安培力与洛伦兹力》单元测试一、单项选择题：共12题，每题4分，共48分，每题只有一个选项最符合题意1．如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时（）A．悬线上的拉力将不变B．悬线上的拉力将变小C．条形磁铁对水平桌面的压力将变大D．条形磁铁对水平桌面的压力将变小2．在阴极射线管中电子流方向由右向左，其下方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将（）A．向上偏转B．向下偏转C．向纸里偏转D．向纸外偏转3．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是（）A．质子被加速后的最大速度不可能超过B．加速电场的电压越大，质子被加速后的最大速度越大C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．为增大质子从磁场中飞出时的动能，其它条件不变，增大磁感应强度即可4．如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动，l与水平方向成β角，且α＞β，则下列说法中错误的是（）A．液滴一定做匀速直线运动B．液滴一定带正电C．电场线方向一定斜向上D．液滴有可能做匀变速直线运5．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。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）沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是（）A．Q板的电势高于P板的电势B．R中有由b向a方向的电流C．若只改变磁场强弱，R中电流保持不变D．若只增大粒子入射速度，R中电流增大6.如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。一带电粒子从a点沿ad方向射入磁场，当速度大小为v1时，粒子从b点离开磁场；当速度大小为v2时，粒子从c点离开磁场，不计粒子重力，则v1∶v2，t1∶t2分别为()A.1∶3，2∶1 B．1∶3，1∶2C．3∶1，2∶1 D．3∶1，1∶27.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(C)8．如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60°的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP＝a，不计重力。根据上述信息可以得出()A．带电粒子在磁场中运动的轨迹方程B．带电粒子在磁场中运动的速率C．带电粒子在磁场中运动的时间D．该匀强磁场的磁感应强度9．如图所示，M、N为简化的磁流体发电机的两个水平极板，相距d=0.2m，板间有垂直于纸面向外的匀强磁场，B=1.0T，外电路中可变负载电阻R的最大阻值为10Ω，电离气体(含有大量的正、负带电粒子，且不计重力)以速率v=1100m/s平行极板由左向右射入，极板间电离气体的等效内阻r=1Ω，断开开关S，稳定之后，下列说法正确的是（）A.M板电势高于N板电势B.该发电机的电动势为220VC.若闭合开关S，流过负载电阻R的电流为22AD.若闭合开关S，负载电阻R=10Ω时发电机的输出功率最大10．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q(q＞0)的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转60°，不计重力，则eq\f(v1,v2)为()A．eq\f(1,2)B．eq\f(\r(,3),3)C．eq\f(\r(,3),2)D．eq\r(,3)11.如图，在腰长为L的等腰直角三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量均为m的甲粒子＋q和乙粒子－q分别从A、B两点沿AB方向和BA方向射入磁场。不计粒子的重力，则()A．乙粒子速度合适，可以从C点出磁场B．甲粒子从C点出磁场的时间为eq\f(πm,qB)C．乙粒子要从BC边出去的最大半径为(－1)LD．甲、乙两粒子在磁场中运动的最长时间之比为2∶312.在光滑桌面上将长为πL的软导线两端固定，固定点的距离为2L，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为()A．BILB．2BILC．πBILD．2πBIL二、非选择题：共5题，共52分。其中第14题~第17题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。13.(6分)如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面Ａ的电势下侧面Ａ’的电势（填高于、低于或等于）。（2）电子所受的洛伦兹力的大小为。

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为．14.(10分)电磁轨道炮工作原理如图所示，待发射弹体可在两平行光滑轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I0从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流出。轨道电流可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小B＝kI0。通电的弹体在轨道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同学从网上购买了一个轨道炮模型，其轨道长度为L＝50cm，平行轨道间距d＝2cm，弹体的质量m＝2g，导轨中的电流I0＝10A，系数k＝0.1T/A，求：(1)弹体在轨道上运行的加速度a的大小；(2))现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，通过分析说明，理论上可采用哪些办法？(至少说出两种方法)15．(12分)回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m、电荷量为＋q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0，周期T＝2πm/qB。一束该种粒子在t＝0～T/2时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求：(1)出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0。16.(12分)如图所示，在水平线ab的下方有一匀强电场，电场强度为E，方向竖直向下，ab的上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。磁场中有一内、外半径分别为R、eq\r(3)R的半圆环形区域，外圆与ab的交点分别为M、N。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放，由M进入磁场，从N射出。不计粒子重力。(1)求粒子从P到M所用的时间；(2)若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出，同样能由M进入磁场，从N射出。粒子从M到N的过程中，始终在环形区域中运动，且所用的时间最少，求粒子在Q时速度v0的大小。17.(12分)如图所示，一长为L的薄壁玻璃管放置在水平面上，在玻璃管的a端放置一个直径比玻璃管直径略小的小球，小球带负电，电荷量为q、质量为m．玻璃管右边的空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．磁场的左边界与玻璃管平行，右边界足够远．玻璃管和小球一起以水平速度v0垂直于左边界向右运动，由于外力的作用，玻璃管进入磁场后速度保持不变，经一段时间后小球从玻璃管b端滑出．设运动过程中小球的电荷量保持不变，不计一切摩擦．求

（1）小球从玻璃管b端滑出时的速度；

（2）从玻璃管进入磁场至小球从b端滑出的过程中，外力所做的功W1；

（3）从玻璃管进入磁场至小球从b端滑出的过程中，洛伦兹力对带电小球所做的功W2．《安培力洛伦兹力》单元测试答案题号123456789101112答案DAADDACABBCA13.(1)低（2）evB(3)14.(1)100m/s2(2)