2023年高中物理选修二《安培力与洛伦兹力》知识点(答案解析)

一、选择题如以下图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面对里，磁感应强度的大小B＝0.30Tabab的距离l=32cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向放射α粒子，αv＝q5.0107C/kg3.0×106m/sα粒子的电荷量与质量之比m

，现只考虑在图纸平面内运动的α粒子，则感光板ab上被α粒子打中区域的长度〔 〕A．20cm B．40cm C．30cm D．25cm我国第21次南极科考队在南极观看到秀丽的极光。极光是由来自太阳的高能带电粒子流与大气分子猛烈碰撞或摩擦，从而激发大气分子发出各种颜色的光。假设科考队员站在南极极点四周，观测到带正电粒子从右向左运动，则粒子受到磁场力的方向是〔 〕A．向前 B．向后 C．向上 D．向下1如以下图，在一光滑绝缘斜面上放一导体棒，斜面的倾角为θ，导体棒中通以电流I，电流方向垂直纸面对里。以以下两种方式在空间中加上匀强磁场可使导体棒静止在斜面上：〔1〕磁场方向垂直于斜面对上，磁感应强度大小为B；〔2〕磁场方向竖直向上，磁1B感应强度大小为。则〔 〕B2A．两种状况下，导体棒所受的安培力大小相等B．两种状况下，斜面对导体棒的支持力大小相等C．B1D．B1

B2Bcos2如以下图，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面对里的圆形匀强磁场，其边界过原点Oya〔0，L〕meav0x轴xbx60°。以下说法中正确的选项是〔 〕L2L电子在磁场中运动的时间为3v0 3L L2 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为 , 2 电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为2L以下情形中，关于电流、带电粒子在磁场中受的磁场力方向描述正确的选项是〔〕A．B．C．D．关于磁场对通电导线的作用力，以下说法正确的选项是〔 〕A．磁场对放置在其中的通电导线确定有力的作用B．放置在磁场中的导线越长，其所受的磁场力越大C．放置在磁场中的导线通过的电流越大，其所受的磁场力越大D．通电导线在磁场中所受的磁场力的方向确定与磁场方向垂直如以下图，在边长为a的正三角形区域内存在着方向垂直于纸面对外、磁感应强度大小Bm、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)ABO以v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB60°。假设CBABv的大小为〔 〕3BqaA．4m B．

Bqa4m C．

3Bqa8m D．

3Bqa8mPQk=70N/m的竖直绝缘轻弹簧悬挂起来。置于水平向里的匀强磁场中，PQL=0.5mm=0.1kg。当导体棒中通以大小为I=2A的电流，并处于静止时，弹簧恰好恢复到原长状态。欲使弹簧伸长2cm后能重处于静止状态〔g10m/s2〕，则〔〕P→Q0.4AP→Q0.8AQ→P0.4AQ→P0.8ALa通如以下图电流，与传感器相连悬挂在天花板上，长直导体棒b固定1F在a的正下方，且与a平行，当b不通电时，传感器显示拉力为F，当b通电时，传感器显示拉力为，则以下说法正确的选项是〔 〕1F2

I

I的方向一样，baBF21 2 a b IL2bF1

FI2 a

I的方向一样，ba处的磁感应强度B

FF2 1ILba b假设I I，则b受到a的安培力小于Fa bDIDa

I的大小、方向关系未知，baFF1b2比荷值一样的带电粒子M和N，先后以大小不同的速度沿PO方向射入圆形匀强磁场区域，运动轨迹如以下图，不计重力。则以下分析的是〔 〕1b2A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．M在磁场中运动的时间小于N在磁场中运动的时间D．MN两粒子在磁场中运动的角速度大小相等电磁弹射就是承受电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁炮就是利用电磁弹射工作的。电磁炮的原理如以下图，则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是〔 〕竖直向上C．水平向左

竖直向下D．水平向右在地球赤道正上方一导线中通有自西向东的电流，则导线受到地磁场给它的安培力方向为〔 〕A．竖直向上 B．竖直向下 C．东偏上 D．西偏上如以下图，一速度为v0的电子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，假设仅使B和E同时增大为原来的两倍，则电子将〔 〕仍沿直线飞出选择器C．往下偏

往上偏D．往纸外偏如以下图为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调整砝码使两臂到达平衡。以下说法中正确的选项是〔 〕A．线圈受到的安培力大小为BIlB．线圈受到的安培力方向水平指向纸内C．假设觉察右盘向上翘起，则应减小线圈中的电流D．假设把电流大小不变而方向反向，线圈仍保持平衡状态如以下图，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面对里，在正交的电磁场空间中有一足够长的固定光滑绝缘杆，与电场方向成60°夹角且处于竖直平面内。一带电小球套在绝缘杆上，当小球沿杆向下的初速度为v0时，小球恰好做匀速直线运动，则以下说法正确的选项是〔 〕小球可能带正电，也可能带负电3E30磁场和电场的大小关系为B 2v0假设撤去磁场，小球仍做匀速直线运动D．假设撤去电场，小球的机械能不断增大二、填空题某小组利用如以下图的装置测定磁极间的磁感应强度，在力传感器下端挂一个n匝矩形线圈，将线圈的短边完全置于磁极之间的磁场〔可视为匀强磁场〕中并使平面与磁极的连线垂直。断开电路，线圈静止时力传感器的读数为F1；接通电路，线圈中的电流强度为I时，力传感器的读数为F2〔F2<F1〕，则线圈所受的安培力F= ；线圈短边的长度为L，则磁极间磁场的磁感应强度B= 。对盘旋的工作原理的理解。(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式T ，粒子运动速率增大，其运动半径将 〔填“增大”“减小”或“不变”，下同〕，周期 。(2)如以下图，要确保粒子每次经过D形盒的间隙时，都受到适宜的电场力而被加速，则产生交变电场的频率应 〔填“大于”“小于”或“等于”〕粒子运动的频率。(3)带电粒子获得的最大能量与D形盒的 〔填“半径”或“周期”〕有关。1mqR4光滑圆槽顶点由静止下滑，整个装置处于电场强度为E，磁感应强度为B的区域内如以下图，则小物块滑到底端时对轨道的压力为 。如以下图，质量为m的U型导线框abcd，其质量均匀分布，ab与cd长度均为l，宽度bc为s，导线框置于竖直向上的匀强磁场中，可绕水平轴MN转动，现给导线框通以MabcdN方向、电流强度为I的恒定电流，导线框由静止开头从竖直平面对纸外偏转，在到达最大角度为的过程中，安培力对导线框做的功为 ；导线框最终静止时与竖直平面夹角为，则匀强磁场的磁感强度B为 。如以下图，一段静止的长为L的通电导线，每米导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速度为v。现加一匀强磁场，其方向垂直于导线，磁感应强度为B，那么，导体中的电流大小为 ，这段导线受到的安培力大小为 。12 以以下图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器最终打在S板上。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片AA。平板S下方有强度为B的匀强磁场。则此粒子带 电荷且经过速度选择器时的速度大小为 ，选择器内磁场方向为垂直纸面 (12 如以下图为质谱仪的原理图，利用这种质谱仪可以对氢元素的各种同位素迚行测量。AS1U的加速电场，可以认为冷静器出来的粒子初速度S2BD上，形成a、b、c三条质谱线，关于氢的三种同位素氕、氘、氚迚入磁场时速率最大的是 ；三条谱线中a是粒子形成的 。〔填“氕”、“氘”或“氚”〕如以下图，真空中有甲、乙、丙三个完全一样的单摆，摆球都带正电，电量一样，摆线绝缘。现知，在乙的摆线顶端放一带正电的小球Q，在丙所在空间加一竖直向下的匀强电场E，则甲、乙、丙三个单摆做简谐振动时的周期了T1、T2、T3的大小关系为 。〔用“=”、“<”、“>”等关系表示〕如图a所示，一根质量m、总电阻R的均匀金属杆用两根长L的轻质导线竖直悬挂在三等分点，导线的悬挂点间加上电压U后，仅将金属杆置于磁感应强度B的磁场中，单根导线上的拉力是．假设把导线长度变成2L，如图b所示悬挂在金属杆两端，则单根导线上的拉力是 ．hd的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，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IB称为霍尔效应。试验说明，当磁场不太强时，电势差UIBU＝kd，k称为霍尔系数。I是由自由电子的定向流淌形成的，电子的平均定向移动速度为ve，答复以下问题：到达稳定状态时，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”)；电子所受的洛伦兹力的大小为 ；当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为 ；1证明霍尔系数为k=ne，其中n代表导体内单位体积中自由电子的个数 。如以下图的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I时(方向顺时针，如图)时，在天平左、右两边各加上质量分别为m1、m2的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重平衡．由此可知：磁感应强度的方向为 ，大小为 ．三、解答题y≥0的区域内存在水平向右的匀强电场，在y<0的区域内存在方向垂直纸mqy轴上坐标为〔0，2L〕Mv0y轴负方向进入电场，从轴上坐标为〔L，0〕N点进入磁场，带y<0xQ点〔未画出〕离开磁场。磁场的磁感应强度大小为B(1)电场强度的大小；(2)Q点的坐标。

E2v 〔不计带电粒子的重力〕。求0θ=37°L=0.5m的平行金属导轨，导轨上端接E=l0Vr=1.0Ωm=1.0kgab垂直导轨放置，整个装置放在磁感应强度B=2.0T、垂直于斜面对上的匀强磁场中，其他电阻不计。当闭合开关sin37°=0.6，cos37°=0.8，g10m/s2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求闭合开关后金属棒受到的摩擦力；假设将电源正负极对调，其他条件不变，求电路接通后金属棒刚开头运动的加速度大小。在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ且足够长的光滑绝缘斜面，电场方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面对外。有一质量为m、带电量为+q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的压力恰好为零，如以下图，假设快速把电场方向反转为竖直向vg，求：磁感应强度的大小；小球经过多长时间恰好离开斜面。如图甲所示，在纸面内有-平面直角坐标系xOz，整个空间分布区域足够大的匀强磁场Bmq的正