高中物理选修二第一章《安培力与洛伦兹力》测试题(含答案解析)

一、选择题1．(0分)[ID：128260]如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B＝0.30T。磁场内有一块较大的平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l=32cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v＝3.0×106m/s。已知α粒子的电荷量与质量之比，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．25cm2．(0分)[ID：128258]我国第21次南极科考队在南极观看到美丽的极光。极光是由来自太阳的高能带电粒子流与大气分子剧烈碰撞或摩擦，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附近，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3．(0分)[ID：128246]如图所示，在边界上方存在着垂直纸面向里的匀强磁场，两个比荷相同的正、负粒子（不计重力），从边界上的O点以不同速度射入磁场中，入射方向与边界均成θ角，则正、负粒子在磁场中（）A．运动轨迹的半径相同 B．重新回到边界所用时间相同C．重新回到边界时速度方向相同 D．重新回到边界时与O点的距离相等4．(0分)[ID：128236]关于磁场对通电导线的作用力，下列说法正确的是（）A．磁场对放置在其中的通电导线一定有力的作用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一定与磁场方向垂直5．(0分)[ID：128226]如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，如果使匀强磁场发生变化（不考虑磁场变化引起的电场），则下列判断中错误的是（）A．磁场B减小，油滴动能增加B．磁场B增大，油滴机械能不变C．使磁场方向反向，油滴动能减小D．使磁场方向反向后再减小，油滴重力势能减小6．(0分)[ID：128276]带电粒子以初速度v0从a点垂直y轴进入匀强磁场，如图所示，运动中粒子经过b点，Oa＝Ob。若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点垂直y轴进入电场，粒子仍能过b点，粒子重力不计，那么电场强度E与磁感应强度B之比为（）A．v0 B． C．2v0 D．7．(0分)[ID：128272]用图示装置可以检测霍尔效应。利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压。已知图中的霍尔元件是金属导体，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后，电流表A和电表B、C都有明显示数，下列说法中不正确的是（）A．电表B为电流表，电表C为电压表B．接线端4的电势高于接线端2的电势C．若将E1、E2的正负极反接，其他条件不变，则电压表的示数将保持不变D．若增大R1、增大R2，则电压表示数增大8．(0分)[ID：128216]如图所示为两根互相平行的通电直导线a，b的横截面图，a，b中的电流方向已在图中标出，那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向分别是：()A．磁感线顺时针方向，磁场力向左B．磁感线顺时针方向，磁场力向右C．磁感线逆时针方向，磁场力向左D．磁感线逆时针方向，磁场力向右9．(0分)[ID：128215]武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积.空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（）A．带电粒子所受洛伦兹力方向是水平向左B．正、负粒子所受洛伦兹力方向是相同的C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D．只需要测量MN两点电压就能够推算废液的流量10．(0分)[ID：128211]如图所示为电流天平，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，调节砝码使两臂达到平衡。下列说法中正确的是（）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．若发现右盘向上翘起，则应减小线圈中的电流D．若把电流大小不变而方向反向，线圈仍保持平衡状态11．(0分)[ID：128208]如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面的匀强磁场。磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点。大量质量均为m，电荷量绝对值均为q的带负电粒子，以相同的速率v从P点沿各个方向射入磁场区域。粒子的轨道半径r＝2R，A、C为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，则下列说法不正确的是（）A．粒子射入磁场的速率为v＝B．粒子在磁场中运动的最长时间为t＝C．不可能有粒子从C点射出磁场D．若粒子的速率可以变化，则可能有粒子从A点水平射出12．(0分)[ID：128190]如图所示，一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成，两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接，P是BC的中点，竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B处可认为处在磁场中，一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动，C点为小球在BD右侧运动的最高点，则下列说法正确的是（）A．C点与A点不在同一水平线上B．小球向右或向左滑过B点时，对轨道压力相等C．小球向上或向下滑过P点时，其所受洛伦兹力相同D．小球从A到B的时间是从C到P时间的倍二、填空题13．(0分)[ID：128389]三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，重力不计，则它们在磁场中运动的时间之比为___________。14．(0分)[ID：128386]若带电粒子运动方向与磁场方向垂直。则F洛=___________。若带电粒子运动方向与磁场方向平行时，则带电粒子所受洛伦兹力为___________。15．(0分)[ID：128374]如图所示，为一种磁电式仪表的原理图，可用它来测定电流的大小。无电流时，指针指在左边。当有电流时指针偏向右边，则电流从__________接线柱进入。16．(0分)[ID：128362]如图所示，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_________。17．(0分)[ID：128361]水平放置的平行金属导轨相距为d，导轨一端与电源相连，电源电动势为E，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。长为l的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨成60°角，金属棒受到的安培力为F，则此时通过金属棒的电流为_________，回路的总电阻为_________。18．(0分)[ID：128334]为了研究海洋中海水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测量水的流速．现测量队员正在某海域测量某处水流速度，假设该处地磁场的竖直分量已测出为B，该处的水流是南北流向的．测量时，测量队员首先将两个探测电极插入水中，两探测电极的另一端与一个能测量微小电压的电压表相连，则这两个电极的连线应沿_________方向；然后，还需测出几个数据，这些数据分别是______；最后就可根据v＝_____计算出该处的水流速度了．19．(0分)[ID：128330]如图所示，a、b、c、d为四个正离子，电量相等，速度大小关系为va＜vb=vc＜vd，质量关系为ma=mb＜mc=md，同时沿图示方向进入粒子速度选择器后，一粒子射向P1板，一粒子射向P2板，其余两粒子通过速度选择器后，进入另一磁场，分别打在A1和A2两点．则射到P1板的是____离子，打在A2点的是____离子．20．(0分)[ID：128297]如图所示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，共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，天平重新平衡．由此可知：磁感应强度的方向为________，大小为________．三、解答题21．(0分)[ID：128476]如图所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一宽L＝0.5m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝200g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.8T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。金属棒ab与两导轨之间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2，要保持金属棒在导轨上静止。求：(1)允许通过金属棒的电流的最大值；(2)电流的最大值时，滑动变阻器R接入电路中的阻值。22．(0分)[ID：128454]如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块足够大的平面感光板ab，板面与磁场方向平行，板上某点S′的正下方有一个点状的放射源S，SS′的距离为l=16cm，放射源S向各个方向发射粒子，速度大小都是v=3.0×106m/s，已知粒子的比荷=5.0×107C/kg。现只考虑在图示平面中运动的粒子。求：(1)粒子运动的轨道半径r；(2)通过作图，求出ab上被粒子打中的区域P1P2的长度；(3)在磁场中运动时间最短的粒子射出粒子源S的速度方向与SS′的夹角。23．(0分)[ID：128451]如图所示，光滑平台处于水平向右的匀强电场中（图中区域I），其场强，区域II存在场强未知的竖直向上的匀强电场，区域III存在场强未知的竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、带电量为的小球从A点无初速度释放，距离为L，的距离也为L。小球恰经过点上方处的P点再进入区域III做匀速圆周运动后又能无碰撞地滑上平台并刚好回到A点。重力加速度为g，求：（1）区域III内电场的电场强度；（2）区域III内匀强磁场的磁感应强度B；（3）小球从A点开始至回到A点的运动时间t。24．(0分)[ID：128446]如图所示，质量m=1kg，电阻R=2Ω的通电导体棒在沿斜面向上安培力作用下静止在倾角为37°、宽度为L=1m的光滑绝缘框架上，匀强磁场方向方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内），右侧回路中，电源的电动势E=8V，内阻r=1Ω。电动机M额定电压为4V，线圈内阻为0.2Ω，此时电动机正常工作（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2）。试求：(1)通过电动机的电流IM；(2)电动机的输出的功率P出；(3)磁感应强度B的大小。25．(0分)[ID：128431]如图所示是测量离子比荷的装置示意图。速度选择器两极板水平，板间加上竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。速度选择器右侧有水平放置的平行板电容器，极板长为l，板间距为。建立竖直向上的直线坐标系，y轴到电容器极板右端的距离为l。离子源S能沿水平方向连续发射一定速度的正离子，调整速度选择器电场的场强为，磁场磁感应强度为，则离子沿水平虚线穿过速度选择器，后离子从电容器下极板的最左端紧靠极板进入电容器，若电容器内不加电场，则离子运动到O点；若电容器内加上竖直向上的匀强电场E（未知），离子将运动到y轴上某点，测出该点到O点距离y，可得到离子的比荷，不计离子重力及离子间相互作用。（1）求离子穿过速度选择器的速度；（2）若，离子到达y轴时距O的距离为，求离子的比荷；（3）改变E的值，运动到y轴的离子，其坐标值将发生变化，在图乙所示的坐标系内，画出运动到y轴的离子，其坐标值y随E值的变化关系。（图中标出必要的数据，不必写出计算过程）26．(0分)[ID：128408]如图，平行板电容器两极间的电势差为，两板间距为，板间同时存在磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场.电容器右侧有一倾角的斜面，斜面上方有一正三角形区域，区域内分布有磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场.质量为、带电量为的粒子（重力不计），从板间以速度水平射入电容器，做直线运动，然后穿过边进入正三角形区域，仍从边离开，最后恰好垂直打在斜面上，其运动轨迹如图所示.求：（1）粒子入射速度的大小；（2）粒子在三角形区域中运动的时间；（3）正三角形区域的最小边长。【参考答案】2016-2017年度第*次考试试卷参考答案**科目模拟测试一、选择题1．B2．A3．C4．D5．C6．C7．D8．B9．D10．C11．C12．D二、填空题13．3：2：114．qvB零15．a16．nevnevBL17．18．东西两电极之间的电压U两电极之间的距离LU/BL19．a;b;20．垂直纸面向里三、解答题21．22．23．24．25．26．2016-2017年度第*次考试试卷参考解析【参考解析】**科目模拟测试一、选择题1．B解析：Bα粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，有由此得由于因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切，则此切点P1就是α粒子能打中的左侧最远点；再考虑N的右侧。任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R，以2R为半径、S为圆心作圆，交ab于N右侧的P2点，此即右侧能打到的最远点。粒子运动轨迹如图所示定出P1点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P1。根据几何关系可得由图中几何关系得所求长度为故选B。2．A解析：A在地理的南极附近是地磁场的北极，即N极，所以可知在南极极点附近的磁感线垂直于地面向上。由题可知，带正电粒子从右向左运动，由左手定则可判断出带电粒子受到的磁场力方向向前。故选A。3．C解析：CA．根据牛顿第二定律得解得由题知比荷、B相同，但速度不相同，则r不相同，故A错误；B．粒子的运动周期，由题知比荷、B大小均相同，则知T相同。粒子运动轨迹如图所示根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，重新回到边界时正离子的速度偏向角为，轨迹的圆心角也为，运动时间为同理，负离子运动时间为显然时间不等，故B错误；C．正负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同，故C正确；D．根据几何知识得知重新回到边界的位置与O点距离由题知θ相同，但r不相同，则不相同，故D错误。故选C。4．D解析：DA．在磁场中放置的通电导线不一定有力的作用。当通电导线方向与磁场方向平行时，通电导线不受力，所以A错误；BC．通电导线放在磁场中，受到的磁场力为所以磁场力的大小不但与导线的长度有关，与磁场的强弱和电流的大小都有关系，所以BC错误；D．通电导线在磁场中所受的磁场力的方向一定与磁场方向垂直，一定与电流方向垂直，所以D正确。故选D。5．C解析：CA．油滴做匀速直线运动，则洛伦兹力与重力合力为零，洛伦兹力一定竖直向上，磁场B减小，洛伦兹力减小，油滴向下偏转，重力做正功，动能增加，A正确，不符合题意；B．磁场B增大，洛伦兹力增大，向上偏转，洛伦兹力不做功，油滴机械能不变，B正确，不符合题意；C．使磁场方向反向，洛伦兹力向下，油滴向下偏转，重力做正功，动能增大，C错误，符合题意；D．使磁场方向反向后再减小，洛伦兹力向下，油滴向下偏转，重力做正功，油滴重力势能减小，D正确，不符合题意。故选C。6．C解析：C带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，O为圆心，故有Oa＝Ob＝带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，故有Ob＝v0t，Oa＝t2联立以上各式，解得＝2v0。故选C。7．D解析：DA．电表B连接在一个闭合电路中，测量电路中的电流，是电流表；电表C连接在2、4两个接线端上，测量两点间的电压，是电压表，故A正确；B．由左侧电路可判定磁感线从上往下穿过霍尔元件，由左手定则可知从接线端1进入的电子将受到向右的作用力，等效于在接线端4、2之间加了一个电压，即接线端4的电势高于接线端2的电势，故B正确；C．若将E1、E2的正负极反接，其他条件不变，由右手螺旋定则和左手定则可判断，电压表的示数将保持不变，故C正确；D．若增大R1，则磁场减弱，增大R2，则电流减弱，最后使电压表示数减小，故D错误。本题要求选择错误的，故选D。8．B解析：B根据安培定则判断a导线磁感线的方向为顺时针方向，在b导线处的磁感线竖直向下，如图所示，根据左手定则判断b导线受到的安培力水平向右，故B正确，ACD错误。故选B．9．D解析：DAB．根据左手定则判断，带正电荷的粒子受到向下的洛伦兹力，带负电荷的粒子受到向上的洛伦兹力，故AB错误；C．电磁流量计是通过对带电粒子的洛伦兹力使正、负粒子往不同的的方向运动，从而形成电势差，通过测量电势差的大小计算流速的，故无法测不带电液体流速，故C错误；D．废液流速稳定后，粒子受力平衡，有解得废液流量其中解得故D正确。故选D。10．C解析：CA．线圈匝数为n，在磁场中受到安培力大小为，A错误；B．根据左手定则可知线圈受到的磁场对它的力方向竖直向上，B错误；C．若发现右盘向上翘起，则减小线圈中的电流，同时线圈受到向上的安培力减小，根据受力可知，可使天平恢复平衡，C正确；D．若电流大小不变而方向反向，线圈受到的安培力方向改变，根据受力可知，此时线圈不能保持平衡状态，D错误。故选C。11．C解析：CA．由洛伦兹力提供向心力，有解得根据题意r＝2R可得故A正确，不符合题意；B．当粒子以圆形区域的直径2R为弦做圆周运动时，粒子在磁场中运动的时间最长，由几何关系可知此时轨迹对应的圆心角为60°，粒子运动的周期为则粒子在磁场中运动的时间为故B正确，不符合题意；C．粒子的轨道半径为2R，磁场的半径为R，粒子可能从C点射出，故C错误，符合题意；D．当粒子的轨道半径为R时，竖直向上射出的粒子，可以从A点水平射出，且速率满足故D正确，不符合题意。故选C。12．D解析：DA．整个过程只有重力做功，洛伦兹力不做功，所以机械能守恒，所以C点与A点在同一水平线上，故A错误；BC．根据左手定则知洛伦兹力的方向与速度的方向有关，同一位置速度方向不同，所受洛伦兹力的方向不同，所以对轨道的压力不同，故BC错误；D．A到B和C到B的加速度相等，都做匀变速直线运动，所以A到B的时间等于C到B的时间相等，P为中点，小球从A到B的时间是从C到P时间的倍，故D正确；故选D。二、填空题13．3：2：1解析：3：2：1带电粒子在磁场中运动的向心力由洛伦兹力提供，所以有①带电粒子在磁场中运动的角速度②由几何关系可知，从下边缘飞出时对入射方向的偏角就是带电粒子在磁场中做圆周运动时转达的圆心角，所以带电粒子在磁场中运动的时间为③由①②③式解得，带电粒子在磁场中运动的时间所以它们在磁场中运动的时间之比14．qvB零解析：qvB零[1]带电粒子运动方向与磁场方向垂直时，F洛=qvB。[2]带电粒子运动方向与磁场方向平行时，则带电粒子所受洛伦兹力为零。15．a解析：a[1]当有电流时指针偏向右边，根据左手定则，可判断线框内电流方向如图所示，则电流从a接线柱进入16．nevnevBL解析：nevnevBL[1]每米导线中有n个自由电子，每个自由电子的电量均为e，它们定向移动的平均速率为v，所以电流的大小为[2]磁场对这段导线的安培力17．[1]通电导体垂直于磁场的长度为受到的安培力为解得通过金属棒的电流为。[2]根据欧姆定律回路的总电阻为。18．东西两电极之间的电压U两电极之间的距离LU/BL解析：东西两电极之间的电压U，两电极之间的距离L，U/BL(1)地磁场的磁感应强度为竖直方向，需要海水流动等效为通电的导体棒垂直磁感线，故海水接电极的方向为东西方向．(2)根据海水中的电荷受到的洛伦兹力和电场力平衡时，形成稳定的最大电压，有，解得：；故需要测量的数据为两电极之间的电压U，两电极之间的距离L.【点睛】解决本题的关键知道海水流动时，正负离子流动，受到洛伦兹力偏转，打在两极板上，在两极板间形成电场，最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡．19．a;b;解析：a;b;正离子通过速度选择器时，所受洛伦兹力向右，所受电场力向左，射到P1板的正离子，解得，则射到P1板正离子的速度最小，即射到P1板的是a离子．能沿直线通过速度选择器的粒子，解得，则能通过速度选择器进入磁场的正离子为b、c，进入磁场后由牛顿第二定律可得，解得：；b、c电量相等，速度相等，打在A2点的轨道半径较小，质量较小；则打在A2点的是b离子．20．垂直纸面向里解析：垂直纸面向里因为B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码．则有mg=2NBIL，所以B=故答案为三、解答题21．(1)I＝3.8A；(2)2.2Ω(1)