2025人教版物理重难点-选择性必修1.52安培力和洛伦兹力本章测试B（含答案）

2025人教版物理重难点-选择性必修1.52安培力和洛伦兹力本章测试B（含答案）1.52安培力和洛伦兹力本章测试B原卷版一、单选题1．古人很早就开始研究磁现象，中国古代百科全书《吕氏春秋》中记载“磁石召铁，或引之也”，表明磁石靠近铁块时对铁块有力的作用，下列有关磁的说法正确的是（）A．磁石对铁的作用是通过磁场产生的B．磁场看不见、摸不着，实际并不存在，是人们假想的一种物质C．英国物理学家法拉第发现通电导线在周围空间也可以产生磁场D．若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零2．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。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受到的磁场力的大小，则下列说法中正确的是（）A．F1=F2，两根导线相互吸引B．F1=F2，两根导线相互排斥C．F1>F2，两根导线相互吸引D．F1>F2，两根导线相互排斥3．通电长直导线在其周围空间产生磁场。某点的磁感应强度大小B与该点到导线的距离r及电流I的关系为（k为常量）。如图所示，竖直通电长直导线中的电流I方向向上，绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小球从图示位置以初速度v0水平向右运动，小球始终在水平面内运动，运动轨迹用实线表示，若从上向下看，则小球的运动轨迹可能是图中的（）

A．

B．

C．

D．

4．下列①、②、③、④四幅图分别是速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器的结构示意图，下列说法中正确的是（）A．图①中粒子沿直线PQ运动的条件是B．图②中可以判断出通过电阻的电流方向为从上到下C．图③中在分析同位素时，半径最大的粒子对应质量也最大D．图④随着粒子的运动越来越快，粒子走过半圆的时间间隔越来越短5．如图表示，在磁感强度为的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为、带电荷为的圆环套在棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且。现让圆环由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中圆环的最大速率为（）A． B．C． D．6．一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒，不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为（）A． B． C． D．二、多选题7．如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点、、、、、上，为正六边形的中心，A点、B点分别为、的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中导线中的电流对导线中电流的安培力大小为，则（

）A．A点和B点的磁感应强度相同B．其中导线所受安培力大小为C．、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向下D．、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向上8．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电（绝缘）小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从等高的A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时（）A．小球的动能相同 B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度相同9．如图，在平面直角坐标系的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（）A．粒子一定带正电B．当时，粒子也垂直x轴离开磁场C．粒子入射速率为D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为10．如图所示，在磁感应强度大小为B、水平向里的匀强磁场中，直线MN既水平又垂直于磁场。整个空间存在有电场强度大小为E、竖直向下的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从MN上的a点以大小为v的速度沿MN向右射出，粒子运动的部分轨迹如图中的实线所示，轨迹上的b点在MN上，c点是轨迹的最高点。已知，不计空气阻力和粒子的重力。在粒子从a运动到b的过程中，下列说法正确的是（）A．c点距MN的距离为 B．a、b两点间的距离为C．粒子在c点的速度大小为 D．粒子运动的加速度大小恒定不变三、实验题11．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A．适当增加两导轨间的距离B．换一根更长的金属棒C．适当增大金属棒中的电流其中正确的是（填入正确选项前的标号）12．图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1．③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D；然后读出，并用天平称出．④用米尺测量．(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝．(4)判定磁感应强度方向的方法是：若，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．四、解答题13．如图所示的狭长区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，区域的左、右两边界均沿竖直方向，磁场左、右两边界之间的距离为d，磁场磁感应强度的大小为B，某一质量为m，电荷量q的带负电粒子从左边界M点以水平向右的初速度进入磁场区域，该粒子从磁场的右边界N点飞出，飞出时速度方向与初速度方向的夹角θ=60°，重力不计。求：（1）该粒子的运动速率；（2）该粒子在磁场中运动的时间。14．某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，加速电压为；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：（1）粒子的速度为多少？（2）速度选择器两板间电压为多少？（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？

15．如图，在0≤x≤h，区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B的大小可调，方向不变。一质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子以速度v0从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，不计重力。（1）若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值Bm；（2）如果磁感应强度大小为，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子在该点的运动方向与x轴正方向的夹角及该点到x轴的距离。1.52安培力和洛伦兹力本章测试B解析版一、单选题1．古人很早就开始研究磁现象，中国古代百科全书《吕氏春秋》中记载“磁石召铁，或引之也”，表明磁石靠近铁块时对铁块有力的作用，下列有关磁的说法正确的是（）A．磁石对铁的作用是通过磁场产生的B．磁场看不见、摸不着，实际并不存在，是人们假想的一种物质C．英国物理学家法拉第发现通电导线在周围空间也可以产生磁场D．若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零【答案】A【详解】A．磁体之间、磁体与铁之间的相互作用都是通过磁场产生的，故A正确；B．磁场虽然看不见、摸不着，但是一种实实在在存在的物质，故B错误；C．丹麦物理学家奥斯特发现通电导线在周围空间也可以产生磁场，故C错误；D．若一小段通电导线在空间某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度不一定为零，因为当导线和磁感线平行时，磁场力也为零，故D错误。故选A。2．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。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受到的磁场力的大小，则下列说法中正确的是（）A．F1=F2，两根导线相互吸引B．F1=F2，两根导线相互排斥C．F1>F2，两根导线相互吸引D．F1>F2，两根导线相互排斥【答案】A【详解】根据右手定则判断通电直导线周围产生磁场，再根据左手定则判断安培力的方向，可知两根导线相互吸引；由于M对N的吸引力和N对M的吸引力是一对相互作用力，故F1和F2大小相等，方向相反，故BCD错误，A正确。故选A。3．通电长直导线在其周围空间产生磁场。某点的磁感应强度大小B与该点到导线的距离r及电流I的关系为（k为常量）。如图所示，竖直通电长直导线中的电流I方向向上，绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小球从图示位置以初速度v0水平向右运动，小球始终在水平面内运动，运动轨迹用实线表示，若从上向下看，则小球的运动轨迹可能是图中的（）

A．

B．

C．

D．

【答案】A【详解】根据右手螺旋定则可知直线电流I产生的磁场方向与光滑的水平面平行，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向始终与该水平面垂直，沿水平方向没有分力，所以洛伦兹力对运动的电荷不做功，由此可知小球将做匀速直线运动。故选A。4．下列①、②、③、④四幅图分别是速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器的结构示意图，下列说法中正确的是（）A．图①中粒子沿直线PQ运动的条件是B．图②中可以判断出通过电阻的电流方向为从上到下C．图③中在分析同位素时，半径最大的粒子对应质量也最大D．图④随着粒子的运动越来越快，粒子走过半圆的时间间隔越来越短【答案】C【详解】A．根据洛伦兹力和电场力相互平衡，可知qE=qvB故故A错误；B．根据左手定则可知，等离子体中的正电荷向下偏，负电荷向上偏，所以B极板的电势高，通过电阻的电流方向为从下到上，故B错误；C．在加速电场中，则有在磁场中，则有可得则半径最大的粒子对应质量也最大，故C正确；D．根据洛伦兹力充当向心力，可知则周期为可知粒子走过半圆的时间间隔与速度无关，故D错误；故选C。5．如图表示，在磁感强度为的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为、带电荷为的圆环套在棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且。现让圆环由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中圆环的最大速率为（）A． B．C． D．【答案】C【详解】由于，所以环将由静止开始沿棒下滑，设当环A的速度达到最大值vm时，环受杆的弹力为N，方向垂直于杆向下，摩擦力为f=N此时应有a=0，即解得故选C。6．一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒，不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】由题可知，粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示由几何关系可知，粒子在磁场中做圆周运动的圆弧所对的圆心角为30°，因此粒子在磁场中运动的时间为粒子在磁场中运动的时间与筒转过90°所用的时间相等，即解得故选A。二、多选题7．如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点、、、、、上，为正六边形的中心，A点、B点分别为、的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中导线中的电流对导线中电流的安培力大小为，则（

）A．A点和B点的磁感应强度相同B．其中导线所受安培力大小为C．、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向下D．、、、、五根导线在点的磁感应强度方向垂直于向上【答案】BC【详解】A．根据对称性可知A点和B点的磁感应强度大小相等，方向不同，关于点对称，故A错误；B．根据题意可知、对导线的安培力大小，、对导线的安培力大小为对导线，安培力大小为，根据矢量的合成可得导线所受安培力故B正确；CD．根据安培定则，、两条导线在点的磁感应强度等大反向，、两条导线在点的磁感应强度等大反向，、、、、五根导线在点的磁感应强度方向与导线在点的磁感应强度方向相同，垂直于向下，故C正确，D错误。故选C。8．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电（绝缘）小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从等高的A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时（）A．小球的动能相同 B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度相同【答案】AD【详解】A．带电绝缘小球受到的洛伦兹力和拉力与小球的速度方向时刻垂直，则洛伦兹力和拉力对小球都不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故当小球两次经过O点时速度大小相等，动能相同，故A正确；BC．小球分别从A点和B点向最低点O运动，两次经过O点时速度大小相同、方向相反，由，则洛伦兹力大小相等，由左手定则可知小球两次经过O点时洛伦兹力方向相反。若从A到O点时洛伦兹力向上，则从B点到O时洛伦兹力方向向下，由牛顿第二定律有，从A到O点解得从B到O点解得故细线所受的拉力大小不同，故BC错误；D．由两次经过O点时速度大小相同，可知小球的向心加速度大小相同，方向都竖直向上指向悬点，故D正确。故选AD。9．如图，在平面直角坐标系的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（）A．粒子一定带正电B．当时，粒子也垂直x轴离开磁场C．粒子入射速率为D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为【答案】ACD【详解】A．根据题意可知粒子垂直轴离开磁场，根据左手定则可知粒子带正电，A正确；BC．当时，粒子垂直轴离开磁场，运动轨迹如图粒子运动的半径为洛伦兹力提供向心力解得粒子入射速率若，粒子运动轨迹如图根据几何关系可知粒子离开磁场时与轴不垂直，B错误，C正确；D．粒子离开磁场距离点距离最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆，如图根据几何关系可知解得D正确。故选ACD。10．如图所示，在磁感应强度大小为B、水平向里的匀强磁场中，直线MN既水平又垂直于磁场。整个空间存在有电场强度大小为E、竖直向下的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从MN上的a点以大小为v的速度沿MN向右射出，粒子运动的部分轨迹如图中的实线所示，轨迹上的b点在MN上，c点是轨迹的最高点。已知，不计空气阻力和粒子的重力。在粒子从a运动到b的过程中，下列说法正确的是（）A．c点距MN的距离为 B．a、b两点间的距离为C．粒子在c点的速度大小为 D．粒子运动的加速度大小恒定不变【答案】AD【详解】AD．由题意可知，粒子的运动可以分为一个向右的匀速直线运动的分运动，速度大小为则粒子这个分运动所受的洛伦兹力与粒子所受的电场力平衡，则另一个分运动是匀速圆周运动，速度大小为粒子做匀速圆周运动的周期为由，解得半径粒子从a到c是半个周期，c点距MN的距离为故A正确；B．粒子从a到b是做匀速圆周运动的一个周期，分运动匀速圆周运动的位移为零，分运动匀速直线运动的位移大小就是a、b两点间的距离为故B错误；C．粒子在c处的速度为向右的大小为u的速度与大小为的向左的速度的矢量和，粒子在c点的速度大小为故C错误；D．粒子做匀速直线运动的分加速度为零，做匀速圆周运动的分加速度大小不变，两个分运动的加速度的矢量和大小不变，故D正确。故选AD。三、实验题11．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A．适当增加两导轨间的距离B．换一根更长的金属棒C．适当增大金属棒中的电流其中正确的是（填入正确选项前的标号）【答案】AC/CA【详解】（1）[1]如图所示，注意滑动变阻器的接法是限流接法。（2）[2]AC．根据公式可得适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理可知金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，AC正确；B．若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，所以对最后的速度没有影响，B错误。故选AC。【方法技巧】对于高中实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实验方法；同时注意掌握图像的性质，能根据图像进行分析，明确对应规律的正确应用．12．图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1．③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D；然后读出，并用天平称出．④用米尺测量．(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝．(4)判定磁感应强度方向的方法是：若，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．【答案】(1)如图所示重新处于平衡状态电流表的示数I此时细沙的质量m2D的底边长度L【详解】（1）[1]如图所示（2）[2][3][4]③重新处于平衡状态；读出电流表的示数I；此时细沙的质量m2；④D的底边长度l;（3）（4）[5][6]开关S断开时，D中无电流，D不受安培力，此时D所受重力Mg=m1g；S闭合后，D中有电流，左右两边所受合力为0，D所受合力等于底边所受的安培力，如果m2＞m1，有m2g=m1g+BIL则安培力方向向下，根据左手定则可知，磁感应强度方向向外；如果m2＜m1，有m2g=m1g-BIL则安培力方向向上，根据左手定则可知，磁感应强度方向向里；综上所述，则．四、解答题13．如图所示的狭长区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，区域的左、右两边界均沿竖直方向，磁场左、右两边界之间的距离为d，磁场磁感应强度的大小为B，某一质量为m，电荷量q的带负电粒子从左边界M点以水平向右的初速度进入磁场区域，该粒子从磁场的右边界N点飞出，飞出时速度方向与初速度方向的夹角θ=60°，重力不计。求：（1）该粒子的运动速率；（2）该粒子在磁场中运动的时间。【答案】（1