高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 安培力与洛伦兹力综合与测试同步达标检测题

第一章  安培力与洛伦兹力

能力提升卷

班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________

（考试时间：60分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。

2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。

3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。

第Ⅰ卷（选择题 共48分）

一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1.一根通电直导线水平放置在地球赤道的上方，其中的电流方向为自西向东，该导线所受地磁场的安培力方向为（　　）

A. 水平向北 B. 水平向南 C. 竖直向上 D. 竖直向下

2.在圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子（　　）

A. 速率一定越小 B. 速率一定越大

C. 在磁场中通过的路程越长 D. 在磁场中的周期一定越大

3.如图所示，圆心角为的扇形区域MON内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，P点为半径OM的中点。现有比荷大小相等的两个带电粒子a、b，以不同的速度先后从P点沿ON方向射入磁场，并分别从M、N两点射出磁场。不计粒子所受重力及粒子间相互作用。粒子a、b在磁场中运动过程，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子a带正电，粒子b带负电

B. 粒子a在磁场中的运动时间短

C. 粒子a、b的加速度大小之比为1：5

D. 粒子a、b的速度大小之比为5：1

4.如图所示，在竖直平面内，两质量均为m、电荷量均为+q的小球（视为质点）P、Q用一段绝缘细线连接，整个装置始终处在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中．让小球P固定不动，将细线水平拉直后由静止释放小球2，当绳与水平方向夹角为α（小于90°）时，小球的加速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

5.如图所示，圆形区域AOB内存在垂直纸面向内的匀强磁场，AO和BO是圆的两条相互垂直的半径，一带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，若该粒子以同样的速度从C点（C点为AB弧上任意一点）平行于AO方向进入磁场，则（　　）

A. 粒子带负电

B. 该粒子从OB之间某点离开磁场

C. 该粒子仍然从B点离开磁场

D. 入射点C越靠近B点，粒子运动时间越长

6.如图所示，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小相同，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线中电流方向垂直纸面向里，每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法正确的是

A. 导线a所受合力方向水平向左

B. 导线a所受合力方向水平向右

C. 导线c所受合力方向水平向左

D. 导线b所受合力方向水平向左

7.如图所示，边长为L的正方形CDEF区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，一个比荷为k的带电粒子以大小为v的速度由C点进入磁场，速度方向与CD边的夹角θ=60°，经磁场偏转后从DE边垂直DE射出，粒子的重力不计，则磁场的磁感应强度为（　　）

A.  B.  C.  D.

8.如图所示，在直角三角形区域（含边界）内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，，，边长，一个粒子源在点将质量为、电荷量为的带正电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，速度的最大值是（　　）

A.

B.

C.

D.

9.如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的粒子（不计重力），粒子恰好从e点射出。若改变粒子的速度，粒子将从不同点射出磁场，则（　　）

A. 若粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出

B. 若粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出

C. 若粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，将从d点射出

D. 只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最短

10.如图所示，粒子回旋加速器由两个D形金属盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝．两个D形盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压，使正粒子每经过窄缝都被加速．中心S处的粒子源产生初速度为零的正粒子，经狭缝电压加速后，进入D形盒中．已知正粒子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R．每次加速的时间很短，可以忽略不计．下列说法正确的是(    )

A. 交变电压的频率为

B. 交变电压的频率为

C. 粒子能获得的最大动能为

D. 粒子能被加速的最多次数为

11.如图所示，半径为R的半圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，质量均为m，带电量大小均为q的甲、乙两粒子从圆心O处向上先后射入匀强磁场中，两粒子的速度方向垂直直径ab，也垂直于匀强磁场，结果甲粒子在磁场中运动的偏转角为90°，乙粒子在磁场中运动的偏转角为180°，不计粒子的重力，则甲乙两粒子的速度之比可能为

A.  B.  C. 1 D.

12.如图所示，直角三角形ABC区域内（含边界）存在垂直纸面向外匀强磁场，磁感应强度大小为B，顶点A处有一离子源，沿AC方向同时射出一群速度大小不同的正离子，离子质量均为m、电荷量均为q，已知∠BAC=30°，BC边长为L，不计离子的重力及离子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　）

A. 从AB边界射出的离子，一定同时平行射出

B. 从BC边界射出的离子在磁场中运动的时间均不小于

C. 从BC边界射出的离子的速度均不小于

D. 当某离子垂直BC边界射出时，磁场中的所有离子都在与AB边界成15°角的一条直线上

第II卷（非选择题 共52分）

二、填空题（满分15分）

13．如图所示，在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根间距为L竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，质量为m的金属棒MN与导轨始终垂直且接触良好，它们之间的动摩擦因数为μ。从t=0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，（k为常量），则金属棒由静止下滑过程中加速度和速度的变化情况是 ____________金属棒下落过程中动能最大的时刻t=_____ 。

14．在直径为d的圆形区域内存在均匀磁场、磁场方向垂直于圆面指向纸外．一电量为q、质量的m的粒子，从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场，其速度大小为v0，方向与AC成α角．若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上的D点，AD与AC的夹角为β，如图所示，则该匀强磁场的磁感应强度B的大小是（       ）．

三、解答题（满分37分，其中15题11分，16题12分，17题14分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）

15．如图所示，通电金属杆ab质量m＝12g，电阻R＝1.5Ω，水平地放置在倾角θ＝30°的光滑金属导轨上．导轨宽度d＝10cm，导轨电阻、导轨与金属杆的接触电阻忽略不计，电源内阻r＝0.5Ω.匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强度B＝0.2T，g＝10m/s2，若金属杆ab恰能保持静止，求：

(1)金属杆ab受到的安培力大小；

(2)电源的电动势大小E.

16.如图，空间存在方向垂直于纸面(平面）向里的磁场．在区域，磁感应强度的大小为;区域，磁感应强度的大小为（常数)．一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子以速度从坐标原点O沿轴正向射入磁场，此时开始计时，不计粒子重力，当粒子的速度方向再次沿轴正向时，求：

(1)粒子运动的时间；

(2)粒子与O点间的距离．

17.如图所示，在矩形区域(含边界)存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B0=2.0×10-2T，A、B、C、D为矩形的四个顶点，BC边长l1=4m，AB边长l2=2m。大量质量m=3.2×10-26kg、带电荷量q=-1.6×10-18C的粒子，从A点沿AD方向以不同的速率射入匀强磁场中，粒子恰好均从BC边射出，不计粒子重力及粒子间的作用力。求：

（1）粒子的速率的取值范围；

（2）粒子在磁场中运动的最长时间。