第一章《安培力与洛伦兹力》检测卷（基础版）-2023-2024学年高二物理高分突破专题训练（人教版选择性必修第二册）

第一章《安培力与洛伦兹力》高分必刷巩固达标检测卷（基础版） 一、单选题 1．图中甲、乙、丙、丁是电磁学中常见的仪器或结构示意图，下列说法正确的是（　　） A．图甲中的磁场是匀强磁场，导体棒在磁场中受力大小始终不变 B．图乙是磁电式电流表简易示意图，螺旋弹簧的弹性越大，电流表的灵敏度越高 C．图丙中的“司南”静止时，勺柄指向地球的地磁南极 D．图丁是电流天平，主要是利用等效替代法来测出较难测量的磁感应强度 2．如图所示，和是两根相同的金属棒，用两根等长的柔软导线、（重力不计）将它们连接，形成闭合回路。用两根绝缘细线、将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，在回路中通以如图所示方向的电流，则稳定后（　　） A．和将保持竖直 B．和将保持竖直 C．和对的合力小于受到的重力 D．和对的合力大于和的总重 3．下列说法正确的是（　　） A．一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 B．安培力的方向一定与通电导线垂直，但与磁场方向不一定垂直 C．洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷速度方向垂直 D．由知，通电直导线垂直于磁场方向放置，B与通电直导线所受的安培力F成正比，与通电导线I、L的乘积成反比 4．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子（）在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作α粒子（）在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的倍数是（　　） A． B． C．2 D． 5．如图所示，横截面为正方形abcd的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一束电子以大小不同、方向垂直ad边界的速度飞入该磁场。对于从不同边界射出的电子，下列判断错误的是（　　） A．从ad边射出的电子在磁场中运动的时间都相等 B．从c点离开的电子在磁场中运动时间最长 C．电子在磁场中运动的速度偏转角最大为π D．从bc边射出的电子的速度一定大于从ad边射出的电子的速度 6．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管，在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口飞出，则（　　） A．小球带负电 B．小球离开管口前的运动轨迹是一条抛物线 C．洛伦兹力对小球做正功 D．拉力F应逐渐减小 7．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。下列说法正确的是（　　） A．两导线间相互吸引 B．d点与a点的磁感应强度相同 C．d点与b点的磁感应强度相同 D．d点与c点的磁感应强度相同 8．两个等质量粒子分别以速度和垂直射入有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和45°，磁场垂直纸面向外，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，A、B连线垂直于磁场边界。如图所示，则（　　） A．a粒子带负电，b粒子带正电 B．两粒子的轨道半径之比 C．两粒子的电荷量之比 D．两粒子的速率之比 9．如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则（　　） A．若电子以相同的速率从右向左飞入，电子也沿直线运动 B．若电子以相同的速率从右向左飞入，电子将向下偏转 C．若电子以相同的速率从左向右飞入，电子将向下偏转 D．若电子以相同的速率从左向右飞入，电子也沿直线运动 10．如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻为，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则（　　） A．导体棒向左运动 B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 C．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 D．开关闭合瞬间导体棒的加速度 二、多选题 11．如图所示，一个质量为m、电荷量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动。细杆处于水平方向垂直杆子的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，不计空气阻力，重力加速度为g。现给圆环向右的初速度v0，以下关于圆环运动描述可能正确的是（　　） A．圆环一直以速度做匀速直线运动 B．圆环做减速运动，直到最后停在杆上 C．圆环先做减速运动，最后以速度匀速运动 D．圆环先做匀减速运动，最后以速度匀速运动 12．Ioffe-Prichard 磁阱常用来约束带电粒子的运动．如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过 xoy 平面，1、2、3、4 直导线与 xoy 平面的交点成边长为 2a 的正方形且关于 x 轴和 y 轴对称，各导线中电流方向已标出，已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，设1导线在O点产生的磁感应强度为B0下列说法正确的是（    ） A．直导线 1、2 之间的相互作用力为吸引力 B．直导线 2 受到直导线 1、3、4 的作用力合力方向背离O点 C．4 根直导线在O点的磁感应强度大小为0 D．直导线 1、2 在O点的合磁场的磁感应强度大小为2B0 13．如图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（    ） A．甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关 B．乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同 C．丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，M侧带负电荷 D．丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b有关 14．如图所示，光滑水平面上方有范围足够大、磁感应强度为B的水平匀强磁场，其方向垂直纸面向里。一质量为M的足够长的绝缘长木板静置于水平面上，上面放一个质量为m、带电量大小为q的小滑块，小滑块与长木板之间动摩擦因数为μ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现给长木板施加水平向右的恒力F，长木板和小滑块一起向右加速运动，已知重力加速度为g，则（　　） A．若小滑块带负电荷，它将一直随长木板一起向右运动 B．若小滑块带负电荷，它最终将做匀速直线运动，速度大小为 C．若小滑块带正电荷，它将一直随长木板一起向右运动 D．若小滑块带正电荷，长木板最终的加速度为 15．如图所示，M、N两极板间存在匀强电场，场强大小可以调节，两极板的宽度为d，N板右侧存在如图所示的磁场，折线PQ是磁场的分界线，在折线的两侧分布着方向相反与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．折线的顶角∠A=90°，P、Q是折线上的两点且AP=AQ=L。现有一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子从S点由静止经电场加速后从P点沿PQ方向水平射出，不计粒子的重力，则（　　） A．当粒子通过P点的速度为时，可经过一次偏转直接到达A点 B．当M、N两极板间场强为时，粒子到达Q点的时间最长 C．粒子由P点到达Q点的时间只能为的偶数倍 D．粒子由P点到达Q点的时间只能为的奇数倍 16．在如图所示的空间里，存在沿y轴负方向、大小为 的匀强磁场，有一质量为m、带电量为q的带正电的粒子（重力不计）以v0从O点沿x轴负方向运动，同时在空间加上平行于y轴的匀强交变电场，电场强度E随时间的变化如图所示（以沿y轴正向为E的正方向），则下列说法不正确的是（　　） A．t=2T时粒子所在位置的x坐标值为0 B．tT时粒子所在位置的z坐标值为 C．粒子在运动过程中速度的最大值为2v0 D．在0到2T时间内离子运动的平均速度为 三、实验题 17．如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置．一个长方体容器内部高为H、宽为L、厚为D，左右两侧等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a和b，上下两侧装有电极c和d，并经过开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为．将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关S断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同．当开关S闭合时，分析可知_________管中的液面较高；若电路中电流表的读数为I，a、b两管中的液面高度差为，则磁感应强度B的表达式_______． 18．某实验小组用图示电路测量匀强磁场的磁感应强度。实验器材如下：边长为L、匝数为N的正方形线圈（a、b为引出端）一个天平一台，各种质量砝码若干直流电源一个灵敏电流计一个定值电阻一个开关、导线等若干实验步骤如下： （1）将a与c连接、b与d连接，闭合开关S，记录________（填物理量名称及符号），在天平的________（填“左盘”或“右盘”）中放入合适质量的砝码，使天平平衡； （2）断开开关S，将a与d连接、b与c连接，再次闭合开关S，这时需要在天平的________（选填“左盘”“右盘”）中放入质量为的砝码，使天平再次平衡； （3）已知重力加速度大小为g，则磁感应强度的大小为B=________（用上述物理量表示）。 四、解答题 19．如图，宽度为l=1m的金属导轨ABCD与水平面成θ=37°角，质量为m=0.1kg、有效长度为l=1m的金属杆MN水平放置在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为μ=0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。空间存在着竖直向下磁感应强度为B0=1T的匀强磁场。已知AN=l=1m，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6。 （1）若开关S1断开、S2闭合时，调节滑动变阻器使杆始终静止，求通过杆的电流范围。 （2）若开关S1闭合、S2断开的同时，给杆一沿斜面向下的速度v=1m/s，则B应怎样随时间t变化可保证杆做匀速运动。 20．如图甲所示，半径的圆形匀强磁场区域与x轴相切于坐标系的原点O。磁感应强度，方向垂直于纸面向外。在和之间的区域内有方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度 。在处的x轴上方有一与y轴平行且足够长的荧光屏，在O点有一个粒子源，能沿纸面各个方向发射质量 ，带电荷量 且速率相同的粒子，其中沿y轴正方向射入的粒子恰能从磁场最右侧的A点离开磁场，不计粒子的重力、空气的阻力及粒子间的相互作用力。 （1）求这些粒子在磁场中运动的速度。 （2）求这些粒子打在荧光屏上的范围（用位置坐标表示）。 （3）若没有荧光屏，粒子射出电场后立即进入某种不导电的介质中运动，其所受介质阻力与速率成正比，比例系数，求粒子在该介质中运动的轨迹长度（电荷量不变）。 21．如图所示，第一象限范围内有垂直于xOy平面，磁感应强度为B的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带负电粒子（不计重力）在xOy平面里经原点O射入磁场中，初速度与x轴正方向的夹角，试分析计算： （1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径是多少？离开磁场时距离O点多远？ （2）带电粒子在磁场中运动时间多长？ 22．如图所示，半径r＝0.08m的半圆形无场区的圆心在坐标原点O处，半径R＝0.1m，磁感应强度大小B＝0.1T的圆形有界磁场区的圆心坐标为（0，0.06m），平行金属板MN的极板长L＝0.3m、间距d＝0.1m，极板间所加电压U＝4.8×102V，其中N极板收集粒子全部中和吸收。一位于O处的粒子源向第Ⅰ、Ⅱ象限均匀地发射速度大小v＝6×105m/s的带正电粒子，经圆形磁场偏转后，从第Ⅰ象限出射的粒子速度方向均沿x轴正方向。若粒子重力不计、比荷、不计粒子间的相互作用力及电场的边缘效应。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。 （1）粒子在磁场中的运动半径R0； （2）从坐标（0，0.16m）处射出磁场的粒子，其在O点入射方向与y轴夹角θ； （3）N板收集到的粒子占所有发射粒子的比例η。