2019人教版选择性必修第二册第一章课时2磁场对运动电荷的作用力基础达标练（word版含答案）

2019人教版选择性必修第二册 第一章 课时2 磁场对运动电荷的作用力 基础达标练
一、多选题
1．一电流为I的通电直导线放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力为F，则下列说法正确的是（　　）
A．I、B、F三者的方向一定互相垂直
B．若I、B的方向确定，则F的方向唯一
C．若B、F的方向确定，则I的方向唯一
D．若B、F的方向确定，则I的方向不唯一，但I一定在与F垂直的平面内
2．如图，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成30°角，导线中通过的电流为I，为了增大导线所受的安培力，下列四种方法中可行的是
A．增大电流I B．增大直导线的横截面积
C．将导线在纸面内顺时针转30° D．将导线在纸面内逆时针转60°
3．如图所示，一阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下弯曲，则（　　）
A．导线中的电流从B到A
B．导线中的电流从A到B
C．若要使电子束的径迹向上弯曲，可以改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流无关
4．如图所示，把一根柔软的轻质弹簧悬挂起来，使它的下端刚好和槽中的水银接触，按图示连接电路，通电后，会看到弹簧上下跳动。关于这个现象，下列说法正确的是（　　）
A．弹簧上下跳动的原因是通电后弹簧受到电场力
B．将滑动变阻器的滑片向左移动时，弹簧将跳动得更加明显
C．将电源的正、负极对调一下，弹簧的跳动现象将消失
D．若换一劲度系数更大的弹簧，则弹簧将跳动得不明显
5．如图所示，一桌子处于方向竖直向下的匀强磁场中，桌面水平光滑，在桌面上平放着一内壁光滑、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，小球能从管口飞出，则在小球从管口飞出前，下列有关小球的说法正确的是（　　）
A．小球带正电
B．小球带负电
C．小球相对水平桌面的运动轨迹是一条抛物线
D．小球相对水平桌面的运动轨迹是一条直线
二、单选题
6．下列说法正确的是（　　）
A．洛伦兹力对带电粒子不做功
B．洛伦兹力可以改变带电粒子的动能
C．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用
D．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
7．一长的通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，当导线中通有大小为2A的电流时，导线受到的安培力大小为，则该磁场的磁感应强度大小为（　　）
A． B．2T C． D．8T
8．下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是
A． B．
C． D．
9．如图所示，一条形磁铁放在粗糙水平面上，在其N极上方有一根长直导线，当导线中通有垂直纸面向里的电流时，下列有关磁铁（始终静止）所受支持力的大小和所受摩擦力的方向判断正确的是（　　）
A．磁铁所受支持力变大，所受摩擦力方向向左
B．磁铁所受支持力变大，所受摩擦力方向向右
C．磁铁所受支持力变小，所受摩擦力方向向左
D．磁铁所受支持力变小，所受摩擦力方向向右
10．如图为某同学设计的研究磁场对通电金属棒作用的实验装置。当其接通开关时，有电流通过金属棒，观察到金属棒向左运动，则下列说法正确的是（　　）
A．此时通过金属棒的电流方向是由a流向b
B．若调换U形磁铁的南北极，则金属棒仍向左运动
C．若调换流经金属棒的电流方向，则金属棒仍向左运动
D．若同时调换U形磁铁的南北极和流经金属棒的电流方向，则金属棒向右运动
11．如图所示为速度选择器，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直。一带电荷量为+q、质量为m的粒子（不计重力）以速度水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是（　　）
A．若只将带电粒子带电荷量变为+2q，粒子将向下偏转
B．若只将带电粒子带电荷量变为-2q，粒子将向上偏转
C．若只将带电粒子速度变为，粒子一定偏转
D．若带电粒子从右侧水平射入，其他条件不变，粒子仍能沿直线穿过
12．如图，正方形线框PQMN由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大小为F ，则线框PQMN受到的安培力大小为（ ）
A．2 F B． C． D．0
三、解答题
13．水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m，接有电源电动势E=3V，电源内阻及导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B=1T．导体棒ab的电阻R=6Ω，质量m=10g，垂直放在导轨上并良好接触（如图），求合上开关的瞬间．
（1）金属棒受到安培力的大小和方向；
（2）金属棒的加速度．
14．如图所示，一表面粗糙的倾角的绝缘斜面，处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度。一质量、电荷量的带正电物体（可视为质点）从斜面上的某点由静止开始下滑，斜面足够长，物体在下滑过程中克服摩擦力做的功。g取，，，试求：
(1)物体在斜面上运动的最大速率；
(2)物体沿斜面下滑的最大距离。
15．如图所示，光滑的金属轨道分水平段和竖直段两部分，其中水平段轨道为直线形，竖直段轨道为圆弧形，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为，匀强磁场垂直水平导轨向上，大小为，质量为、长为的匀质金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以2A的恒定电流（方向如图所示）时，金属细杆可以沿金属轨道向右由静止开始运动，运动中金属细杆始终垂直金属轨道。已知求：
(1)金属细杆开始运动时的加速度大小；
(2)金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小。
16．如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为，匀质导体棒ab垂直跨放在金属导轨上，导体棒的质量为，用绕过滑轮的细绳将物体c与导体棒相连，细绳接在导体棒中点处，物体c的质量。在垂直金属导轨平面方向存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向竖直向上重力加速度g取，不计细绳与滑轮间的摩擦。
(1)若金属导轨是光滑的，为了使物体c能保持静止，应该在导体棒中通入的电流I为多大？电流的方向如何？
(2)若金属导轨是粗糙的，且导体棒与金属导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的，若要保持物体c静止不动，求导体棒中通入电流I的大小范围。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．BD
【详解】
A．根据左手定则可知，F与B的方向垂直，与I的方向垂直，所以F一定垂直于B和I所在的平面，但B不一定垂直于I，A错误；
B．当I、B的方向确定时，因F垂直于B和I所在的平面。所以F的方向唯一，B正确；
CD．当B、F的方向确定时，F垂直于B和I所在的平面，I的方向不唯一，但I一定在与F垂直的平面内，D正确，C错误。
故选BD。
2．AD
【详解】
A．由知，当增大电流时，可增大通电直导线所受的安培力，故A可行；
B．由知，当增大直导线的横截面积时，不会影响通电直导线所受的安培力，故B不可行；
C．当导线在纸面内顺时针转30°时，虽然导线长度没有变化，但导线与磁场平行，即所受安培力为0，故C不可行；
D．当导线在纸面内逆时针转60°时，虽然导线长度没有变化，由知其所受安培力变大，故D可行。
故选AD。
3．AC
【详解】
AB．电流的方向与负电荷运动的方向相反，所以阴极射线管内电流的方向向左；由图可知，电子受到的洛伦兹力的方向向下，所以阴极射线管处的磁场的方向垂直于纸面向里，由安培定则可知，AB中电流的方向向左．故A正确，B错误；
CD．若要使电子束的径迹向上弯曲，则阴极射线管处的磁场的方向需向外，根据安培定则，可以改变AB中的电流方向来实现，故C正确,D错误。
故选AC。
4．BD
【详解】
A．当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据左手定则知，各圈导线之间产生了相互的吸引力，弹簧缩短；当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧的各圈导线中又有了电流，开始重复上述过程，即出现上下跳动现象，A错误；
B．将滑动变阻器的滑片向左移动时，电路中电流增大，各圈导线之间的作用力变大，弹簧将跳动得更加明显，B正确；
C．将电源的正、负极对调一下，通电后弹簧的各圈导线之间仍有相互作用力，故仍会上下跳动，C错误；
D．若换一劲度系数更大的弹簧，因为弹簧的各圈导线受到的力与原来相同，形变量将变小，则弹簧跳动将变得不明显，D正确。
故选BD。
5．AC
【详解】
AB．小球能从管口飞出，说明小球受到的洛伦兹力有指向管口的分力，根据左手定则可知，小球带正电，A正确，B错误；
CD．设试管的运动速度为，小球垂直于试管方向的分运动是向右的匀速直线运动，小球所受洛伦兹力沿试管方向的分力，q、、B均不变，不变，则小球沿试管方向的分运动是匀加速直线运动，可知小球做类平抛运动，小球相对水平桌面的运动轨迹是一条抛物线，C正确，D错误。
故选AC。
6．A
【详解】
AB．带电粒子的速度方向与所受的洛伦兹力方向始终垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，也不改变带电粒子的动能，A正确，B错误；
C．当运动电荷的速度方向和磁场方向平行时，该电荷不受洛伦兹力的作用，C错误；
D．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度为零或者运动电荷的速度方向与磁场方向平行，D错误。
故选A。
7．B
【详解】
根据，得
故选B。
8．A
【详解】
AB．根据左手定则判断得出正电荷的洛伦兹力方向向上．故A正确，B错误．
CD．根据左手定则判断可知，负电荷的洛伦兹力方向向上．故CD错误．
9．B
【详解】
根据左手定则可知，磁铁对通电直导线的作用力方向斜向右上方，由牛顿第三定律得，通电直导线对磁铁的作用力方向斜向左下方，磁铁对水平面的压力变大且有向左运动的趋势，故所受支持力变大，所受摩擦力方向向右。
故选B。
10．A
【详解】
A．由左手定则可知此时通过金属棒的电流方向是由a流向b，所以A正确；
B．若调换磁铁的南北极，磁场方向反向，则金属棒所受安培力的方向反向，金属棒变为向右运动，所以B错误；
C．若调换流经金属棒的电流方向，则金属棒所受安培力的方向反向，金属棒变为向右运动，所以C错误；
D．若同时调换磁铁的南北极和流经金属棒的电流方向，则金属棒所受安培力的方向不变，所以D错误。
故选A。
11．C
【详解】
粒子恰沿直线穿过，电场力和洛伦兹力均垂直于速度方向，故合力为零，粒子做匀速直线运动，根据平衡条件，有，解得
A．带电粒子带电荷量为+2q，速度不变，仍然沿直线匀速通过速度选择器，A错误。
B．带电粒子带电荷量为-2q，速度不变，仍然沿直线匀速通过速度选择器，B错误。
C．带电粒子速度为，电场力不变，洛伦兹力变为原来的2倍，故会偏转，C正确。
D．带电粒子从右侧水平射入，电场力方向不变，洛伦兹力方向反向，粒子一定偏转，D错误。
故选C。
12．B
【详解】
由已知条件可知MPQN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，边MPQN的电阻等于边MN的电阻的3倍， 两者为并联关系，设MN中的电流大小为I， 则边MPQN中的电流为，设MN的长为L，由题意知
所以边MPQN所受安培力为
方向与MN边所受安培力的方向相同，故有
故选B。
13．（1）导体棒AB受到的安培力方向水平向右；导体棒AB受到的安培力大小为0.1N；
（2）导体棒AB的加速度为10m/s2．
【分析】
判断AB中的电流方向，再根据左手定则判断导体棒AB中受到的安培力方向．根据欧姆定律计算AB中的电流，再根据安培力F=BIL计算安培力大小．根据牛顿第二定律计算加速度．
【详解】
（1）导体棒AB中电流是从A到B，根据左手定则，导体棒AB受到的安培力水平向右．
根据欧姆定律，导体棒中的电流为：I==0.5A，
所以AB棒受到的安培力：F=BIL=1×0.5×0.2N=0.1N
（2）根据牛顿第二定律：F=ma，
所以导体棒AB的加速度：a==10m/s2；
14．(1)4m/s； (2)2m
【详解】
(1)物体下滑过程中，受到方向垂直斜面向上的洛伦兹力且逐渐增大，当洛伦兹力等于重力沿垂直斜面向下的分力时，物体恰好脱离斜面，此时物体的速率为在斜面上运动的最大速率。
物体恰好脱离斜面时需满足的条件为
解得最大速率
(2)由于洛伦兹力不做功，物体沿斜面下滑过程，
根据动能定理得
解得
物体沿斜面下滑的最大距离
15．(1)；(2)
【详解】
(1)金属细杆开始运动时所受的安培力大小
根据牛顿第二定律可得，加速度大小
(2)金属细杆从M点到P点的运动过程，只有安培力、重力做功，安培力所做的功
重力所做的功
由动能定理得
解得金属细杆运动到P点时的速度大小
，
解得，由牛顿第三定律可知此时金属细杆对每一条轨道的作用力大小为。
16．(1)，方向由a到b；(2)
【详解】
(1)导体棒在水平方向受到细绳的拉力和安培力而平衡，有，得
根据左手定则判断，导体棒中的电流方向应该由a到b。
(2)设导体棒和金属导轨之间的最大静摩擦力为f。若，则静摩擦力的方向与水平细绳的拉力方向相同，设此时电流为，即
解得
若，则静摩擦力的方向与水平细绳的拉力方向相反，设此时电流为，即
解得
即导体棒中的电流范围为。
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