第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 390.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-15 17:43:24 | ||
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文档简介
安培力与洛伦兹力 单元测试 2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．如图，甲是带负电的物块，乙是不带电的足够长的绝缘木板。甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现用一水平恒力B拉乙木板，使甲、乙从静止开始向左运动，甲电荷量始终保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在此后运动过程中（ ）
A．甲、乙间的摩擦力始终不变
B．甲、乙间的摩擦力先不变，后增大
C．甲物块最终做匀速直线运动
D．乙木板一直做匀加速直线运动
2．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为、、。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），则从图中情况可以确定（ ）
A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从a到b，带负电
C．粒子从b到a，带正电 D．粒子从b到a，带负电
4．以下有关磁场的相关知识叙述正确的是（ ）
A．磁场和磁感线都是客观存在的
B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该点的试探电流元所受的磁场力方向一致
C．将通电导线放在磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零
D．运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小不一定等于qvB
5．通电导线在磁场中会受到安培力的作用，这种现象在生活中广泛应用，最常见的就是电动车上的无刷电机。图甲为电动车的一种无刷电机结构图，线圈固定在轴心上，轴心不转动，磁铁固定在轮毂上。图乙为某时刻该无刷电机一处线圈的简化原理图，有两块磁铁处于线圈下方，位置如图乙所示，驱动器根据线圈附近的霍尔元件传感器可以检测磁铁的位置，从而控制线圈中的电流方向。当固定线圈中通有顺时针方向的电流时，线圈下面的磁铁的运动方向是（ ）
A．向左 B．向右 C．向上 D．向下
6．如图所示，直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场，磁感应强度为B，右边界PQ平行于y轴，一粒子（不计重力）从原点O以与x轴正方向成角的速率v垂直射入磁场，若斜向上射入，粒子恰好垂直PQ射出磁场，若斜向下射入，粒子恰好不从右边界射出，则粒子的比荷及粒子斜向下射入磁场时在磁场中运动的时间分别为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，A、B两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流与，且，与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等，b是两根导线连线的中点，b、d连线与两根导线连线垂直，则（ ）
A．B受到的安培力水平向左 B．b点磁感应强度为0
C．d点磁感应强度的方向竖直向下 D．a点和c点的磁感应强度不可能都为0
8．如图所示，磁场中固定一个电荷量为的点电荷，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以点电荷为圆心在匀强磁场中做匀速圆周运动，测得其以不同的绕行方向绕点电荷做半径为r的圆周运动的周期之比为2∶1，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子顺时针旋转时，向心加速度为
B．粒子逆时针旋转时，向心加速度为
C．带电粒子一定带负电，且逆时针方向旋转速度是顺时针方向旋转速度的2倍
D．带电粒子可能带正电，以不同的绕行方向做圆周运动时所受洛伦兹力大小相等
二、多选题
9．如图所示，在半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，a、b、c、d是圆上对称的四个点。一带电粒子从P点射入磁场，OP连线与Od的夹角为，带电粒子的速度大小为v，方向与ab成直角时，恰好能反向飞出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t，若只将cbd半圆内磁场方向变成垂直纸面向里，该粒子仍然从P点沿垂直ab方向射入，设粒子在磁场中的偏转半径为，粒子在磁场中运动的时间为，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子的偏转半径为
B．粒子的偏转半径为
C．粒子的运动时间
D．粒子的运动时间为2t
10．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽高分别为，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极与电压表相连．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压，若用表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）
A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高
C．电压表的示数与污水中离子的浓度无关
D．污水流量与成正比，与无关
11．自行车速度计是利用霍尔传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔传感器的工作原理图。当磁铁靠近霍尔传感器时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差，下列说法正确的是（ ）
A．根据单位时间内的脉冲数和前轮半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中电流I是由正电荷定向移动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
12．如图所示，在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角。粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴。已知，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（ ）
A．粒子带负电荷 B．粒子速度大小为
C．粒子在磁场中运动的轨道半径为a D．N与O点相距
三、实验题
13．磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明：
（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应______．此时从上向下看，小磁针的旋转方向是_________________（填顺时针或逆时针）．
A．平行于南北方向，位于小磁针上方
B．平行于东西方向，位于小磁针上方
C．平行于东南方向，位于小磁针下方
D．平行于西南方向，位于小磁针下方
（2）如图（b）所示是电子射线管示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是__________．（填选项代号）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
（3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互________（填排斥或吸引），当通以相反方向的电流时，它们相互___________（填排斥或吸引），这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用．也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用.
14．如图所示，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；A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，实验电路图如图所示。
（1）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重新处于平衡状态；然后读出________________，并用天平称出________________。
④用米尺测量________________。
（2）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 = ______________。
（3）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
15．如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y＝－2h处的P3点。不计重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）粒子到达P2时的速度；
（3）磁感应强度的大小。
16．如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，结果静止于水平导轨上。求：
(1)金属杆受到的摩擦力；
(2)金属杆对导轨的压力。
17．如图所示，长为L质量为m的均匀铜杆AC水平地放在金属支座P、Q上，P、Q通过导线、开关与电源相连，在虚线所夹的区域内存在磁感应强度为B0的水平匀强磁场，方向如图所示，磁场区宽度为d，磁场边界与水平方向的夹角θ=30°，D、E为铜杆与磁场边界的交点，且AD=EC，当开关S闭合后，电路中的电流为I。重力加速度大小为g。
(1)求支座P对铜杆的支持力大小FP；
(2)若磁场方向反向，欲使铜杆AC不离开支座P、Q，则磁感应强度B的大小应满足什么条件？
18．如图所示，在xOy平面直角坐标系中，直角三角形ACD内存在垂直平面向里磁感应强度为B的匀强磁场，线段CO=OD=L，CD边在x轴上，∠ADC=30°。电子束沿y轴方向以相同的速度v0从CD边上的各点射入磁场，已知这些电子在磁场中做圆周运动的半径均为，在第四象限正方形ODQP内存在沿x轴正方向、大小为E=Bv0的匀强电场，在y=－L处垂直于y轴放置一足够大的平面荧光屏，屏与y轴交点为P。忽略电子间的相互作用，不计电子的重力。
(1)电子的比荷；
(2)在能打到荧光屏的粒子中。从x轴最右端射入电场中的电子打到荧光屏上的点与P点间的距离：
试卷第1页，共3页
试卷第11页，共1页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．D
5．A
6．C
7．D
8．A
9．BC
10．CD
11．AD
12．AD
13． A 逆时针 B 吸引 排斥
14． 电流表的示数I 此时细沙的质量m2 D的底边长度l m2 > m1
15．（1）；（2）v0，方向与x轴正方向成45°角；（3）16．(1) Bmin =，(2) I2=
16．(1) f = BIlsinθ，(2) FN = mg - BIlcosθ
17．(1)；(2)
18．(1) ；(2)
一、单选题
1．如图，甲是带负电的物块，乙是不带电的足够长的绝缘木板。甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现用一水平恒力B拉乙木板，使甲、乙从静止开始向左运动，甲电荷量始终保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在此后运动过程中（ ）
A．甲、乙间的摩擦力始终不变
B．甲、乙间的摩擦力先不变，后增大
C．甲物块最终做匀速直线运动
D．乙木板一直做匀加速直线运动
2．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为、、。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），则从图中情况可以确定（ ）
A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从a到b，带负电
C．粒子从b到a，带正电 D．粒子从b到a，带负电
4．以下有关磁场的相关知识叙述正确的是（ ）
A．磁场和磁感线都是客观存在的
B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该点的试探电流元所受的磁场力方向一致
C．将通电导线放在磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零
D．运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小不一定等于qvB
5．通电导线在磁场中会受到安培力的作用，这种现象在生活中广泛应用，最常见的就是电动车上的无刷电机。图甲为电动车的一种无刷电机结构图，线圈固定在轴心上，轴心不转动，磁铁固定在轮毂上。图乙为某时刻该无刷电机一处线圈的简化原理图，有两块磁铁处于线圈下方，位置如图乙所示，驱动器根据线圈附近的霍尔元件传感器可以检测磁铁的位置，从而控制线圈中的电流方向。当固定线圈中通有顺时针方向的电流时，线圈下面的磁铁的运动方向是（ ）
A．向左 B．向右 C．向上 D．向下
6．如图所示，直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场，磁感应强度为B，右边界PQ平行于y轴，一粒子（不计重力）从原点O以与x轴正方向成角的速率v垂直射入磁场，若斜向上射入，粒子恰好垂直PQ射出磁场，若斜向下射入，粒子恰好不从右边界射出，则粒子的比荷及粒子斜向下射入磁场时在磁场中运动的时间分别为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，A、B两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流与，且，与两根导线垂直的同一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两根导线的水平连线上且间距相等，b是两根导线连线的中点，b、d连线与两根导线连线垂直，则（ ）
A．B受到的安培力水平向左 B．b点磁感应强度为0
C．d点磁感应强度的方向竖直向下 D．a点和c点的磁感应强度不可能都为0
8．如图所示，磁场中固定一个电荷量为的点电荷，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以点电荷为圆心在匀强磁场中做匀速圆周运动，测得其以不同的绕行方向绕点电荷做半径为r的圆周运动的周期之比为2∶1，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子顺时针旋转时，向心加速度为
B．粒子逆时针旋转时，向心加速度为
C．带电粒子一定带负电，且逆时针方向旋转速度是顺时针方向旋转速度的2倍
D．带电粒子可能带正电，以不同的绕行方向做圆周运动时所受洛伦兹力大小相等
二、多选题
9．如图所示，在半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，a、b、c、d是圆上对称的四个点。一带电粒子从P点射入磁场，OP连线与Od的夹角为，带电粒子的速度大小为v，方向与ab成直角时，恰好能反向飞出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t，若只将cbd半圆内磁场方向变成垂直纸面向里，该粒子仍然从P点沿垂直ab方向射入，设粒子在磁场中的偏转半径为，粒子在磁场中运动的时间为，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子的偏转半径为
B．粒子的偏转半径为
C．粒子的运动时间
D．粒子的运动时间为2t
10．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽高分别为，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极与电压表相连．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压，若用表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）
A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高
C．电压表的示数与污水中离子的浓度无关
D．污水流量与成正比，与无关
11．自行车速度计是利用霍尔传感器获知自行车的运动速率．如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔传感器的工作原理图。当磁铁靠近霍尔传感器时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差，下列说法正确的是（ ）
A．根据单位时间内的脉冲数和前轮半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中电流I是由正电荷定向移动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
12．如图所示，在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角。粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴。已知，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（ ）
A．粒子带负电荷 B．粒子速度大小为
C．粒子在磁场中运动的轨道半径为a D．N与O点相距
三、实验题
13．磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明：
（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应______．此时从上向下看，小磁针的旋转方向是_________________（填顺时针或逆时针）．
A．平行于南北方向，位于小磁针上方
B．平行于东西方向，位于小磁针上方
C．平行于东南方向，位于小磁针下方
D．平行于西南方向，位于小磁针下方
（2）如图（b）所示是电子射线管示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是__________．（填选项代号）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
（3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互________（填排斥或吸引），当通以相反方向的电流时，它们相互___________（填排斥或吸引），这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用．也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用.
14．如图所示，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；A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，实验电路图如图所示。
（1）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重新处于平衡状态；然后读出________________，并用天平称出________________。
④用米尺测量________________。
（2）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 = ______________。
（3）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
15．如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y＝－2h处的P3点。不计重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）粒子到达P2时的速度；
（3）磁感应强度的大小。
16．如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，结果静止于水平导轨上。求：
(1)金属杆受到的摩擦力；
(2)金属杆对导轨的压力。
17．如图所示，长为L质量为m的均匀铜杆AC水平地放在金属支座P、Q上，P、Q通过导线、开关与电源相连，在虚线所夹的区域内存在磁感应强度为B0的水平匀强磁场，方向如图所示，磁场区宽度为d，磁场边界与水平方向的夹角θ=30°，D、E为铜杆与磁场边界的交点，且AD=EC，当开关S闭合后，电路中的电流为I。重力加速度大小为g。
(1)求支座P对铜杆的支持力大小FP；
(2)若磁场方向反向，欲使铜杆AC不离开支座P、Q，则磁感应强度B的大小应满足什么条件？
18．如图所示，在xOy平面直角坐标系中，直角三角形ACD内存在垂直平面向里磁感应强度为B的匀强磁场，线段CO=OD=L，CD边在x轴上，∠ADC=30°。电子束沿y轴方向以相同的速度v0从CD边上的各点射入磁场，已知这些电子在磁场中做圆周运动的半径均为，在第四象限正方形ODQP内存在沿x轴正方向、大小为E=Bv0的匀强电场，在y=－L处垂直于y轴放置一足够大的平面荧光屏，屏与y轴交点为P。忽略电子间的相互作用，不计电子的重力。
(1)电子的比荷；
(2)在能打到荧光屏的粒子中。从x轴最右端射入电场中的电子打到荧光屏上的点与P点间的距离：
试卷第1页，共3页
试卷第11页，共1页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．D
5．A
6．C
7．D
8．A
9．BC
10．CD
11．AD
12．AD
13． A 逆时针 B 吸引 排斥
14． 电流表的示数I 此时细沙的质量m2 D的底边长度l m2 > m1
15．（1）；（2）v0，方向与x轴正方向成45°角；（3）16．(1) Bmin =，(2) I2=
16．(1) f = BIlsinθ，(2) FN = mg - BIlcosθ
17．(1)；(2)
18．(1) ；(2)