第一章 安培力与洛伦兹力 章末综合训练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第一章 安培力与洛伦兹力 章末综合训练（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 654.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-03 19:10:16 | ||
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文档简介
第1章 安培力与洛伦兹力 章末综合训练
一、单选题
1．（2021·浙江·吴兴高级中学高二学业考试）下面所述的几种相互作用中，不是通过磁场而产生的有（ ）
A．两个静止电荷之间的相互作用 B．两根通电导线之间的相互作用
C．通电导线和磁体之间的相互作用 D．磁体与运动电荷之间的相互作用
2．（2022·全国·高二专题练习）如图所示为质谱仪结构简图，质量数分别为40和46的正二价钙离子先经过电场加速（初速度忽略不计），接着进入匀强磁场，最后打在底片上。实际加速电压通常不是恒定值，而是有一定范围。若加速电压取值范围为（U - U，U + U），两种离子打在底片上的区域恰好不重叠，则的值约为（ ）
A．0.07 B．0.10 C．0.14 D．0.17
3．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（ ）
A．小球能越过d点并继续沿环向上运动
B．当小球运动到c点时，所受洛伦兹力最大
C．小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能增大
D．小球从b点运动到c点的过程中，电势能增大，动能先增大后减小
4．（2022·浙江·高三专题练习）如图所示，将质量为m的带正电小球，从固定在竖直平面内的，半径为R的光滑绝缘圆弧轨道A处，由静止释放，直径水平，在竖直直径
的右侧存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场（图中均未标出），电场力与重力大小相等，下列说法错误的是（ ）
A．小球沿轨道运动的最大速度
B．小球在轨道右侧向上运动的过程中不会脱离轨道
C．小球沿轨道最高到达弧的中点
D．撤去磁场，小球在右侧运动时不会脱离轨道
5．（2021·河北·邯郸市汇文中学有限公司高二阶段练习）如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若，，在不计重力的情况下，则分别打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（ ）
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丁、乙、丙
C．丁、乙、丙、甲
D．甲、丁、丙、乙
6．（2022·河南·驻马店市基础教学研究室高二期末）如图所示，直角边长为的等腰直角三角形与匀强磁场垂直，比荷为的带负电粒子以速度从点沿边射入，要使该粒子从
边穿过，则磁感应强度大小的取值范围为（ ）
A． B． C． D．
7．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，三根相互平行的固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为的正方形的四个点上，与中的电流均为，方向均垂直于纸面向外，中的电流为，方向垂直纸面向里（已知电流为的长直导线产生的磁场中，距导线处的磁感应强度，其中为常数）。某时刻有一质子（电量为）正好沿与轴正方向成45°斜向上经过原点，速度大小为，则质子此时所受磁场力为（ ）
A．方向垂直纸面向里，大小为
B．方向垂直纸面向外，大小为
C．方向垂直纸面向里，大小为
D．方向垂直纸面向外，大小为
8．（2022·山东聊城一中高三期末）如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（ ）
A．，负 B．，正
C．，负 D．，正
9．（2021·山东·夏津第一中学高三阶段练习）如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中，CO间的距离为10cm，当CO间闸片所受安培力为1N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为（ ）
A．电流大小为2A，方向为C→O B．电流大小为2A，方向为O→C
C．电流大小为20A，方向为O→C D．电流大小为20A，方向为C→O
10．（2021·河南·商城县高级中学高二阶段练习）如图所示物体带正电，与斜面的动摩擦因数为，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力，斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向上的初速度v0，使物体沿斜面向上运动。下列说法正确的是（ ）
A．物体不可能停在斜面上
B．物体匀减速向上运动
C．物体向上运动过程中摩擦力大小不变
D．物体向上运动时加速度越来越小，最后停在斜面上
11．（2021·河北邢台·高三阶段练习）如图所示，两根间距为的平行金属导轨间接有、的电源，导轨平面与水平面间的夹角。质量的金属杆ab
垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。调节滑动变阻器，发现电流表读数处于区间范围时，金属杆ab处于静止状态。已知，重力加速度。则下列说法中错误的是（ ）
A．磁感应强度
B．金属杆ab与导轨间最大静摩擦力
C．当电流表示数3A时金属杆ab与导轨间无摩擦力
D．滑动变阻器时，使杆ab保持静止，需对杆ab施加沿轨道平面向下至少1N的拉力。
二、填空题
12．（2021·福建·高三专题练习）分析航天探测器中的电子束运动轨迹可知星球表面的磁场情况。在星球表面某处，探测器中的电子束垂直射入磁场。在磁场中的部分轨迹为图中的实线，它与虚线矩形区域ABCD的边界交于a、b两点。a点的轨迹切线与AD垂直，b点的轨迹切线与BC的夹角为。已知电子的质量为m，电荷量为e，电子从a点向b点运动，速度大小为v0，矩形区域的宽度为d，此区域内的磁场可视为匀强磁场。据此可知，星球表面该处磁场的磁感应强度大小为___________，电子从a点运动到b点所用的c时间为___________。
13．（2019·上海·复旦附中高三期中）实验证明：通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小为，式中常量，I为电流强度，r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方，有一矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂着，如图所示。开始时MN
内不通电流，此时两细线内的张力均为；当MN通以强度为电流时，两细线内的张力均减小为；当MN内电流强度大小变为时，两细线内的张力均增大为。则电流的大小为________A；当MN内的电流强度为时两细线恰好同时断裂，则在此断裂的瞬间线圈的加速度大小为________g。（g为重力加速度）
14．（2013·湖南华容·高二期末）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以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），重力不计，从图中情况可以确定粒子带______电，粒子的运动方向从______（填“a到b”或“b到a”）。
15．（2020·全国·高二课时练习）如图所示，利用电流天平可以测量匀强磁场的磁感应强度，电流天平的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，bc边处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向；大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。
（1）用已知量和可测量n、m、L、I计算B的表达式为______；
（2）当，，，时，磁感应强度为______T。（重力加速度g取）
三、解答题
16．（2022·山东聊城一中高三期末）如图所示，矩形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，矩形区域长为，宽为。在边中点处有一放射源，某时刻，放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为的某种带正电粒子。现在已知带电粒子的质量，所带电荷量为（不计粒子重力）。
（1）求带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为多大；
（2）求从边界射出的粒子，在磁场中运动的最短时间为多少；
（3）若放射源向磁场内共辐射出了个粒子，求从、和边界射出的粒子各有多少个。
17．（2022·四川省南充高级中学高三阶段练习）如图为某一个质谱仪的工作原理，左侧是速度选择器，两极板间的电压为U，间距为d，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，直线边界右侧也有匀强磁场，磁感应强度也为B。某一粒子沿中心线离开速度选择器后，垂直直线边界进入偏转磁场，测得该粒子从入射点到出射点的距离为D。求：
（1）粒子离开速度选择器的速度大小v；
（2）该粒子的比荷k。
18．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，在平面直角坐标系的第一、二象限存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E；第三、四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在y轴的P点有一个质量为m、电荷量为－q(q>0)的带电粒子，具有沿x轴正方向的初速度v0(大小未知)。在x轴上有一点D，已知OD＝d，OP＝h。带电粒子重力可忽略，求：
（1）若该粒子第1次经过x轴时恰好经过D点，初速度多大；
（2）若该粒子第3次经过x轴时恰好经过D点，初速度多大。
参考答案：
1．A
2．A
3．D
4．A
5．B
6．D
7．B
8．C
9．C
10．A
11．B
12．
13． 1 2
14． 正 b到a
15． 1
16．（1）；（2）；（3）个，个，个
17．（1）；（2）
18．（1） ；（2）+
一、单选题
1．（2021·浙江·吴兴高级中学高二学业考试）下面所述的几种相互作用中，不是通过磁场而产生的有（ ）
A．两个静止电荷之间的相互作用 B．两根通电导线之间的相互作用
C．通电导线和磁体之间的相互作用 D．磁体与运动电荷之间的相互作用
2．（2022·全国·高二专题练习）如图所示为质谱仪结构简图，质量数分别为40和46的正二价钙离子先经过电场加速（初速度忽略不计），接着进入匀强磁场，最后打在底片上。实际加速电压通常不是恒定值，而是有一定范围。若加速电压取值范围为（U - U，U + U），两种离子打在底片上的区域恰好不重叠，则的值约为（ ）
A．0.07 B．0.10 C．0.14 D．0.17
3．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（ ）
A．小球能越过d点并继续沿环向上运动
B．当小球运动到c点时，所受洛伦兹力最大
C．小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能增大
D．小球从b点运动到c点的过程中，电势能增大，动能先增大后减小
4．（2022·浙江·高三专题练习）如图所示，将质量为m的带正电小球，从固定在竖直平面内的，半径为R的光滑绝缘圆弧轨道A处，由静止释放，直径水平，在竖直直径
的右侧存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场（图中均未标出），电场力与重力大小相等，下列说法错误的是（ ）
A．小球沿轨道运动的最大速度
B．小球在轨道右侧向上运动的过程中不会脱离轨道
C．小球沿轨道最高到达弧的中点
D．撤去磁场，小球在右侧运动时不会脱离轨道
5．（2021·河北·邯郸市汇文中学有限公司高二阶段练习）如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若，，在不计重力的情况下，则分别打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（ ）
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丁、乙、丙
C．丁、乙、丙、甲
D．甲、丁、丙、乙
6．（2022·河南·驻马店市基础教学研究室高二期末）如图所示，直角边长为的等腰直角三角形与匀强磁场垂直，比荷为的带负电粒子以速度从点沿边射入，要使该粒子从
边穿过，则磁感应强度大小的取值范围为（ ）
A． B． C． D．
7．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，三根相互平行的固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为的正方形的四个点上，与中的电流均为，方向均垂直于纸面向外，中的电流为，方向垂直纸面向里（已知电流为的长直导线产生的磁场中，距导线处的磁感应强度，其中为常数）。某时刻有一质子（电量为）正好沿与轴正方向成45°斜向上经过原点，速度大小为，则质子此时所受磁场力为（ ）
A．方向垂直纸面向里，大小为
B．方向垂直纸面向外，大小为
C．方向垂直纸面向里，大小为
D．方向垂直纸面向外，大小为
8．（2022·山东聊城一中高三期末）如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（ ）
A．，负 B．，正
C．，负 D．，正
9．（2021·山东·夏津第一中学高三阶段练习）如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中，CO间的距离为10cm，当CO间闸片所受安培力为1N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为（ ）
A．电流大小为2A，方向为C→O B．电流大小为2A，方向为O→C
C．电流大小为20A，方向为O→C D．电流大小为20A，方向为C→O
10．（2021·河南·商城县高级中学高二阶段练习）如图所示物体带正电，与斜面的动摩擦因数为，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力，斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向上的初速度v0，使物体沿斜面向上运动。下列说法正确的是（ ）
A．物体不可能停在斜面上
B．物体匀减速向上运动
C．物体向上运动过程中摩擦力大小不变
D．物体向上运动时加速度越来越小，最后停在斜面上
11．（2021·河北邢台·高三阶段练习）如图所示，两根间距为的平行金属导轨间接有、的电源，导轨平面与水平面间的夹角。质量的金属杆ab
垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。调节滑动变阻器，发现电流表读数处于区间范围时，金属杆ab处于静止状态。已知，重力加速度。则下列说法中错误的是（ ）
A．磁感应强度
B．金属杆ab与导轨间最大静摩擦力
C．当电流表示数3A时金属杆ab与导轨间无摩擦力
D．滑动变阻器时，使杆ab保持静止，需对杆ab施加沿轨道平面向下至少1N的拉力。
二、填空题
12．（2021·福建·高三专题练习）分析航天探测器中的电子束运动轨迹可知星球表面的磁场情况。在星球表面某处，探测器中的电子束垂直射入磁场。在磁场中的部分轨迹为图中的实线，它与虚线矩形区域ABCD的边界交于a、b两点。a点的轨迹切线与AD垂直，b点的轨迹切线与BC的夹角为。已知电子的质量为m，电荷量为e，电子从a点向b点运动，速度大小为v0，矩形区域的宽度为d，此区域内的磁场可视为匀强磁场。据此可知，星球表面该处磁场的磁感应强度大小为___________，电子从a点运动到b点所用的c时间为___________。
13．（2019·上海·复旦附中高三期中）实验证明：通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小为，式中常量，I为电流强度，r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方，有一矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根轻质绝缘细线静止地悬挂着，如图所示。开始时MN
内不通电流，此时两细线内的张力均为；当MN通以强度为电流时，两细线内的张力均减小为；当MN内电流强度大小变为时，两细线内的张力均增大为。则电流的大小为________A；当MN内的电流强度为时两细线恰好同时断裂，则在此断裂的瞬间线圈的加速度大小为________g。（g为重力加速度）
14．（2013·湖南华容·高二期末）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以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），重力不计，从图中情况可以确定粒子带______电，粒子的运动方向从______（填“a到b”或“b到a”）。
15．（2020·全国·高二课时练习）如图所示，利用电流天平可以测量匀强磁场的磁感应强度，电流天平的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，bc边处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向；大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。
（1）用已知量和可测量n、m、L、I计算B的表达式为______；
（2）当，，，时，磁感应强度为______T。（重力加速度g取）
三、解答题
16．（2022·山东聊城一中高三期末）如图所示，矩形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，矩形区域长为，宽为。在边中点处有一放射源，某时刻，放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为的某种带正电粒子。现在已知带电粒子的质量，所带电荷量为（不计粒子重力）。
（1）求带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为多大；
（2）求从边界射出的粒子，在磁场中运动的最短时间为多少；
（3）若放射源向磁场内共辐射出了个粒子，求从、和边界射出的粒子各有多少个。
17．（2022·四川省南充高级中学高三阶段练习）如图为某一个质谱仪的工作原理，左侧是速度选择器，两极板间的电压为U，间距为d，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，直线边界右侧也有匀强磁场，磁感应强度也为B。某一粒子沿中心线离开速度选择器后，垂直直线边界进入偏转磁场，测得该粒子从入射点到出射点的距离为D。求：
（1）粒子离开速度选择器的速度大小v；
（2）该粒子的比荷k。
18．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，在平面直角坐标系的第一、二象限存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E；第三、四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在y轴的P点有一个质量为m、电荷量为－q(q>0)的带电粒子，具有沿x轴正方向的初速度v0(大小未知)。在x轴上有一点D，已知OD＝d，OP＝h。带电粒子重力可忽略，求：
（1）若该粒子第1次经过x轴时恰好经过D点，初速度多大；
（2）若该粒子第3次经过x轴时恰好经过D点，初速度多大。
参考答案：
1．A
2．A
3．D
4．A
5．B
6．D
7．B
8．C
9．C
10．A
11．B
12．
13． 1 2
14． 正 b到a
15． 1
16．（1）；（2）；（3）个，个，个
17．（1）；（2）
18．（1） ；（2）+