第一章 安培力与洛伦兹力 章末综合训练(Word版含答案)

第1章 安培力与洛伦兹力 章末综合训练
一、单选题
1．（2022·广东·信宜市第二中学高二开学考试）如图，圆心为O、半径为R的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场。从圆周上的P点在纸面内沿不同方向射入各种速率的同种粒子，粒子的质量为m、电荷量为+q。其中速率为v0且沿PO方向射入的粒子，经时间t后从A点离开磁场，∠POA=90°。则（　　）
A．磁场方向垂直纸面向里 B．粒子在磁场中运动的周期为2t
C．速率为2v0的粒子在磁场中的运动最长时间为 D．从A点离开磁场的速率最小值为
2．（2022·北京·高二期末）一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连，两盒间的电压为U。设质子的质量为m，电荷量为q，则下列说法正确的是（　　）
A．只增大R可增加质子被加速后的最大速度
B．只增大加速电压U可增加质子被加速后的最大速度
C．D形盒之间交变电场的变化周期为
D．其它条件不变，质子被加速的总次数n与R成正比
3．（2022·湖北·武汉市常青第一中学高二期末）如图，等边三角形线框LMN由三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。已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框ML和LN两根导体棒受到的安培力的合力的大小和方向为（　　）
A．F ，方向与F的方向相同 B．1.5F，方向与F的方向相同
C．0.5F，方向与F的方向相同 D．F，方向与F的方向相反
4．（2022·江西·南昌市八一中学高二期末）磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在间距为d的两平行金属板a b间产生电动势。将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器相连，间距为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态，不计其它电阻，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．平行金属板上极板比下极板电势高
B．磁流体发电机的电动势为BLv
C．电容器所带电荷量为CBLv
D．微粒的比荷
5．（2022·江苏省六合高级中学高二期末）如图所示为回旋加速器的示意图，两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速。已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m、电荷量为q，下列说法正确的是（　　）
A．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
B．质子在D1盒中做匀速圆周运动的最小3个半圆的半径之比为
C．若忽略在电场中的运动时间，质子在回旋加速器中的运动时间为
D．若不改变磁感应强度B和交变电源频率f，该回旋加速器也能加速质量为3m，电荷量为q的氚核
6．（2022·长水教育控股集团（云南）衡水实验中学管理有限公司高二期末）质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，若带电粒子M的半径是N的1.5倍，则下列表述中正确的是（　　）
A．M的运行时间是N的运行时间的1.5倍
B．M的速率的速率是N的1.5倍
C．洛伦兹力对M做正功，对N做负功
D．M带正电，N带负电
7．（2022·云南·高二期末）一匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示。为半径为的半圆，、与直径共线，、间的距离等于半圆的半径。一束质量为、电荷量均为的粒子，在纸面内从点垂直于以不同速度射入磁场，不计粒子所受重力及粒子间的相互作用。则在磁场中运动时间最短的粒子速度大小为（　　）
A． B． C． D．
8．（2022·河南·信阳高中高二开学考试）有一种磁强计，可用于测定磁场的磁感应强度，其原理如图所示。将一段横截面为长方形的N型半导体（主要靠自由电子导电）放在匀强磁场中，两电极、分别与半导体的前后两侧接触。已知磁场方向沿轴正方向，N型半导体横截面的长为，宽为，单位体积内的自由电子数为，电子电荷量为，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。导体中通有沿轴正方向、大小为的电流时，两电极、间的电势差为。下列说法正确的是（　　）
A．为正极，为负极 B．磁感应强度的大小为
C．磁感应强度的大小为 D．其他条件不变时，越大，电势差越大
9．（2021·江西·模拟预测）如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里。一带电小球恰能以速度v0做直线运动，其轨迹如图虚线所示，虚线与水平方向成30°角，小球最终穿过一轴线沿小球运动方向且固定摆放的光滑绝缘管道（管道内径略大于小球直径）。下列说法正确的是（ ）
A．小球一定带负电
B．磁场和电场的大小关系为
C．小球可能是从管道的乙端运动到甲端
D．若小球刚进入管道时撤去磁场，小球将在管道中做匀速直线运动
10．（2022·江苏海门·高二期末）如图所示，长度为L内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质量为m电荷量为q的正电小球。整个装置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中（　　）
A．小球运动轨迹是一段圆弧 B．小球沿管方向的加速度大小
C．洛仑兹力对小球做功 D．管壁的弹力对小球做功
11．（2022·湖北·高二期末）有三根相互平行的直导线a、b、c垂直纸面放置，且它们在同一连线上，已知这三根导线中电流大小分别为、和，且，电流方向如图所示，则（　　）
A．直导线c受到的安培力向左
B．直导线a受到的安培力一定向右
C．若只增大，导线c受到的安培力从c指向b
D．若只减小，导线c受到的安培力从c指向a
二、填空题
12．（2022·福建省福州第一中学高二期末）如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界）垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，两圆的半径分别为R和3R，圆心为O。质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子从大圆边缘的P点沿半径PO方向以不同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计；
（1）若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间t1=_______；
（2）若粒子能进入小圆内部区域，粒子在磁场中运动的速度v2 >________
13．（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___________。
14．（2021·辽宁朝阳·模拟预测）如图所示为质谱仪的原理图，某同学欲使用该装置测量某带正电粒子的比荷。粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场方向如图，匀强电场的场强为E。带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线又垂直于磁场的方向射入偏转磁场。偏转磁场是一个以直线为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为，带电粒子的重力可忽略不计。
(1)为保证粒子在速度选择器中做直线运动，速度选择器a板需与电源___________（选填“正极”或“负极”）相连，b板需与电源___________（选填“正极”或“负极”）相连。
(2)射入偏转磁场粒子的速度为___________（用题目所给物理量字母表示）。
(3)为了测定粒子比荷，除了题目所给物理量，还需测量___________。
三、解答题
15．（2022·湖北·高二阶段练习）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。y轴上有一个粒子源P，OP=L，从P点沿x轴正方向发射速度大小不同的带正电的粒子，不计粒子的重力。已知带电粒子的质量为m、电荷量为q，试求：
（1）通过O点的粒子速度的大小；
（2）速度大小为的粒子在磁场中运动的时间。
16．（2022·黑龙江·伊美区第二中学高二期末）如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一质量为m、电量为＋q的粒子（重力不计）从坐标原点O以速度大小为v0射入磁场，其入射方向与x轴的正方向成30°角。当粒子第一次进入电场后，运动到电场中P点处时，方向与x轴正方向相同，P点坐标为[（2＋1）L，L]。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：
（1）粒子运动到P点时速度v的大小；
（2）匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B；
17．（2021·云南保山·高三阶段练习）用绝缘材料制成的半径为R的三分之二圆桶如图所示放置，AC 为水平直径，θ=30°，其内部有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。PDT是过圆上D点的水平线，其上方存在一竖直向下的匀强电场。一电荷量为＋q、质量为m的粒子从M点以一定的初速度沿水平方向向左射入匀强电场中，粒子刚好通过D点进入磁场与桶辟禅性碰撞一次后恰好从A点水平击中圆筒，已知MT两点的竖直距离为，不计粒子的重力。求：
（1）粒子在磁场中运动的速度大小；
（2）电场强度E的大小。
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参考答案：
1．D
2．A
3．C
4．D
5．B
6．B
7．D
8．C
9．D
10．D
11．C
12．
13．
14． 正极 负极 长度
15．（1）；（2）
16．（1）v0；（2）；
17．（1）；（2）
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