第1章 安培力与洛伦兹力 单元质量检测
文档属性
| 名称 | 第1章 安培力与洛伦兹力 单元质量检测 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 640.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-11 18:02:17 | ||
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文档简介
第1章 安培力与洛伦兹力 单元质量检测
一、单选题
1．（2021·浙江·天略外国语学校模拟预测）如图，为粗细均匀的圆形金属线框，直流电源的两端与顶点相连，圆弧所对圆心角为．整个装置处于垂直于线框的匀强磁场中．若段受到的安培力大小为，则整个圆形线框受到的安培力大小为（ ）
A． B． C． D．
2．（2021·湖南省邵东市第三中学高二阶段练习）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ma、mb、mc。已知在该区域内，a在纸面内向右做匀速直线运动，b在纸面内做匀速圆周运动，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．（2021·黑龙江·哈尔滨市第一六二中学校高三阶段练习）质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上。当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上保持静止。如图所示的侧视图中已标出匀强磁场的方向，其中棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2022·湖北·沙市中学高二期末）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（ ）
A．前表面的电势比后表面的低
B．前、后表面间的电压U与a无关
C．增大磁感应强度B，前、后表面间的电压U增大
D．将磁场方向变为与元件的上、下表面平行，U不变
5．（2022·黑龙江·望奎县第一中学高二期末）用如图所示的回旋加速器分别加速氘核和氦核．下列说法中正确的是（ ）
A．它们的最大速度相同
B．它们的最大动能相同
C．加速氘核时高频电源的频率大于加速氦核的频率
D．加速氘核时高频电源的频率小于加速氦核的频率
6．（2022·全国·高三专题练习）如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中，哪个图是正确的（ ）
A． B．
C． D．
7．（2021·河北·模拟预测）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速，两D形盒之间狭缝的宽度为d，且.则下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子离开回旋加速器时获得的最大速度为
B．带电粒子离开回旋加速器时获得的最大动能为
C．若加速电压为U，则带电粒子离开回旋加速器时加速的次数为
D．若加速电压为U，则带电粒子在回旋加速器中加速的总时间为
8．（2022·河南郑州·高三阶段练习）两个完全相同的弹簧秤竖直放置，下方悬挂一粗细均匀的水平直导线ab，长度为L。整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。若在ab中通入由a到b的恒定电流I，其中一个弹簧秤的示数为F1，若将电流反向，大小不变，则其中一个弹簧秤的示数为F2。下列说法正确的是（ ）
A．直导线ab的质量 B．直导线ab的质量
C．匀强磁场的磁感应强度 D．匀强磁场的磁感应强度
9．（2022·全国·高三专题练习）从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图（虚线，方向未标出）如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，其中含有α、β（电子）、γ射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下（ ）
A．α射线沿直线射向赤道 B．β射线向西偏转
C．γ射线向东偏转 D．质子向北偏转
10．（2021·湖北·模拟预测）如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，∠A＝60°，AO＝a。在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电的粒子，粒子的比荷为，发射速度大小都为v0，且满足v0＝，发射方向由图中的角度θ表示。对于粒子进入磁场后的运动（不计重力作用），下列说法正确的是（ ）
A．粒子不可能打到A点
B．以θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短
C．以θ＜30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等
D．在AC边界上只有一半区域有粒子射出
11．（2021·安徽六安·高三阶段练习）在如图所示的菱形abcd中，，O点为菱形的中心。现在菱形的顶点放置四根通电长直导线，且四根导线中电流的大小相等，其中b、c中的电流方向垂直纸面向外，a、d中的电流方向垂直纸面向里。则下列说法正确的是（ ）
A．O点的磁感应强度大小为零
B．导线b所受作用力的方向由b指向a
C．导线b、d所受的作用力相同
D．仅将导线b中的电流反向，导线d所受的作用力的大小不变
二、填空题
12．（2022·江西·南昌市八一中学高二期末）如图所示，用长为L的轻绳，悬挂一质量为m的带电小球，放在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现将小球拉到与悬点等高处由静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当小球第一次摆到最低点时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为g，忽略空气阻力，由此可知小球___________（选填“带正电”“不带电”或“带负电”）当小球第二次经过最低点时轻绳拉力等于___________。
13．（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___________。
14．（2022·全国·高二专题练习）将一根长10cm、通有电流为2A的导线的一半垂直磁场方向放入匀强磁场中，已知磁感应强度大小为2T，则该通电导线所受安培力大小为______N；一电荷量为q=8.010-10C的带电粒子，以速度v=5m/s垂直磁感应强度方向射入匀强磁场中，磁感应强度的大小为10T，则该粒子所受洛伦兹力大小为______N。
三、解答题
15．（2022·河南濮阳·高二期末）如图所示，xOy坐标系中，在的区域中存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射入电场，经P(4a、6a)点射入磁场，射出磁场后再次返回电场区域，最后经过点，Q（22a，0）不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场的电场强度大小E及磁感应强度大小B；
（2）若磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，粒子再次到达x轴时的位置。
16．（2022·安徽黄山·一模）如图所示，在坐标系xOy的第二象限存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第三象限内有沿x轴正方向的匀强电场；第四象限的某圆形区域内存在一垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的2倍。一质量为m、带电荷量为q（q>0）的粒子以速率v自y轴的A点沿x轴负方向射入磁场，经x轴上的C点以沿y轴负方向的速度进入电场，然后从y轴负半轴上的D点射出，最后粒子以沿着y轴正方向的速度经过x轴上的Q点。已知OA=OC=d，OD=，OQ=4d，不计粒子重力。求：
（1）第二象限磁感应强度B的大小与第三象限电场强度E的大小；
（2）粒子由A至D过程所用的时间；
（3）第四象限圆形磁场区域的最小面积。
17．（2021·四川成都·高二期末）如图所示，有一矩形区域abcd，水平方向ab边长L1=m，竖直方向ad边长L2=1m，一电荷量为q=1×10-5C，质量为m=6×10-6kg的带正电的粒子由a点沿ab方向以大小为2m/s的速度v进入该区域。当该区域存在与纸面垂直的匀强磁场时，粒子的运动轨迹恰好通过该区域的几何中心O点，不计粒子的重力，求：
（1）粒子通过磁场区域所用的时间；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．B
4．C
5．A
6．A
7．B
8．A
9．B
10．D
11．D
12． 带负电 6mg
13． 正极 负极 长度
14． 0.2N
15．（1）；；（2）(10a，0)
16．（1），；（2）；（3）
17．（1）0.785s；（2）1.2T，方向垂直于纸面向外
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．（2021·浙江·天略外国语学校模拟预测）如图，为粗细均匀的圆形金属线框，直流电源的两端与顶点相连，圆弧所对圆心角为．整个装置处于垂直于线框的匀强磁场中．若段受到的安培力大小为，则整个圆形线框受到的安培力大小为（ ）
A． B． C． D．
2．（2021·湖南省邵东市第三中学高二阶段练习）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ma、mb、mc。已知在该区域内，a在纸面内向右做匀速直线运动，b在纸面内做匀速圆周运动，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．（2021·黑龙江·哈尔滨市第一六二中学校高三阶段练习）质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上。当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上保持静止。如图所示的侧视图中已标出匀强磁场的方向，其中棒与导轨间的摩擦力不可能为零的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2022·湖北·沙市中学高二期末）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（ ）
A．前表面的电势比后表面的低
B．前、后表面间的电压U与a无关
C．增大磁感应强度B，前、后表面间的电压U增大
D．将磁场方向变为与元件的上、下表面平行，U不变
5．（2022·黑龙江·望奎县第一中学高二期末）用如图所示的回旋加速器分别加速氘核和氦核．下列说法中正确的是（ ）
A．它们的最大速度相同
B．它们的最大动能相同
C．加速氘核时高频电源的频率大于加速氦核的频率
D．加速氘核时高频电源的频率小于加速氦核的频率
6．（2022·全国·高三专题练习）如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中，哪个图是正确的（ ）
A． B．
C． D．
7．（2021·河北·模拟预测）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速，两D形盒之间狭缝的宽度为d，且.则下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子离开回旋加速器时获得的最大速度为
B．带电粒子离开回旋加速器时获得的最大动能为
C．若加速电压为U，则带电粒子离开回旋加速器时加速的次数为
D．若加速电压为U，则带电粒子在回旋加速器中加速的总时间为
8．（2022·河南郑州·高三阶段练习）两个完全相同的弹簧秤竖直放置，下方悬挂一粗细均匀的水平直导线ab，长度为L。整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。若在ab中通入由a到b的恒定电流I，其中一个弹簧秤的示数为F1，若将电流反向，大小不变，则其中一个弹簧秤的示数为F2。下列说法正确的是（ ）
A．直导线ab的质量 B．直导线ab的质量
C．匀强磁场的磁感应强度 D．匀强磁场的磁感应强度
9．（2022·全国·高三专题练习）从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图（虚线，方向未标出）如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，其中含有α、β（电子）、γ射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下（ ）
A．α射线沿直线射向赤道 B．β射线向西偏转
C．γ射线向东偏转 D．质子向北偏转
10．（2021·湖北·模拟预测）如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，∠A＝60°，AO＝a。在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电的粒子，粒子的比荷为，发射速度大小都为v0，且满足v0＝，发射方向由图中的角度θ表示。对于粒子进入磁场后的运动（不计重力作用），下列说法正确的是（ ）
A．粒子不可能打到A点
B．以θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短
C．以θ＜30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等
D．在AC边界上只有一半区域有粒子射出
11．（2021·安徽六安·高三阶段练习）在如图所示的菱形abcd中，，O点为菱形的中心。现在菱形的顶点放置四根通电长直导线，且四根导线中电流的大小相等，其中b、c中的电流方向垂直纸面向外，a、d中的电流方向垂直纸面向里。则下列说法正确的是（ ）
A．O点的磁感应强度大小为零
B．导线b所受作用力的方向由b指向a
C．导线b、d所受的作用力相同
D．仅将导线b中的电流反向，导线d所受的作用力的大小不变
二、填空题
12．（2022·江西·南昌市八一中学高二期末）如图所示，用长为L的轻绳，悬挂一质量为m的带电小球，放在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现将小球拉到与悬点等高处由静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当小球第一次摆到最低点时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为g，忽略空气阻力，由此可知小球___________（选填“带正电”“不带电”或“带负电”）当小球第二次经过最低点时轻绳拉力等于___________。
13．（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___________。
14．（2022·全国·高二专题练习）将一根长10cm、通有电流为2A的导线的一半垂直磁场方向放入匀强磁场中，已知磁感应强度大小为2T，则该通电导线所受安培力大小为______N；一电荷量为q=8.010-10C的带电粒子，以速度v=5m/s垂直磁感应强度方向射入匀强磁场中，磁感应强度的大小为10T，则该粒子所受洛伦兹力大小为______N。
三、解答题
15．（2022·河南濮阳·高二期末）如图所示，xOy坐标系中，在的区域中存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射入电场，经P(4a、6a)点射入磁场，射出磁场后再次返回电场区域，最后经过点，Q（22a，0）不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场的电场强度大小E及磁感应强度大小B；
（2）若磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，粒子再次到达x轴时的位置。
16．（2022·安徽黄山·一模）如图所示，在坐标系xOy的第二象限存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第三象限内有沿x轴正方向的匀强电场；第四象限的某圆形区域内存在一垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的2倍。一质量为m、带电荷量为q（q>0）的粒子以速率v自y轴的A点沿x轴负方向射入磁场，经x轴上的C点以沿y轴负方向的速度进入电场，然后从y轴负半轴上的D点射出，最后粒子以沿着y轴正方向的速度经过x轴上的Q点。已知OA=OC=d，OD=，OQ=4d，不计粒子重力。求：
（1）第二象限磁感应强度B的大小与第三象限电场强度E的大小；
（2）粒子由A至D过程所用的时间；
（3）第四象限圆形磁场区域的最小面积。
17．（2021·四川成都·高二期末）如图所示，有一矩形区域abcd，水平方向ab边长L1=m，竖直方向ad边长L2=1m，一电荷量为q=1×10-5C，质量为m=6×10-6kg的带正电的粒子由a点沿ab方向以大小为2m/s的速度v进入该区域。当该区域存在与纸面垂直的匀强磁场时，粒子的运动轨迹恰好通过该区域的几何中心O点，不计粒子的重力，求：
（1）粒子通过磁场区域所用的时间；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
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参考答案：
1．C
2．A
3．B
4．C
5．A
6．A
7．B
8．A
9．B
10．D
11．D
12． 带负电 6mg
13． 正极 负极 长度
14． 0.2N
15．（1）；；（2）(10a，0)
16．（1），；（2）；（3）
17．（1）0.785s；（2）1.2T，方向垂直于纸面向外
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