第1章 安培力与洛伦兹力 单元综合测试（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第1章 安培力与洛伦兹力 单元综合测试（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 570.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-16 09:48:00 | ||
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文档简介
第1章 安培力与洛伦兹力 单元综合测试
一、单选题
1．（2022·江苏如皋·一模）如图所示，水平桌面上有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框处在与桌面成60°斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场垂直。现a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流为I，线框静止在桌面上，则线框受到的摩擦力大小为（ ）
A． B． C． D．2BIL
2．（2022·河南·高三阶段练习）如图，ABCD为一矩形区域，一带电粒子以初速度v0从AB边的中点P，沿纸面垂直于AB边的方向射入。若该区域充满平行于AB边的匀强电场，该粒子经时间t1以速度v1从C点射出；若该区域换成垂直于纸面的匀强磁场，该粒子经时间t2以速度v2从D点射出。不计粒子重力，则（ ）
A．v1>v2，t1C．v1>v2，t1>t2 D．v1t2
3．（2017·云南·富源县教育体育局教研室高二期末）如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。电荷量为q、质量为m的带正电粒子从磁场边缘A点沿半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子的轨道半径为r
B．粒子的速度为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．调整粒子射入时速度的大小，可使粒子在磁场中运动的周期改变
4．（2021·广东茂名·高三阶段练习）如图所示，一通有恒定电流、电流方向垂直纸面向里的金属棒用轻质绝缘细线悬挂在天花板上，现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒静止且绝缘细线与竖直方向成θ=30°角，则下列几种情况中磁感应强度最小的是（ ）
A．磁场方向竖直向上 B．磁场方向水平向右
C．磁场方向水平向左 D．磁场方向沿细线向上
5．（2022·陕西咸阳·高二期末）如图所示，有三个离子沿图中虚线轨迹运动，最终分别打在挡板上的、和处，由此可判定（ ）
A．三个离子的速率大小关系为
B．三个离子的速率大小关系为
C．三个离子的比荷大小关系为
D．三个离子的比荷大小关系为
6．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住处于静止状态。图中圆圈为垂直于纸面放置的直导线的横截面，当导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为；当导线中有电流通过时，磁铁对斜面的压力为。下列说法正确的是( )
A．若导线位于图中位置1且电流方向向外，则
B．若导线位于图中位置1且电流方向向里，则弹簧伸长量增大
C．若导线位于图中位置2且弹簧伸长量增大，则导线中电流方向向里
D．若导线位于图中位置2且弹簧伸长量增大，则
7．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，等腰直角三角形ABC区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m，电荷量为q的正粒子沿AB方向射入磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子射入速率越大，在磁场中运动时间越长
B．粒子射入速率越大，在磁场中运动的加速度越小
C．粒子在磁场中运动的最长时间为
D．若粒子射入速率不同，则射出磁场时速度的方向一定不同
8．（2022·安徽·合肥市第八中学高二期末）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能被加速，两个D形金属盒中有垂直于盒面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。如图所示，两D形盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，两D形盒接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在回旋加速器中被加速，下列说法正确的是（ ）
A．A处粒子源产生的质子在磁场中运动的周期的一半和高频交流电的周期相等
B．若只增大交流电压U，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大
C．若只增大D形盒的半径，则质子从回旋加速器中射出时的动能可能不变
D．若D形盒中磁感应强度大小B增大，则其所接交流电频率f必须增大才能使装置正常工作
9．（2022·安徽黄山·高二期末）如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（ ）
A．仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小
B．仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大
C．仅减小励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小
D．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期变大
10．（2022·山西省长治市第二中学校高二期末）如图所示，P、Q是两个等量异种点电荷，MN是它们连线的中垂线，在垂直纸面的方向上有磁场。如果某正电荷以初速度V0沿中垂线MN运动，不计重力，则（ ）
A．若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变
B．若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变
C．若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变
D．若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变
11．（2022·河南·郑州四中高二阶段练习）如图所示，质量为m、长度为L的一导体棒用细线悬挂在匀强磁场中，磁场方向平行于纸面．导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I，细线偏离竖直方向静止（ ）
A．若磁场方向竖直向下，则磁感应强度
B．若磁场方向平行于细线向下，则磁感应强度
C．若磁场方向水平向左，则磁感应强度
D．磁感应强度B的最小值为
二、填空题
12．（2019·黑龙江·哈尔滨市第一六二中学校高二期中）如图是磁流体发电机的示意图，它的发电原理是：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，于是在金属板A、B上就会聚集电荷，两板间产生电压。则A板的电势比B板的电势_______（填“高”或“低”）。
13．（2021·福建省福州第一中学高三开学考试）三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，重力不计，则它们在磁场中运动的时间之比为___________。
14．（2020·湖南·衡阳市第二十六中学高二期中）如图所示，有一匀强磁场，磁感应强度B=2T，有一段长L=2m的导线垂直磁场方向放置，当导线中通以I=0.5A的水平向右的电流时，则导线所受安培力的方向是垂直导线___（填向上或向下）；导线所受到的安培力F的大小为___。
三、解答题
15．（2022·广东·广州市第二中学高三阶段练习）汤姆孙为了证明阴极射线是带电粒子流以及在测量阴极射线的比荷时，做了如下实验：在阴极射线管中添加了两块水平正对放置间距，边长也为的正方形金属板。正方体空间内加上垂直于面abcd向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场，发现射线恰好从上金属板的边缘射出并打到M点。为了抵消阴极射线的偏转，给金属板加上电压U后，射线恰好打到P点。（粒子重力忽略不计，粒子的入射方向沿正方体左右两侧面中心的连线，连线过P点）
（1）阴极射线带哪一种电荷，哪一块金属板的电势高；
（2）阴极射线的比荷。
16．（2022·河北·高三专题练习）如图所示，在圆心为O、半径为R的内圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在圆环内存在垂直纸面向外的匀强磁场。带电荷量为、质量为m的粒子，从内圆上A点处以初速度射入内圆，速度方向与OA间的夹角，粒子经过O点后射出内圆，粒子在圆环中运动的轨迹半径刚好为R。不计带电粒子的重力。
（1）求粒子的初速度大小。
（2）若粒子在运动过程中不离开磁场区域，求外圆的半径的取值范围。
（3）试问粒子能不能再次经过A点，若能再次经过，求从粒子射入内圆到第二次经过A点所用的时间（粒子从A点射入内圆算第一次经过A点）。
17．（2022·云南·昆明市第一中学西山学校高三阶段练习）如图所示，在空间建立平面直角坐标系，空间内存在沿x轴正方向的匀强电场，空间存在匀强磁场，其磁感应强度沿x方向的分量始终为零，沿y轴正方向分量，沿z轴负方向分量。质量为m、电荷量为的粒子甲从点由静止释放；进入磁场区域后，甲粒子做半径为a的匀速圆周运动，与静止在点、质量为的中性粒子乙发生弹性正碰（P点图中未画出），且有一半电量转移给了粒子乙。（不计粒子重力及碰撞后粒子之间的相互作用，忽略电场、磁场变化引起的效应；最终结果可用根式表示）
（1）求电场强度的大小E；
（2）若两粒子碰撞后，立即撤去电场，同时在空间加上与空间内相同的磁场，求从两粒子碰撞到下一次相遇的时间；
（3）若两粒子碰撞后，粒子乙首次离开穿过平面时，撤去电场和磁场，经一段时间后，在全部区域内加上与原区域相同的磁场，此后两粒子的轨迹恰好不相交，求该段时间内粒子甲运动的距离L。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．B
4．D
5．D
6．C
7．C
8．D
9．A
10．B
11．B
12．低
13．3：2：1
14． 向上 2N
15．（1）负电；下极板；（2）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．（2022·江苏如皋·一模）如图所示，水平桌面上有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框处在与桌面成60°斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场垂直。现a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流为I，线框静止在桌面上，则线框受到的摩擦力大小为（ ）
A． B． C． D．2BIL
2．（2022·河南·高三阶段练习）如图，ABCD为一矩形区域，一带电粒子以初速度v0从AB边的中点P，沿纸面垂直于AB边的方向射入。若该区域充满平行于AB边的匀强电场，该粒子经时间t1以速度v1从C点射出；若该区域换成垂直于纸面的匀强磁场，该粒子经时间t2以速度v2从D点射出。不计粒子重力，则（ ）
A．v1>v2，t1
3．（2017·云南·富源县教育体育局教研室高二期末）如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。电荷量为q、质量为m的带正电粒子从磁场边缘A点沿半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子的轨道半径为r
B．粒子的速度为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．调整粒子射入时速度的大小，可使粒子在磁场中运动的周期改变
4．（2021·广东茂名·高三阶段练习）如图所示，一通有恒定电流、电流方向垂直纸面向里的金属棒用轻质绝缘细线悬挂在天花板上，现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒静止且绝缘细线与竖直方向成θ=30°角，则下列几种情况中磁感应强度最小的是（ ）
A．磁场方向竖直向上 B．磁场方向水平向右
C．磁场方向水平向左 D．磁场方向沿细线向上
5．（2022·陕西咸阳·高二期末）如图所示，有三个离子沿图中虚线轨迹运动，最终分别打在挡板上的、和处，由此可判定（ ）
A．三个离子的速率大小关系为
B．三个离子的速率大小关系为
C．三个离子的比荷大小关系为
D．三个离子的比荷大小关系为
6．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住处于静止状态。图中圆圈为垂直于纸面放置的直导线的横截面，当导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为；当导线中有电流通过时，磁铁对斜面的压力为。下列说法正确的是( )
A．若导线位于图中位置1且电流方向向外，则
B．若导线位于图中位置1且电流方向向里，则弹簧伸长量增大
C．若导线位于图中位置2且弹簧伸长量增大，则导线中电流方向向里
D．若导线位于图中位置2且弹簧伸长量增大，则
7．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，等腰直角三角形ABC区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m，电荷量为q的正粒子沿AB方向射入磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子射入速率越大，在磁场中运动时间越长
B．粒子射入速率越大，在磁场中运动的加速度越小
C．粒子在磁场中运动的最长时间为
D．若粒子射入速率不同，则射出磁场时速度的方向一定不同
8．（2022·安徽·合肥市第八中学高二期末）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能被加速，两个D形金属盒中有垂直于盒面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。如图所示，两D形盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，两D形盒接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在回旋加速器中被加速，下列说法正确的是（ ）
A．A处粒子源产生的质子在磁场中运动的周期的一半和高频交流电的周期相等
B．若只增大交流电压U，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大
C．若只增大D形盒的半径，则质子从回旋加速器中射出时的动能可能不变
D．若D形盒中磁感应强度大小B增大，则其所接交流电频率f必须增大才能使装置正常工作
9．（2022·安徽黄山·高二期末）如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（ ）
A．仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小
B．仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大
C．仅减小励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小
D．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期变大
10．（2022·山西省长治市第二中学校高二期末）如图所示，P、Q是两个等量异种点电荷，MN是它们连线的中垂线，在垂直纸面的方向上有磁场。如果某正电荷以初速度V0沿中垂线MN运动，不计重力，则（ ）
A．若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变
B．若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变
C．若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变
D．若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变
11．（2022·河南·郑州四中高二阶段练习）如图所示，质量为m、长度为L的一导体棒用细线悬挂在匀强磁场中，磁场方向平行于纸面．导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I，细线偏离竖直方向静止（ ）
A．若磁场方向竖直向下，则磁感应强度
B．若磁场方向平行于细线向下，则磁感应强度
C．若磁场方向水平向左，则磁感应强度
D．磁感应强度B的最小值为
二、填空题
12．（2019·黑龙江·哈尔滨市第一六二中学校高二期中）如图是磁流体发电机的示意图，它的发电原理是：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，于是在金属板A、B上就会聚集电荷，两板间产生电压。则A板的电势比B板的电势_______（填“高”或“低”）。
13．（2021·福建省福州第一中学高三开学考试）三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，重力不计，则它们在磁场中运动的时间之比为___________。
14．（2020·湖南·衡阳市第二十六中学高二期中）如图所示，有一匀强磁场，磁感应强度B=2T，有一段长L=2m的导线垂直磁场方向放置，当导线中通以I=0.5A的水平向右的电流时，则导线所受安培力的方向是垂直导线___（填向上或向下）；导线所受到的安培力F的大小为___。
三、解答题
15．（2022·广东·广州市第二中学高三阶段练习）汤姆孙为了证明阴极射线是带电粒子流以及在测量阴极射线的比荷时，做了如下实验：在阴极射线管中添加了两块水平正对放置间距，边长也为的正方形金属板。正方体空间内加上垂直于面abcd向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场，发现射线恰好从上金属板的边缘射出并打到M点。为了抵消阴极射线的偏转，给金属板加上电压U后，射线恰好打到P点。（粒子重力忽略不计，粒子的入射方向沿正方体左右两侧面中心的连线，连线过P点）
（1）阴极射线带哪一种电荷，哪一块金属板的电势高；
（2）阴极射线的比荷。
16．（2022·河北·高三专题练习）如图所示，在圆心为O、半径为R的内圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在圆环内存在垂直纸面向外的匀强磁场。带电荷量为、质量为m的粒子，从内圆上A点处以初速度射入内圆，速度方向与OA间的夹角，粒子经过O点后射出内圆，粒子在圆环中运动的轨迹半径刚好为R。不计带电粒子的重力。
（1）求粒子的初速度大小。
（2）若粒子在运动过程中不离开磁场区域，求外圆的半径的取值范围。
（3）试问粒子能不能再次经过A点，若能再次经过，求从粒子射入内圆到第二次经过A点所用的时间（粒子从A点射入内圆算第一次经过A点）。
17．（2022·云南·昆明市第一中学西山学校高三阶段练习）如图所示，在空间建立平面直角坐标系，空间内存在沿x轴正方向的匀强电场，空间存在匀强磁场，其磁感应强度沿x方向的分量始终为零，沿y轴正方向分量，沿z轴负方向分量。质量为m、电荷量为的粒子甲从点由静止释放；进入磁场区域后，甲粒子做半径为a的匀速圆周运动，与静止在点、质量为的中性粒子乙发生弹性正碰（P点图中未画出），且有一半电量转移给了粒子乙。（不计粒子重力及碰撞后粒子之间的相互作用，忽略电场、磁场变化引起的效应；最终结果可用根式表示）
（1）求电场强度的大小E；
（2）若两粒子碰撞后，立即撤去电场，同时在空间加上与空间内相同的磁场，求从两粒子碰撞到下一次相遇的时间；
（3）若两粒子碰撞后，粒子乙首次离开穿过平面时，撤去电场和磁场，经一段时间后，在全部区域内加上与原区域相同的磁场，此后两粒子的轨迹恰好不相交，求该段时间内粒子甲运动的距离L。
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参考答案：
1．C
2．A
3．B
4．D
5．D
6．C
7．C
8．D
9．A
10．B
11．B
12．低
13．3：2：1
14． 向上 2N
15．（1）负电；下极板；（2）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）；（3）
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