第一章 安培力与洛伦兹力 综合练习（Word版含答案）

第1章安培力与洛伦兹力综合练习2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．磁场对通电导线的作用力称为安培力，下列通电直导线所受安培力方向正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．平面a和平面b相互垂直，平面b中直线PQ和MN垂直。电荷量为＋q的粒子以速度v运动，途径两直线交点，且恰在a平面内，如图甲所示，磁场方向垂直于平面b。该粒子此时所受洛伦兹力方向正确的是（　　）
A．由P指向Q，如图乙中F1所示
B．由N指向M，如图乙中F2所示
C．由Q指向P，如图乙中F3所示
D．位于平面a，垂直于速度v，如图乙中F4所示
3．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1。现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向垂直纸面向里，当加上电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是(　　)
A．F1>F2 B．F1C．弹簧长度将变长 D．弹簧长度将不变
4．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．
5．如图所示，三根平行长直导线A、B、C水平放置，其截面在等边三角形的三个顶点上。长直导线产生的磁场的磁感应强度大小，其中k为常量，I为通过导线的电流，r为某点到导线的距离。一段电流元P放置在三角形的中心，且与长直导线平行。当只有A中通入大小为I、方向垂直纸面向里的电流时，电流元P受到的安培力的大小为F，方向由A指向P；若再在B中通入大小为I、方向垂直纸面向里的电流，C中通入大小为I、方向垂直纸面向外的电流时，关于电流元P的说法正确的是（　　）
A．电流元P的电流方向垂直纸面向里，所受安培力的合力大小为2F
B．电流元P的电流方向垂直纸面向外，所受安培力的合力大小为2F
C．电流元P的电流方向垂直纸面向里，所受安培力的合力大小为3F
D．电流元P的电流方向垂直纸面向外，所受安培力的合力大小为F
6．狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布如图甲所示，距离它处的磁感应强度大小为（为常数，其磁场分布与负点电荷的电场如图乙所示分布相似。现假设磁单极子和负点电荷均固定，有带电小球分别在极和附近做匀速圆周运动。则关于小球做匀速圆周运动的判断不正确的是（　　）
A．若小球带正电，其运动轨迹平面可在的正上方，如图甲所示
B．若小球带负电，其运动轨迹平面可在的正下方，如图乙所示
C．若小球带负电，其运动轨迹平面可在的正上方，如图甲所示
D．若小球带正电，其运动轨迹平面可在的正下方，如图乙所示
7．如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流大小分别为I和2I，a、b间的距离为r。在与a、b共面的平面内再放入通电长直导线c后，使a、b，c所受磁场力都为零，已知通电长直导线周围的磁感应强度大小与电流成正比，与该点到通电长直导线的距离成反比，下列说法正确的是（　　）
A．c应放在b的右侧距离为r处 B．c应放在a、b的正中间
C．c的电流方向应与a相同 D．c的电流大小应为2I
8．如图所示，OM的左侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，ON（在纸面内）与磁场方向垂直且∠NOM=60°，ON上有一点P，OP=L。P点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（不计重力），速率为 ，则粒子在磁场中运动的最短时间为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，在倾角为的光滑固定斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导体棒中的电流I垂直纸面向里。若导体棒恰能在斜面上保持静止，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可能满足（　　）
A．B＝，方向垂直斜面向上
B．B＝，方向垂直斜面向下
C．B＝，方向垂直斜面向上
D．B＝，方向竖直向下
10．有一种假说认为，地磁场是由于某种原因地球表面带上的负电荷随地面自转而产生的。受此启发，某同学作了如下大胆的设想：某行星表面也带有负电荷，围绕位于焦点处的恒星在椭圆轨道上沿逆时针运动，P1、P2、P3、P4为椭圆轨道与坐标轴的交点，如图所示。从某时刻起在行星运动的空间里加上匀强磁场，就能使行星绕其恒星作圆周运动。忽略自转影响，下列说法中可能实现这一设想的是（　　）
A．当行星运动到P1点时，加一垂直纸面向外的匀强磁场
B．当行星运动到P2点时，加一垂直纸面向里的匀强磁场
C．当行星运动到P3点时，加一垂直纸面向外的匀强磁场
D．当行星运动到P4点时，加一垂直纸面向里的匀强磁场
11．如图所示，用一根电阻丝制作成正方形线框abcd，固定于匀强磁场中的线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、b与电源两端相连，电源内阻与正方形一个边的电阻相等，导线电阻忽略不计。S闭合后，线框受到的安培力大小为F。若仅将ab边切割移走，则余下线框受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示，这是一有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，AB、CD为其两个边界，两边界距离为L，现有两个带正电的粒子同时从P点以相同速度沿与AB成60°角的方向垂直射入磁场，结果两粒子又同时分别从磁场两个不同边界离开磁场。已知两带电粒子的比荷之比为4:1，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则比荷较大的粒子在磁场中做圆周运动的半径为（　　）
A．L B．L C． D．L
二、填空题
13．洛伦兹力的大小
（1）当v与B成θ角时，F＝______.
（2）当v⊥B时，F＝______.
（3）当v∥B时，F＝______.
14．电磁炮通过安培力做功把电能转化成动能，将炮弹发射出去．如图所示，间距为L的两根相互平行的水平光滑导轨MM 和NN ，固定在磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面的匀强磁场中，炮弹置于金属架PQ上，PQ与导轨垂直且接触良好．当PQ中通以大小为I，方向由P指向Q的电流时，金属架和炮弹一起水平向右运动，则金属架与炮弹所受安培力方向水平________（填“向左”或“向右”），大小为______ ；匀强磁场的方向竖直________（填“向上”或“向下”）．
15．如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平。某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，若他测得CD段导线长度为m，天平（等臂）平衡时钩码重力为N，通过导线的电流I=0.5A。由此，测得通电螺线管中的磁感应强度B的大小为___________T，方向为___________（选填“水平向左”或“水平向右”）。
16．如图为一回旋加速器的示意图，已知 D形盒的半径为R，中心O处放有质量为m、带电量为q的正离子源，若磁感应强度大小为B，求：
（1）加在D形盒间的高频电源的频率___________________；
（2）离子加速后的最大能量___________________________；
（3）离子在第n次通过窄缝前后的半径之比_____________．
17．带电粒子A（质量为m、电量为q）和带电粒子B（质量为4m、电量为2q）．垂直磁感线射入同一匀强磁场中（不计重力），若以相同速度入射，则轨道半径之比Ra：Rb=______，周期之比Ta：Tb=______.
三、解答题
18．如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。当线圈内通以图示方向的电流后，线圈的运动情况怎样？请用以下两种方法分析：
(1)把整个线圈看成一个通电螺线管；
(2)把线圈截成许多小段，每小段视为通电直导线，分析磁场对各小段导线的作用力。
19．（1）在如图所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场（磁感应强度为B）中，得出的安培力F与导线长度l、电流大小I有怎样的关系？
（2）当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？
（3）当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？
20．一足够大的区域内存在匀强电场和匀强磁场，其截面如图所示：y轴左侧区域存在两个有界匀强电场，电场方向如图所示，MN、BC均平行与y轴，且电压满足；坐标轴第四象限内为匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。在O点同时静止释放H+、D+（一个质子和一个中子）两粒子，H+粒子经过电场加速并偏转后，从E点进入磁场区域。已知H+粒子电荷量为e，质量为m，D+粒子电荷量为e，质量为2m，不计重力和两粒子之间的相互作用，那么：
（1）求D+粒子进入磁场的动能；
（2）求H+粒子第一次打在x轴上（除E点外）的位置；
（3）若（2）所求位置处有垂直于x轴的挡板，求D+粒子打在挡板处与x轴间的距离。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．A
4．A
5．B
6．B
7．D
8．A
9．A
10．C
11．C
12．C
13． qvBsin θ. qvB 0
14． 向右 BIL 向上
15． 水平向右
16．
17． 1:2 1:2
18．（1）把整个线圈看成一个通电螺线管，根据安培定则，线圈内部产生方向向右的磁场，则根据磁体内部的磁场方向，线圈左端为S极，则线圈会向左运动；（2）由左手定则可判断每一段导线受力的方向指向N极周围，即线圈受到的合力指向N极，所以线圈会向左运动
19．（1）BIl；（2）0；（3）IlBsinθ
20．（1）；（2）；（3）
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