第一章 安培力与洛伦兹力 单元复习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第一章 安培力与洛伦兹力 单元复习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 738.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-04 19:40:45 | ||
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文档简介
安培力与洛伦兹力 单元复习
一、单选题
1．如图所示，O为四分之一圆弧AC的圆心，D为圆弧中点，整个空间存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出）。将一垂直纸面的通电直导线沿圆弧从A移到C，已知导线在A处时，O处的磁感应强度恰好为零，则（ ）
A．匀强磁场水平向左
B．导线在C处所受的安培力水平向左
C．导线在C处时，O处的磁感应强度大小为
D．导线在D处时，O处的磁场方向斜向右下方
2．双芯电线的结构如图所示，由其组成的电路当接通直流电流时，两平行直导线cd和ef，电流方向相反，cd中电流，ef中电流也为，a、b两点位于两导线所在的平面内，b到两导线的距离相等，下列说法正确的是（ ）
A．a点磁场方向垂直纸面向里
B．b点的磁感应强度为零
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．导线cd受到的安培力大于导线ef受到的安培力
3．下列各图中标出了磁场B和正电荷运动速度v的方向，该时刻粒子所受洛伦兹力沿纸面向左的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．直杆对小球的弹力方向不变
B．直杆对小球的摩擦力一直减小
C．小球运动的最大加速度为
D．小球的最大速度为
5．如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场.一质量为m，电荷量为g的粒子沿平行于直径AC的方向射入磁场，射入点到直径AC的距离为磁场区域半径的一半，粒子从D点射出磁场时的速率为v，不计粒子的重力。则（ ）
A．圆形磁场区蚊的半径为 B．圆形磁场区域的半径为
C．粒子在磁场中运动的时间为 D．粒子在髓场中运动的时间为
6．如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。两个质子、沿平行于直径的方向从圆周上同一点射入磁场区域，点与间的距离为，质子、入射的速度大小之比为，是垂直的直径。质子恰好从点射出磁场，不计质子的重力和质子间的作用力。则（ ）
A．、在磁场中运动的轨道半径之比为
B．、在磁场中运动的轨迹长度之比为
C．、在磁场中运动的周期之比为
D．、在磁场中运动的时间之比为
7．如图所示，直角三角形ABC内（包括边界）存在垂直纸面向里的匀强磁场，∠A=30°，BO⊥AC，两个带异种电荷的粒子分别沿OB方向射入磁场，偏向左边的粒子恰好没有从AB边射出磁场，偏向右边的粒子恰好垂直BC边射出磁场，忽略粒子重力和粒子间的相互作用。若正、负粒子的速度大小之比为1∶3，则正、负粒子的比荷之比为（ ）
A．1∶3 B．3∶1
C．2∶9 D．9∶2
8．如图所示，高为h、宽为d的导体置于匀强磁场中，当电流通过导体时，导体的上表面A和下表面A′之间会产生电势差。若导体中的自由电荷为负电荷，则（ ）
A．自由电荷定向移动的方向与电流方向相同
B．上表面A的电势比下表面A′的高
C．仅增大h，稳定时A、A′间电势差不变
D．仅增大d，稳定时A、A′间电势差增大
二、多选题
9．如图所示，在直角三角形CDE区域内有磁感应强度为B垂直纸面向外的匀强磁场，P为直角边CD的中点，∠C=30°，CD=2L，一束相同的带负电粒子以不同的速率从P点垂直于CD射入磁场，粒子的比荷为k，不计粒子间的相互作用和重力，则下列说法正确的是（ ）
A．速率不同的粒子在磁场中运动时间一定不同
B．从CD边飞出的粒子最大速率为
C．粒子从DE边飞出的区域长度为L
D．从CE边飞出的粒子在磁场中运动的最长时间为
10．在边长为L的正方形abcd的部分区域内存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场，a点处有离子源，可以向正方形abcd所在区域的任意方向发射速率均为v的相同的正离子，且所有离子均垂直bc边射出，下列说法正确的是（ ）
A．离子在磁场中做圆周运动的半径为2L
B．离子在磁场中运动的最长时间为
C．磁场区域的最小面积为
D．离子入射速度方向与ab边夹角为60°时，将从bc边中点射出
11．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计。匀强磁场的磁感应强度为B、方向与盒面垂直。粒子源S产生的粒子质量为m，电荷量为+q，加速电压为U，则（ ）
A．交变电压的周期等于粒子在磁场中回转周期
B．加速电压为U越大，粒子获得的最大动能越大
C．D形盒半径R越大，粒子获得的最大动能越大
D．磁感应强度B越大，粒子获得的最大动能越大
12．如图表示磁流体的发电原理：将一束等离子体（重力不计）沿图示方向以速度喷射入磁场，金属板A、就形成一个直流电源，设磁感应强度为，金属板A、相距，外接电阻，A、间弥漫的电离气体电阻为则下述说法正确的是（ ）
A．金属板为电源的正极
B．开关断开时，金属板间的电势差为
C．开关闭合后，金属板间的电势差为
D．等离子体发生偏转的原因是洛伦兹力大于所受电场力
三、实验题
13．霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，广泛应用于测量和自动控制等领域。在电动自行车中有多处用了霍尔传感器，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等。实验表明，当磁场不太强时，霍尔电压、电流和磁感应强度的关系，式中的比例系数称为霍尔系数。已知金属板电流是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为，电量为，金属板单位体积中电子的个数为，磁感应强度，金属板厚度为，宽度为。则
（1）达到稳定状态时，金属板上侧面的电势_______下侧面的电势（填“高于”、“低于”或“等于”）
（2）电子所受的洛仑兹力的大小为_______。
（3）金属板上下两面之间的电势差（霍尔电压）的大小为______。
（4）霍尔系数_______。
14．如图所示，阴极射线管（A为其阴极）放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A、B两极分别接直流高压电源的_________和___________。此时，荧光屏上的电子束运动轨迹___________偏转（填“向上”“向下”或“不”）。通过该实验我们能得出什么结论？___________
四、解答题
15．如图所示，空间中存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为2m的足够长绝缘木板静置在光滑水平面上，t=0时刻，一质量为m、带电量为（）的小物块以某一初速度从木板左侧滑上，小物块与木板间的动摩擦因数为 、木板达到匀速运动状态后，与右侧一固定弹性挡板P碰撞，木板与挡板P碰撞后速度大小不变，方向相反。已知重力加速度为g。
（1）若小物块初速度v0=，求t=0时刻木板的加速度大小a；
（2）若小物块初速度v0=，求最终小物块与木板间因摩擦而产生的总热量Q；
（3）若小物块初速度v0=（k>0），写出最终小物块与木板间因摩擦而产生的总热量Q与k的关系式。
16．如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。导轨的电阻可忽略不计。
（1）求回路中的感应电流I和导体棒两端的电压U；
（2）通过公式推导证明：导体棒向右匀速运动时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电；
（3）若要使回路中不产生感应电流，在导体棒运动的过程中，磁感应强度B应随时间t变化。设t=0时刻磁场的磁感应强度大小为B0，请在图2中作出相应的B-t图像，并通过推导说明作图依据。
（4）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。展开你想象的翅膀，对导体棒中的自由电子给出一个合理的运动模型；在此基础上，试在图3中画出导体棒中的电子在沿导体棒所在直线方向上的受力示意图（要求对每个力进行准确的文字说明）
17．如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。t=0时刻，从原点O向xOy平面内发射大量速度大小相等、方向不同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角在0°～90°范围内，其中沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场右边界上P（3a，）点离开磁场.不计粒子的重力及粒子间的相互作用.
（1）画出沿y轴正方向发射的粒子在磁场中的轨迹，并求该轨迹的半径R；
（2）求粒子的比荷；
（3）求右边界上有粒子射出的区域长度d。
18．如图所示，直角坐标系xOy平面内，有半径为R的圆形区域，圆心的坐标为，该圆内存在着磁感应强度为B0、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，以某一动能从坐标为的P点沿的方向射入圆形区域，粒子离开圆形区域后，会通过x轴上坐标为（R，0）的A点。不计粒子的重力。
（1）求粒子的动能。
（2）若在圆形区域外加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场，该粒子到达x轴时速度方向恰好沿x轴正方向。求圆形区域外磁场磁感应强度的大小和方向。
（3）在（2）的情况下，粒子能否回到P点？若能回到P点，求粒子从P点出发，经过多长时间第一次回到P点；若不能回到P点，请说明理由。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．C
4．C
5．B
6．D
7．A
8．C
9．BCD
10．CD
11．ACD
12．BCD
13． 低于
14． 负极 正极 向下 磁场对运动电荷有力的作用
15．（1）；（2）；（3）当时，，当时，
16．（1）；；（2）MN做匀速运动，受力平衡，有
t内MN运动的距离
x = vt
拉力做功
电路获得的电能
可知，t时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电。
；（3）若要使回路中不产生感应电流，应保持回路中的磁通量不变，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。设t=0时导体棒MN距导轨左端的距离为d，回路中的磁通量
B0Ld
t时刻磁场的磁感应强度为B，导体棒MN距导轨左端的距离为d + vt，回路中的磁通量
BL（d + vt）
回路中的磁通量不变，则
代入整理得
；（4）认为电子做匀速直线运动，受洛伦兹力、阻力作用，。
17．（1） ，R=2a；（2）；（3）
18．（1）；（2）；方向垂直于平面向里；（3）能回到P点；
一、单选题
1．如图所示，O为四分之一圆弧AC的圆心，D为圆弧中点，整个空间存在一个磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出）。将一垂直纸面的通电直导线沿圆弧从A移到C，已知导线在A处时，O处的磁感应强度恰好为零，则（ ）
A．匀强磁场水平向左
B．导线在C处所受的安培力水平向左
C．导线在C处时，O处的磁感应强度大小为
D．导线在D处时，O处的磁场方向斜向右下方
2．双芯电线的结构如图所示，由其组成的电路当接通直流电流时，两平行直导线cd和ef，电流方向相反，cd中电流，ef中电流也为，a、b两点位于两导线所在的平面内，b到两导线的距离相等，下列说法正确的是（ ）
A．a点磁场方向垂直纸面向里
B．b点的磁感应强度为零
C．cd导线受到的安培力方向向右
D．导线cd受到的安培力大于导线ef受到的安培力
3．下列各图中标出了磁场B和正电荷运动速度v的方向，该时刻粒子所受洛伦兹力沿纸面向左的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．直杆对小球的弹力方向不变
B．直杆对小球的摩擦力一直减小
C．小球运动的最大加速度为
D．小球的最大速度为
5．如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场.一质量为m，电荷量为g的粒子沿平行于直径AC的方向射入磁场，射入点到直径AC的距离为磁场区域半径的一半，粒子从D点射出磁场时的速率为v，不计粒子的重力。则（ ）
A．圆形磁场区蚊的半径为 B．圆形磁场区域的半径为
C．粒子在磁场中运动的时间为 D．粒子在髓场中运动的时间为
6．如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。两个质子、沿平行于直径的方向从圆周上同一点射入磁场区域，点与间的距离为，质子、入射的速度大小之比为，是垂直的直径。质子恰好从点射出磁场，不计质子的重力和质子间的作用力。则（ ）
A．、在磁场中运动的轨道半径之比为
B．、在磁场中运动的轨迹长度之比为
C．、在磁场中运动的周期之比为
D．、在磁场中运动的时间之比为
7．如图所示，直角三角形ABC内（包括边界）存在垂直纸面向里的匀强磁场，∠A=30°，BO⊥AC，两个带异种电荷的粒子分别沿OB方向射入磁场，偏向左边的粒子恰好没有从AB边射出磁场，偏向右边的粒子恰好垂直BC边射出磁场，忽略粒子重力和粒子间的相互作用。若正、负粒子的速度大小之比为1∶3，则正、负粒子的比荷之比为（ ）
A．1∶3 B．3∶1
C．2∶9 D．9∶2
8．如图所示，高为h、宽为d的导体置于匀强磁场中，当电流通过导体时，导体的上表面A和下表面A′之间会产生电势差。若导体中的自由电荷为负电荷，则（ ）
A．自由电荷定向移动的方向与电流方向相同
B．上表面A的电势比下表面A′的高
C．仅增大h，稳定时A、A′间电势差不变
D．仅增大d，稳定时A、A′间电势差增大
二、多选题
9．如图所示，在直角三角形CDE区域内有磁感应强度为B垂直纸面向外的匀强磁场，P为直角边CD的中点，∠C=30°，CD=2L，一束相同的带负电粒子以不同的速率从P点垂直于CD射入磁场，粒子的比荷为k，不计粒子间的相互作用和重力，则下列说法正确的是（ ）
A．速率不同的粒子在磁场中运动时间一定不同
B．从CD边飞出的粒子最大速率为
C．粒子从DE边飞出的区域长度为L
D．从CE边飞出的粒子在磁场中运动的最长时间为
10．在边长为L的正方形abcd的部分区域内存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场，a点处有离子源，可以向正方形abcd所在区域的任意方向发射速率均为v的相同的正离子，且所有离子均垂直bc边射出，下列说法正确的是（ ）
A．离子在磁场中做圆周运动的半径为2L
B．离子在磁场中运动的最长时间为
C．磁场区域的最小面积为
D．离子入射速度方向与ab边夹角为60°时，将从bc边中点射出
11．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计。匀强磁场的磁感应强度为B、方向与盒面垂直。粒子源S产生的粒子质量为m，电荷量为+q，加速电压为U，则（ ）
A．交变电压的周期等于粒子在磁场中回转周期
B．加速电压为U越大，粒子获得的最大动能越大
C．D形盒半径R越大，粒子获得的最大动能越大
D．磁感应强度B越大，粒子获得的最大动能越大
12．如图表示磁流体的发电原理：将一束等离子体（重力不计）沿图示方向以速度喷射入磁场，金属板A、就形成一个直流电源，设磁感应强度为，金属板A、相距，外接电阻，A、间弥漫的电离气体电阻为则下述说法正确的是（ ）
A．金属板为电源的正极
B．开关断开时，金属板间的电势差为
C．开关闭合后，金属板间的电势差为
D．等离子体发生偏转的原因是洛伦兹力大于所受电场力
三、实验题
13．霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，广泛应用于测量和自动控制等领域。在电动自行车中有多处用了霍尔传感器，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等。实验表明，当磁场不太强时，霍尔电压、电流和磁感应强度的关系，式中的比例系数称为霍尔系数。已知金属板电流是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为，电量为，金属板单位体积中电子的个数为，磁感应强度，金属板厚度为，宽度为。则
（1）达到稳定状态时，金属板上侧面的电势_______下侧面的电势（填“高于”、“低于”或“等于”）
（2）电子所受的洛仑兹力的大小为_______。
（3）金属板上下两面之间的电势差（霍尔电压）的大小为______。
（4）霍尔系数_______。
14．如图所示，阴极射线管（A为其阴极）放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A、B两极分别接直流高压电源的_________和___________。此时，荧光屏上的电子束运动轨迹___________偏转（填“向上”“向下”或“不”）。通过该实验我们能得出什么结论？___________
四、解答题
15．如图所示，空间中存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为2m的足够长绝缘木板静置在光滑水平面上，t=0时刻，一质量为m、带电量为（）的小物块以某一初速度从木板左侧滑上，小物块与木板间的动摩擦因数为 、木板达到匀速运动状态后，与右侧一固定弹性挡板P碰撞，木板与挡板P碰撞后速度大小不变，方向相反。已知重力加速度为g。
（1）若小物块初速度v0=，求t=0时刻木板的加速度大小a；
（2）若小物块初速度v0=，求最终小物块与木板间因摩擦而产生的总热量Q；
（3）若小物块初速度v0=（k>0），写出最终小物块与木板间因摩擦而产生的总热量Q与k的关系式。
16．如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。导轨的电阻可忽略不计。
（1）求回路中的感应电流I和导体棒两端的电压U；
（2）通过公式推导证明：导体棒向右匀速运动时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电；
（3）若要使回路中不产生感应电流，在导体棒运动的过程中，磁感应强度B应随时间t变化。设t=0时刻磁场的磁感应强度大小为B0，请在图2中作出相应的B-t图像，并通过推导说明作图依据。
（4）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。展开你想象的翅膀，对导体棒中的自由电子给出一个合理的运动模型；在此基础上，试在图3中画出导体棒中的电子在沿导体棒所在直线方向上的受力示意图（要求对每个力进行准确的文字说明）
17．如图所示，在0≤x≤3a的区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。t=0时刻，从原点O向xOy平面内发射大量速度大小相等、方向不同的带电粒子，速度方向与y轴正方向的夹角在0°～90°范围内，其中沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场右边界上P（3a，）点离开磁场.不计粒子的重力及粒子间的相互作用.
（1）画出沿y轴正方向发射的粒子在磁场中的轨迹，并求该轨迹的半径R；
（2）求粒子的比荷；
（3）求右边界上有粒子射出的区域长度d。
18．如图所示，直角坐标系xOy平面内，有半径为R的圆形区域，圆心的坐标为，该圆内存在着磁感应强度为B0、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，以某一动能从坐标为的P点沿的方向射入圆形区域，粒子离开圆形区域后，会通过x轴上坐标为（R，0）的A点。不计粒子的重力。
（1）求粒子的动能。
（2）若在圆形区域外加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场，该粒子到达x轴时速度方向恰好沿x轴正方向。求圆形区域外磁场磁感应强度的大小和方向。
（3）在（2）的情况下，粒子能否回到P点？若能回到P点，求粒子从P点出发，经过多长时间第一次回到P点；若不能回到P点，请说明理由。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．C
4．C
5．B
6．D
7．A
8．C
9．BCD
10．CD
11．ACD
12．BCD
13． 低于
14． 负极 正极 向下 磁场对运动电荷有力的作用
15．（1）；（2）；（3）当时，，当时，
16．（1）；；（2）MN做匀速运动，受力平衡，有
t内MN运动的距离
x = vt
拉力做功
电路获得的电能
可知，t时间内，拉力做的功W等于电路获得的电能W电。
；（3）若要使回路中不产生感应电流，应保持回路中的磁通量不变，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。设t=0时导体棒MN距导轨左端的距离为d，回路中的磁通量
B0Ld
t时刻磁场的磁感应强度为B，导体棒MN距导轨左端的距离为d + vt，回路中的磁通量
BL（d + vt）
回路中的磁通量不变，则
代入整理得
；（4）认为电子做匀速直线运动，受洛伦兹力、阻力作用，。
17．（1） ，R=2a；（2）；（3）
18．（1）；（2）；方向垂直于平面向里；（3）能回到P点；