（2）安培力与洛伦兹力——2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修二、三单元检测卷（B卷）(含答案)

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（2）安培力与洛伦兹力——2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修二、三单元检测卷（B卷）学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．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.已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为( )A.2F B.1.5F C.0.5F D.02．一个可以自由运动的线圈和一个固定的线圈互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通过如图所示的电流时，从左向右看，则线圈将( )A.不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.向纸面内平动3．一条形磁体放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁体垂直的长直导线，当导线中通以图3所示方向的电流时( )A.磁体对桌面的压力增大，且磁体受到向右的摩擦力作用B.磁体对桌面的压力减小，且磁体受到向右的摩擦力作用C.磁体对桌面的压力增大，且磁体受到向左的摩擦力作用D.磁体对桌面的压力减小，且磁体受到向左的摩擦力作用4．如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向( )A.平行于纸面向上B.平行于纸面向下C.左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里D.左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外5．关于磁感应强度B、电流I、导线长度L和电流所受安培力F的关系，下列说法正确的是( )A.在的地方，F一定等于零B.在的地方，B一定等于零C.若，则F一定等于1 ND.若，则B一定等于1 T6．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab边长为，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。该导线受到的安培力为( )A.0 B. C. D.7．一束带电粒子向两金属极板运动。下列说法正确的是( )A.正离子向M极偏转，负离子向N极偏转B.正离子向N极偏转，负离子向M极偏转C.正、负离子均向N极偏转D.正、负离子均向M极偏转8．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时( )A.速率变大 B.速率不变C.洛仑兹力方向垂直斜面向上 D.洛仑兹力方向垂直斜面向下9．如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，各带电粒子所受洛仑兹力的方向水平向右( )A. B.C. D.10．如图所示，带正电粒子刚进入匀强磁场时，所受到的洛伦兹力的方向垂直纸面向外的是( )A. B.C. D.11．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上每小段可近似的看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的动能逐渐减小（带电荷量不变），则由图中情况可判定下列说法正确的是( )A.粒子从a运动到b，带正电 B.粒子从b运动到a，带正电C.粒子从a运动到b，带负电 D.粒子从b运动到a，带负电12．有三束粒子，分别是质子、氚核和α粒子束，如果它们均以相同的速度垂直射入匀强磁场（磁场方向垂直于纸面向里），能正确表示这三束粒子的运动轨迹的是( )A. B.C. D.13．如图所示，平行板电容器所带电荷量为Q，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计)，从A点出发经电场加速后，垂直于磁感应强度方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，粒子打到P点，如果适当调整板间距离d，保持其他条件不变，用x表示OP间的距离，则能正确反映x与d之间关系的是( )A.x与d成反比 B.x与成反比 C.x与成正比 D.x与成正比14．质谱仪可以用来分析同位素。如图所示，带电粒子先经过加速电场，然后进入速度选择器，速度选择器内存在相互垂直磁感应强度为B的匀强磁场和电场强度为E匀强电场。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片，平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场。下列表说法确的是( )A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里B.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小D.同一带电粒子，磁感应强度越大，粒子打到胶片的位置越靠近狭缝P二、计算题15．一具有速度选择器的质谱仪如图所示：A为粒子加速器；B为速度选择器，选择器内匀强电场与匀强磁场正交，电场强度大小为E，磁感应强度大小为；C为偏转分离器，分离器内部存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子（不计所受重力）从加速器上极板由静止加速后恰好能沿直线通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求：（1）粒子通过速度选择器的速度大小v；（2）粒子的比荷；（3）加速器的加速电压U。16．如图所示，一束电子的电荷量为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角是30°，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？17．在直角区域aOb内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，一质量为m、电量为q的带电粒子从O点沿纸面以速度v射入磁场中，速度方向与边界Ob成30°角，粒子从Ob边射出，求：（1）粒子带正电还是负电？在磁场中运动的时间为多少？（2）若磁场的磁感应强度为2B，仍以速度v射入磁场，求从磁场出来的位置离开O点的距离为多少？参考答案1．答案：B解析：设三角形边长为l，通过导体棒MN的电流大小为I，则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和LN的电流大小为，如图所示，依题意有，则导体棒ML和LN所受安培力的合力大小为，方向与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为，选项B正确。2．答案：B解析：根据安培定则可以判断出线圈在所在平面上产生的磁场方向竖直向上，根据左手定则可以分析出最上方所受安培力垂直纸面向外，最下方所受安培力垂直纸面向内，则从左向右看，线圈将顺时针转动。故选B。3．答案：B解析：根据条形磁体磁感线分布情况得到通电导线所在位置的磁场方向(切线方向)，再根据左手定则判断安培力方向，如图甲，根据牛顿第三定律，电流对磁体的作用力与等大反向，如图乙所示，根据平衡条件，可知通电后桌面对磁体的支持力变小，由牛顿第三定律知磁体对桌面的压力减小，且磁体受到方向向右的摩擦力，选项B正确。4．答案：C解析：根据安培定则，可判断出导线a左侧部分的空间磁场方向斜向右上，右侧部分的磁场方向斜向下方，根据左手定则可判断出左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里。故选C。5．答案：A解析：在的地方，F一定等于零，故A正确；在的地方，B不一定等于零，也有可能是导线与磁场方向平行，故B错误；应用公式或时要注意导线方向是否与磁场方向垂直，故CD错误。6．答案：C解析：7．答案：B解析：根据左手定则可以判断正离子受洛伦兹力向下，负离子受洛伦兹力向上，因此正离子向N极偏转，负离子向M极偏转，故ACD错误，B正确。故选B。8．答案：D解析：CD.滑块下滑，根据左手定则，将受洛伦兹力作用，方向垂直斜面向下。故C错误；D正确；AB.未加磁场时，根据动能定理，有加磁场后，多了洛伦兹力，虽然洛伦兹力不做功，但正压力变大，导致摩擦力变大，根据动能定理，有因为所以故AB错误。故选D。9．答案：C解析：A.图中根据左手定则可知，正电荷受到的洛伦兹力方向应该竖直向上，故A不符合题意；B.图中根据左手定则可知，负电荷受到的洛伦兹力方向应该垂直纸面向里，故B不符合题意；C.图中v的方向垂直纸面向里，根据左手定则可知，正电荷受到的洛伦兹力方向应该向右；故C符合题意；D.图中v的方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，负电荷受到的洛伦兹力方向应该竖直向下，故D不符合题意。故选C。10．答案：C解析：A.磁场的方向是向外的，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向下的，故A错误；B.磁场的方向是向里的，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向右的，故B错误；C.磁场的方向水平向右，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向外的，故C正确；D.磁场的方向是向上的，负电荷向上运动，电荷运动方向和磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力，故D错误。故选C。11．答案：B解析：由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小，速度逐渐减小，根据洛伦兹力提供向心力可得，粒子在磁场中运动的半径公式所以粒子的半径逐渐的减小，粒子的运动方向是从b到a，再根据左手定则可知，粒子带正电。故选B。12．答案：C解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得粒子的轨道半径，由此可知轨道半径与比荷成反比，因三束粒子中质子的比荷最大，氚核的最小，故质子的轨道半径最小，氚核的轨道半径最大。故选C。13．答案：D解析：根据题意，设两板间电压为U，粒子在电场中加速过程，由动能定理有解得进入磁场后，由牛顿第二定律有解得由题意可知，OP间的距离为由公式，可得可得当板间距离d改变，其它条件不变，则x与成正比。故选D。14．答案：D解析：A.根据带电粒子在磁场中的偏转方向，由左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中粒子受到的电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，A错误；B.在速度选择器中，能通过狭缝P的带电粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡，有解得B错误；CD.粒子进入偏转电场后，有解得知r越小，比荷越大；同一带电粒子，磁感应强度越大，r越小，粒子打到胶片的位置越靠近狭缝P，C错误、D正确。故选D。15．答案：（1）（2）（3）解析：（1）粒子恰好能沿直线通过速度选择器，说明粒子受力平衡，所以有解得（2）由洛伦兹力提供向心力得解得（3）由动能定理得解得16．答案：；解析：电子在磁场中运动，只受洛伦兹力F作用，故其轨迹AB是圆周的一部分，又因为F垂直于v，故圆心在电子进入和穿出磁场时所受的洛伦兹力指向的交点上，如图中的O点。如图所示。设电子的轨道半径r，由牛顿第二定律得解得因此穿过磁场的时间为解得17．答案：（1）粒子带负电；（2）解析：本题是带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最简单的一种情况：从边界与边界成30°入射，由圆的对称关系，则粒子从边界出射时，方向必与边界成30°，此时粒子已经偏转了60°，根据周期公式求出运动的时间。（1）粒子的运动轨迹如图所示由左手定则可判断粒子带负电粒子做匀速圆周运动时，洛仑兹力提供向心力为：解得：又由几何关系知，粒子运动的圆心角为60°则粒子在磁场中运动的时间为：联立得：（2）若磁感应强度为2B，则粒子的半径为：，粒子的运动轨迹如图所示粒子的圆心角不变，由几何关系可得粒子从磁场出来的位置离开O点的距离为