第一章安培力与洛伦兹力单元测试卷（含答案解析）-人教版高中物理高二上册（选必2）

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第一章　安培力与洛伦兹力注意事项1.全卷满分100分。考试用时90分钟。2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)1.下列仪器利用安培力的是(　　)A.磁电式电流表　　B.显像管　　C.速度选择器　　D.质谱仪2.太阳风(含有大量高能质子与电子)射向地球时,地磁场改变了这些带电粒子的运动方向,从而使很多粒子到达不了地面。另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度为B=3.5×10-5 T,方向由南指向北,假设太阳风中的一个电子以速度v=2×105 m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场,如图所示。已知电子电荷量为q=1.6×10-19 C,此时该电子受到的洛伦兹力(　　)A.方向向西　　　　B.方向向南　　　　C.方向向东　　　　D.大小为11.2 N3.教学中常用如图1所示的装置演示通电导体在磁场中受力的情况。现将图中的蹄形磁铁改用图2所示的电磁铁代替,则合上开关时,以下判断正确的是(　　)　A.电磁铁上端为N极,下端为S极,导体棒ab向右运动B.电磁铁上端为N极,下端为S极,导体棒ab向左运动C.电磁铁上端为S极,下端为N极,导体棒ab向右运动D.电磁铁上端为S极,下端为N极,导体棒ab向左运动4.如图所示,弯折导线ABC中通有图示方向的电流,∠C=30°,∠B=90°,置于与导线ABC所在平面平行的匀强磁场中,此时导线ABC所受安培力最大,大小为2 N,现将整段导线以过B点且垂直于ABC所在平面的直线为轴顺时针转动30°角,此时导线受到的安培力大小为(　　)A.3 N　　　　B.32 N　　　　C.1 N　　　　D.12 N5.磁流体发电的原理如图所示,将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,在面积为S、间距为d的两平行金属板a、b间产生电动势。将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的平行板电容器相连,间距为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态,不计其他电阻,重力加速度大小为g。下列说法不正确的是(　　)A.a极板比b极板电势低B.磁流体发电机的电动势为BLvC.电容器所带电荷量为CBdvD.微粒的比荷为gLBdv6.应用质谱仪测定有机化合物分子结构的方法称为质谱法。先在离子化室A中将有机物气体分子碎裂成两种带正电的离子,离子从下方的小孔S飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过S1沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中,最后打到照相底片D上,形成a、b两条质谱线,则(　　)A.打到a处的离子的比荷小B.两种离子进入磁场时的速度相同C.匀强磁场的方向为垂直纸面向里D.两种离子在磁场中的运动时间相等7.在现代研究受控热核反应的实验中,需要把107~109 K的高温等离子体限制在一定空间区域内,这样的高温下几乎所有作为容器的固体材料都将熔化,磁约束就成了重要的技术。如图所示,科学家设计了一种中间弱两端强的磁场,该磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。假定一带正电的粒子(不计重力)从左端附近以斜向纸内的速度进入该磁场,其运动轨迹为图示的螺旋线(未全部画出)。此后,该粒子将被约束在左右两端之间来回运动,就像光在两个镜子之间来回“反射”一样,不能逃脱。这种磁场被形象地称为磁瓶,磁场区域的两端被称为磁镜。根据信息并结合已有的知识,可以推断该粒子(　　)A.从左端到右端运动过程中,其动能先增大后减小B.从左端到右端的运动过程中,其动能先减小后增大C.从左端到右端的运动过程中,沿磁瓶轴线方向的速度分量逐渐变小D.从靠近磁镜处返回时,在垂直于磁瓶轴线平面内的速度分量为最大值8.如图甲所示,边长为L的正方形abcd区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B0,方向垂直于abcd所在平面,且周期性变化(周期T可根据需要调整),设垂直于abcd平面向里为磁感应强度的正方向,则磁感应强度随时间的变化如图乙所示。现有一电子在t=0时刻由a点沿ab方向射入磁场,已知电子的质量为m,电荷量大小为e,图中边界上有两点f、g,且df=bg=33L,关于电子在磁场中的运动,以下说法中正确的是(　　)　　A.调整磁场变化周期T,让电子沿bc方向经过c点,电子的速度大小一定是eB0LmB.调整磁场变化周期T,让电子经过d点,电子的速度大小一定是eB0L2mC.要想让电子经过f点,则磁场变化周期一定是4πm3eB0D.要想让电子垂直于bc边过g点,则磁场变化周期一定是2πm3eB0二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)9.如图所示,台秤上放一条形磁铁,此时台秤的读数为FN1,现在磁铁两端正上方对称固定两根通电导线,电流大小相等,电流方向如图所示,台秤的示数为FN2,台秤与磁铁始终静止,则下列说法正确的是(　　)A.FN1=FN2B.FN1>FN2C.两电流同时增大,磁铁与台秤间摩擦力增大D.两电流同时减小,磁铁与台秤间摩擦力增大10.如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域(电场强度E和磁感应强度B已知),小球在此区域的竖直平面内做匀速圆周运动,重力加速度为g,则(　　)A.小球可能带正电B.小球做匀速圆周运动的半径为r=1B2UEgC.小球做匀速圆周运动的周期为T=2πEBgD.若电压U增大,则小球做匀速圆周运动的周期增大11.导轨式电磁炮的原理结构示意图如图所示。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放炮弹。炮弹可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过炮弹,再从另一导轨流回电源,炮弹被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,炮弹所在位置的磁场可以简化为磁感应强度大小为B、垂直于导轨平面的匀强磁场。已知两导轨间距为L,炮弹的质量为m,炮弹获得的速度为v。不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)A.a为电源正极B.在发射过程中,电源提供的总能量为12mv2C.在发射过程中,安培力做的功为12mv2D.在发射过程中,通过炮弹的电荷量为mvBL12.如图所示,在直角坐标系的第一象限中有一半径为R的扇形POQ无场区域,第一象限剩余区域(含PQ圆弧边界)及第四象限均存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B。大量质量为m、带电荷量为q的带正电粒子从圆弧PQ上各点沿y轴正方向以相同速度v(大小未知)射入磁场,且所有粒子轨迹均交于Q点并被粒子收集盒(图中未画)吸收。不计粒子间的相互作用和重力,则(　　)A.磁场方向垂直纸面向里B.粒子速度大小为qBRmC.粒子运动到Q点的最短时间为3πm2qBD.粒子从进入磁场到运动至Q点的过程中离Q的最远距离为2R三、非选择题(本大题共6小题,共60分)13.(6分)某学校兴趣小组的同学在学习了磁场的知识后设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案。天平的左臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面。实验步骤如下:①未通电流时,在天平右盘内放入质量为m1的砝码,使天平平衡;②当给线圈通以大小为I的顺时针方向电流(如图所示)时,需在天平右盘更换质量为m2的砝码后,天平才能重新平衡。(1)若m1>m2,此时矩形线圈的底边所受的安培力方向为　　　　(选填“竖直向上”或“竖直向下”),磁场方向垂直于纸面　　　　(选填“向里”或“向外”)。 (2)若m1