2022年高考物理一轮复习专题17安培力与洛伦兹力（2）

这是一份2022年高考物理一轮复习专题17安培力与洛伦兹力（2），共44页。试卷主要包含了单选题，共14小题，多选题，共6小题，填空题，共4小题，解答题，共12小题等内容，欢迎下载使用。
2022年高考物理一轮复习专题17安培力与洛伦兹力（2）
练习


一、单选题，共14小题
1．在图中，分别标出了磁场B的方向、电流I的方向和导线所受安培力F的方向，其中正确的是( )
A． B．
C． D．
2．如图所示，两电子沿MN方向从M点射入两平行平面间的匀强磁场中，它们分别以v1、v2的速率射出磁场，通过匀强磁场所用时间分别为t1、t2．则（ ）

A．v1∶v2=1:2 t1∶t2 =2:1 B．v1∶v2=1:2 t1∶t2 =3:2
C．v1∶v2=2:1 t1∶t2 =1:1 D．v1∶v2=2:1 t1∶t2 =2:3
3．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．如图为美国试验所采用的电磁轨道，该轨道长7.5 m，宽1.5 m．若发射质量为50 g的炮弹从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为20 A时，最大速度可达3 km/s.轨道间所加磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力．下列说法正确的是(　　)

A．磁场方向为竖直向下
B．磁场方向为水平向右
C．磁感应强度的大小为103 T
D．电磁炮的加速度大小为3×105 m/s2
4．如图所示，在光滑绝缘的水平面上，虚线左侧无磁场，右侧有磁感应强度的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，质量、带电量的小球C静置于其中；虚线左侧有质量，不带电的绝缘小球A以速度进入磁场中与C球发生正碰，碰后C球对水平面压力刚好为零，碰撞时电荷不发生转移，g取10m/s 2，取向右为正方向．则下列说法正确的是（ ）

A．碰后A球速度为 B．C对A的冲量为
C．A对C做功0.1J D．AC间的碰撞为弹性碰撞
5．图示为洛伦兹力演示仪的结构，彼此平行且共轴的一对励磁圆形线圈能够在两线圈间产生匀强磁场；电子枪发射出的电子经加速电压U作用后通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹.现让电子枪垂直磁场方向发射电子（初速度较小，可以不计），励磁线圈通入电流后，可以看到圆形的电子的径迹，则下列说法正确的是（　　）

A．若保持U不变，增大，则圆形径迹的半径变大
B．若保持U不变，增大，则圆形径迹的半径变小
C．若同时减小和U，则电子运动的周期减小
D．若保持不变，减小U，则电子运动的周期将减小
6．霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，得到广泛应用．如图为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷定向运动形成，下列说法错误的是（ ）

A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比例
7．如图所示，正方形abcd内存在匀强磁场，方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。a处有一粒子(重力不计)发射源，先后向磁场内沿与ab边成30°角方向发射两个比荷不同、速度相同的粒子，若该两粒子分别从b、d点射出，则从b、d两点射出的粒子在磁场中运动的时间之比为

A．1： B．：2 C．：1 D．2：
8．在阴极射线管（电子从负极流向正极）的正上方平行放置通以电流I的一根直导线，其电流方向如图所示．则阴极射线的偏转方向为（ ）

A．垂直纸面向里
B．向下垂直纸面向外
C．向上
D．向下
9．如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒了被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．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A1. A2．平板S下方有强度为Bo的匀强磁场．下列表述正确的是

A．该带电粒子带负电
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
10．某离子速度选择器的原理示意图如图所示，在一半径为10cm的圆柱形桶内，有磁感应强度为1×10-4的匀强磁场，方向平行于桶的轴线，在桶内某一直径两端开有P、Q两个小孔，其中P孔为入射孔，离子束从P孔以不同角度入射，最后有不同速度的离子从Q孔射出，现有一离子源发射比荷为2×1011C/kg的阳离子，离子束中离子的速率分布连续，当入射角和PQ夹角为45°时，出射离子速度的大小是（　　）

A． B．
C． D．
11．如图所示，环型对撞机是研究高能粒子的重要装置．正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是

A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小
C．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越大
D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变
12．如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是（ ）

A．在Ek﹣t图中应有t4﹣t3=t3﹣t2=t2﹣t1
B．高频电源的变化周期应该等于tn﹣tn﹣1
C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D．要想粒子获得的最大动能越大，则要求加速的电压越高
13．如图，粗细均匀的正六边形线框abcdef由相同材质的导体棒连接而成，直流电源的两端与顶点a、b相连，整个装置处于垂直于线框的匀强磁场中。若ab棒受到的安培力大小为2N，则六边形线框受到安培力的总和为（　　）

A．0N B．1.6N C．2.4N D．4N
14．在如图所示的空间里，存在沿y轴负方向、大小为的匀强磁场，有一质量为m带电量为q的带正电的粒子（重力不计）以v0从O点沿x轴负方向运动，同时在空间加上平行于y轴的匀强交变电场，电场强度E随时间的变化如图所示（以沿y轴正向为E的正方向），则下列说法不正确的是（ ）


A．t = 2T时粒子所在位置的x坐标值为0
B．t = T时粒子所在位置的z坐标值为
C．粒子在运动过程中速度的最大值为2v0
D．在0到2T时间内粒子运动的平均速度为

二、多选题，共6小题
15．如图，AC是一个半径为R的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。当该导线中通以由A到C，大小为I的恒定电流时，该导线受到安培力的大小和方向是（　　）

A．安培力大小为
B．安培力大小为为
C．安培力方向为垂直AC的连线指向左下方
D．安培力方向为垂直AC的连线指向右上方
16．如图所示，在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B，现有一质量为m、电量为q的带正电粒子，从在x轴上的某点P沿着与x轴成30°角的方向射入磁场．不计重力影响，则下列说法中正确的是（ ）

A．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
B．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
C．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
D．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为
17．电磁流量计是工业上用来测量高黏度与强腐蚀性液体流量的仪器，它具有测量范围宽、反应快、易与其它自动控制装置配套等优点。如图是电磁流量计的原理图，用非磁性材料制成的圆形管道处在一匀强磁场中，当管道中导电液体流过磁场区域时，可以测出流体的流量Q（单位：）。已知导电液中含有大量正、负离子，匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆形管道的直径为d，测得管道上a、b两点间的电势差大小为U，不考虑a、b两点间的电阻和离子的重力，则下列说法中正确的是（　　）

A．在流体稳定流动时，管道上b点电势高于a点电势
B．在流体稳定流动时，流体中的带电离子只受洛伦兹力作用
C．流过管道的流体流量为
D．流过管道的流体流量为
18．如图所示，带电粒子以初速度v0从点垂直y轴进入匀强磁场，运动中经过b点，其中长度。若将磁场换成一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从点垂直y轴进入匀强电场，粒子仍能通过b点，则粒子在磁场中的运动时间t1与在电场中的运动时间t2之比和磁感应强度B与电场强度E之比为（　　）

A．t1∶t2＝2∶π B．t1∶t2＝π∶2
C．B∶E＝1∶2v0 D．B∶E＝2∶v0
19．如图所示，半径为R的半圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，质量均为m，带电量大小均为q的甲、乙两粒子从圆心O处向上先后射入匀强磁场中，两粒子的速度方向垂直直径ab，也垂直于匀强磁场，结果甲粒子在磁场中运动的偏转角为90°，乙粒子在磁场中运动的偏转角为180°，不计粒子的重力，则甲乙两粒子的速度之比可能为

A． B． C．1 D．
20．如图，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．磁场区域的最小面积为L2
B．离子在磁场中做圆周运动的半径为L
C．磁场区域的最大面积为L2
D．离子在磁场中运动的最长时间为


三、填空题，共4小题
21．在如下情况中，求出金属杆ab上的感应电动势E，回答两端的电势高低．

（1）ab杆沿轨道下滑到速度为v时（图甲），E=_______，____端电势高．（图中α、B、L均为已知）
（2）ab杆绕a端以角速度ω匀速转动时（图乙），E=_______，____端电势高．（图中B、L均为已知）
22．用图所示的电路来测定未知电阻的阻值．图中电源电动势未知，电源内阻不计，电流表内阻也可忽略不计，R为电阻箱．

（1）若要测得的值，R至少需要取________个不同的数值．
（2）若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转的角度与通过的电流成正比，则在用此电路测量时，R至少需要取________个不同的数值．
（3）若电源内阻不可忽略，能否用此电路测量？________．
23．如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

24．如图，ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻，将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨的电阻不计．整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动．施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v1=__m/s，金属棒从开始运动到速度v2=2m/s的过程中电阻R产生的热量为6.45J，则该过程所需的时间t=__s．


四、解答题，共12小题
25．如图是 “电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平平行金属导轨M、N的间距L=0.2m，电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1×102T。装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒ab（含弹体）的质量m=0.2kg，在导轨M、N间部分的电阻R=0.8Ω，可控电源的内阻r=0.2Ω。在某次模拟发射时，可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I=4×103A，不计空气阻力，导体棒ab由静止加速到v=4km/s后发射弹体。求：
(1)导体棒ab所受安培力大小；
(2)光滑水平导轨最小长度；
(3)该过程系统产生的焦耳热。

26．如图所示,在xoy平面内,在范围内以x轴为电场和磁场的边界,在范围内以第Ⅲ象限内的直线OM为电场与磁场的边界,OM与x轴负方向成角,在边界的下方空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=1T,在边界的上方有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E=32N/C;在y轴上的P点有一个不计重力的带电微粒,以沿x轴负方向的初速度射出,已知,微粒所带电荷量,质量,求:

(1)带电微粒第一次进入电场时的位置坐标;
(2)带电微粒从P点出发到第三次经过电磁场边界经历的总时间;
(3)带电微粒第四次经过电磁场边界时的速度大小.
27．如图所示，两条相互垂直的直线MN、PQ，其交点为O。MN一侧有电场强度为E的匀强场（垂直于MN向上），另一侧有匀强磁场（垂直纸面向里）。一质量为m的带负电粒子（不计重力）从PQ线上的A点，沿平行于MN方向以速度射出，从MN上的C点（未画出）进入磁场，通过O点后离开磁场，已知，。求：
（1）带电粒子的电荷量q；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。

28．一个质量，电荷量的带电粒子（不计重力），从静止开始经的电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压．金属板长，两板间距．
（1）求粒子进入偏转电场时的速度的大小；
（2）求粒子射出偏转电场时的偏转角；
（3）若右侧匀强磁场的宽度为，为使粒子不会由磁场右边界射出，则该匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件?

29．如图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．（不计通电时电流产生的磁场的作用）


（1）当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？（重力加速度为g）
（2）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？
（3）若k＝2.0 N/m，＝0.20 m，＝0.050 m，B＝0.20 T，此电流表的量程是多少？
30．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，由速度选择器和磁分析器组成，其原理示意图如图所示。由电荷量均为q、质量不同的三种粒子组成的粒子束以速度v沿图示方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的P1、P2、P3三点。已知速度选择器中磁场的磁感应强度大小为B1，磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B2，方向均垂直纸面向里，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。
（1）求三种粒子的带电性质及速度选择器中匀强电场的电场强度大小和方向；
（2）如果打在P1、P3两点的粒子的质量差为，求P1、P3两点的间距。


31．如图所示，边长为L的正方形金属线框abcd从某一高处由静止开始下落，在下落过程中经过一个有水平边界且两个水平边界之间的距离也为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。已知ab边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g，忽略空气阻力。求：
（1）ab边进入磁场时，线框中感应电流的方向；
（2）线框进入磁场时的速度大小v；
（3）线框穿越磁场的过程中，产生的焦耳热Q。


32．如图所示，在边长为a的正方形ABCD的对角线AC左右两侧，分别存在垂直纸面向内磁感应强度为B的匀强磁场和水平向左电场强度大小为E的匀强电场，AD、CD是两块固定荧光屏（能吸收打到屏上的粒子）。现有一群质量为m、电量为q的带正电粒子，从A点沿AB方向以不同速率连续不断地射入匀强磁场中，带电粒子速率范围为，已知，不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用，求：
（1）带电粒子从A点射入到第一次进入电场的时间；
（2）恰能打到荧光屏CD上的带电粒子的入射速度；
（3）CD荧光屏上形成亮线的长度；
（4）AD荧光屏上形成亮线的长度。

33．如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E．一质量为m，电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出．射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L．重力不计．求：

（1）粒子在磁场中的运动半径
（2）粒子射出时的速度
（3）这段运动的总路程
34．如图甲所示，在y≥0的区域内，有在垂直纸面周期性变化的匀强磁场（未画出），其磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，磁场的正方向为垂直纸面向里。与x轴平行的虚线MN下方有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度E=N/C，OQ是某固定且足够大的探测板，与x轴正方向的夹角θ=37°。t=0时刻，一个带正电的粒子从x轴上的P点以v=2×104m/s的速度沿y轴正方向射入磁场区域，电场边界MN到x轴的距离m，P点到坐标原点的距离=1.25m，粒子的比荷C/kg，不计粒子的重力，sin37°=0.6，忽略磁场突变对粒子产生的影响。求：
(1)粒子在运动过程中距x轴的最大距离；
(2)粒子从第一次到第三次通过电场边界MN所用的时间；
(3)粒子在探测板上击中的位置。

35．如图所示，平行板之间存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1＝0.20 T，方向垂直纸面向里，电场强度E1＝1.0×105 V/m，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘的xOy坐标系的第一象限内有一边界线OA，与y轴正方向间的夹角为45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.25 T，边界线的下方有水平向右的匀强电场E2．一束电荷量q＝8.0×10－19 C、质量m＝8.0×10－26 kg的带正电粒子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0，0.4m）的Q点垂直y轴射入磁场区，最后打到x轴上的C点．已知C的横坐标为xC＝0.6 m，求：
（1）粒子在平行板间运动的速度v大小；
（2）粒子进入电场时速度的方向和电场强度E2的大小；
（3）现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度的大小，使粒子都不能打到x轴上，磁感应强度的大小B2′应满足什么条件？

36．如图所示，在xOy直角坐标系0