人教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 安培力与洛伦兹力综合与测试精品单元测试同步测试题

第一章  安培力与洛伦兹力

能力拔高卷

班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________

（考试时间：60分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。

2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。

3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。

第Ⅰ卷（选择题 共48分）

一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1．（2020·河北新华·石家庄二中高二月考）关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是（　　）

A．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同

B．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动

C．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直

D．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同

2．（2021·江苏省苏州第一中学校高二月考）如图所示，边长为l的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定的逆时针方向的电流。图中虚线过边中点和边中点，在虚线的下方为垂直于导线框向里的有界矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为B。此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为；现将虚线下方的磁场移至虚线上方且磁感应强度的大小改为原来的两倍，保持其他条件不变，导线框仍处于静止状态，此时细线中拉力为。则导线框中的电流大小为（　　）

A． B． C． D．

3．（2021·石家庄二中实验学校高二月考）下列关于磁场的相关描述及判定，正确的是（　　）

A．图甲中表示条形磁铁的磁感线从N极出发，到S极终止

B．图乙中导线通电后，其正下方小磁针的N极向纸面外转动

C．图丙中两个平行放置的通电线圈之间存在图示方向的磁场

D．图丁中通有方向相反电流的两导线之间存在斥力，两斥力是一对平衡力

4．（2021·安徽省定远中学高三模拟预测）如图所示，有一圆形区域磁场（边界无磁场），磁场方向垂直圆面向里，现有一带电荷量为q、质量为m、速度大小相同的粒子源位于M点，可以沿圆面向磁场内各个方向射入磁场。已知磁场的磁感应强度大小为B，所有粒子射出磁场边界的位置均处于某一段弧长为圆周长六分之一圆弧上，不计粒子的重力，则此粒子速度的大小和所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是（　　）

A．粒子的速度大小为

B．粒子的速度大小为

C．所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是

D．所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是

5．（2020·河北正定中学）如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度vP垂直于磁场边界，Q的速度vQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则（　　）

A．P和Q的质量之比为1：3 B．P和Q的质量之比为

C．P和Q速度大小之比为 D．P和Q速度大小之比为2：1

6．（2021·合肥市第六中学高二月考）如图所示，实线边界上方有匀强磁场，a、c间是半圆边界，两侧是水平直边界，在左侧水平边界b点处有一粒子源，竖直向上以不同速率将相同带正电粒子垂直射入磁场，且，已知粒子在磁场中的运动周期为T，不计粒子重力及粒子间相互作用。则粒子在磁场中运动的最短时间为（　　）

A． B． C． D．

7．（2020·长沙·湖南师大附中高二期末）如图所示物体带正电，与斜面的动摩擦因数为，斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向，上的初速度，使物体沿斜面向上运动。下列说法正确的是（　　）

A．物体不可能停在斜面上

B．物体向上运动时加速度越来越小，最后停在斜面上

C．物体在斜面上运动的过程中，加速度将一直增大

D．物体可能匀速向上运动

8．（2021·广东汕尾·高一期末）如图所示，一点电荷从A点以速度垂直射入半径为R的圆形匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B。当该电荷离开磁场时，速度方向刚好改变了180°，不计电荷的重力，下列说法正确的是（　　）

A．该点电荷带正电

B．该点电荷在磁场的运动半径为R

C．该点电荷的比荷为

D．该点电荷在磁场中的运动时间为

9．（2021·沙坪坝·重庆八中）如图所示，长为L的细绳上端固定在天花板上的O点，下端拴一带正电的小球，将一根细长钉子固定在O点正下方的Q点，当小球从与O点等高的A点静止释放后，细绳摆到竖直方向时被长钉挡住，然后可以绕Q点转动，运动过程中忽略空气阻力的影响，则（　　）

A．当OQ距离为时小球可以运动到O点，然后自由下落

B．当OQ距离为时，小球怡好绕Q点作完整的四周运动

C．当OQ距离为且在空间加水平向里的磁场时，小球有可能绕Q点作完整的圆周运动

D．当OQ距离为且在空间加竖直向下的匀强电场时，小球将绕Q点作完整的圆周运动

10．（2021·南昌·江西师大附中高三三模）如图所示，间距为的平行光滑金属导轨上端接有电动势、内阻的直流电源，导轨平面与水平面成角，匀强磁场方向沿竖直方向，现把一质量为、电阻为的金属棒垂直放在金属导轨上，金属棒恰好静止。已知，，则（　　）

A．金属棒的发热功率为3.0W

B．磁感应强度大小为2.0T

C．磁场方向竖直向上

D．改变磁场方向，仍使金属棒静止在导轨上，磁感应强度的最小值为2.0T

11．（2021·湖北省仙桃中学高二月考）一块横截面为矩形的金属导体的宽度为，厚度为，将导体置于一磁感应强度为的匀强磁场中，磁感应强度的方向垂直于侧面，如图所示。当在导体中通以图示方向的电流时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为，已知自由电子的电量为，则下列判断正确的是（　　）

A．导体内自由电子只受洛伦兹力作用

B．用电压表测时，电压表的“”接线柱接下表面

C．金属导体的厚度越大，越小

D．该导体单位体积内的自由电子数为

12．（2021·湖南天心·长郡中学高三月考）如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直纸面向外的匀强磁场，与水方向的夹角为。现有氢的同位素粒子从A点沿水平方向以大小为的速度垂直射入磁场，其离开磁场时，速度方向刚好改变了；氢的另一同位素粒子以大小为的速度从C点沿方向垂直射入磁场。已知的电荷量为e，质量为m，不计粒子的重力和两粒子间的相互作用。下列说法中正确的是（　　）

A．粒子竖直向上射出磁场 B．粒子在磁场中运动的时间为

C．该匀强磁场的磁感应强度 D．两粒子从圆形边界射出时射出点之间的距离为

第II卷（非选择题 共52分）

二、填空题（满分15分）

13．（2021·吉林松原市实验高级中学高二月考）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的S极位于两导轨的正上方，N极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

(1)在图中画出连线，完成实验电路______；要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的右方向运动；

(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A．适当减小两导轨间的距离

B．换一根更长的金属棒

C．适当增大金属棒中的电流

其中正确的是______（填入正确选项前的标号）；

(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了______（填入正确选项前的标号）；

A．电动机    B．回旋加速器    C．电磁炮    D．质谱仪

14．（2021·四川泸州·高二期末）某同学用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度。含有大量一价的正、负离子导电液体流过水平管道，管道长为l、宽为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G（内阻为Rg）连接。管道内始终充满导电液体，忽略导电液体的电阻，液体以恒定速度v通过。闭合开关S，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数。

（1）若侧面M导体板带正电，则液体通过管道的方向为___________（选填“自左向右”或“自右向左”）。

（2）如图乙所示为灵敏电流表G在某次指针所指的位置，其读数为___________μA。

（3）若某次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I，则磁感应强度B= ___________（用题中物理量字母I、R、Rg、d、v表示，且均为国际单位）。

三、解答题（满分37分，其中15题10分，16题12分，17题15分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）

15．（2021·江苏广陵·扬州中学高二月考）如图所示，两平行导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨的一建接有电动势E=3V内阻r=0.5Ω的直流电源，两导轨间的距离L=0.4m，在导轨所在空间内分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在会属导轨上，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻R=1.0Ω，导体棒恰好刚要滑动，金属导轨电阻不计，（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：

（1）ab棒受到的安培力；

（2）ab棒与导轨的动摩擦因数μ。

16．（2021·沙坪坝·重庆八中高三月考）英国物理学家J· J·汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究。下图是他当时使用的气体放电管的示意图。由阴极发出的带电粒子通过小孔、形成一束细细的射线，、间小孔连线过。它穿过两片平行的金属板、之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。若图中金属板、沿轴方向的长度为，沿轴方向的宽度为，沿轴方向的高度为。实验时在阳极与阴极之间加上加速电压在、之间加上大小为的偏转电压，其中的电势低于的电势。当在、之间加上沿轴正方向的匀强磁场，且磁感应强度的大小为时，在出现亮斑；保持其他条件不变，撤去匀强磁场后，带电粒子流打在的下侧，且速度方向与、间小孔连线的夹角为（带电粒子的重力忽略不计）。求：

（1）带电粒子进入、时的速度大小；

（2）带电粒子的比荷。

17．（2021·渝中·重庆巴蜀中学）如图所示，MN的左侧及PQ的右侧均存在匀强磁场，MN、PQ之间的距离为2d，长为4d的薄绝缘板ab与MN和PQ距离相等，一带正电粒子，从c点以速度v0沿与MN成45°角方向射入磁场，若带电粒子与绝缘板碰撞前后，竖直方向的分速度不变，水平方向的分速度反向、大小不变。磁场区域足够长，粒子质量为m、电荷量为q，不计粒子重力。

（1）若该粒子恰好从距离c为2d的f点（与ab板的下端b点在同一水平线上）第一次离开M左侧磁场区域，求此时磁场的磁感应强度B的大小；

（2）若磁场的磁感应强度，且MN、PQ之间存在水平向左的匀强电场，使得粒子能恰好到出发点c，求该匀强电场的场强E的大小；

（3）若将磁场的磁感应强度大小变为（1）问中的一半，即，求粒子射入磁场至回到c点的时间。