第一章安培力與洛倫茲力練習(xí)題2024-2025學(xué)年物理人教版（2019）選擇性必修第二冊一、選擇題1、如圖所示，質(zhì)量m＝0.5kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中，電源的電動勢E＝8V、內(nèi)阻r＝1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機M正常工作，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g取10m/s2，則磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A．2TB．1．73TC．1．5TD．1T2、醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正、負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和洛倫茲力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點間的距離為3．0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160μV，磁感應(yīng)強度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負為()A．1．3m/s，a正、b負B．2．7m/s，a正、b負C．1．3m/s，a負、b正D．2．7m/s，a負、b正3、如圖所示，水平導(dǎo)線中有電流I通過，導(dǎo)線正下方電子的初速度方向與電流I的方向相同，均平行于紙面水平向左。下列四幅圖是描述電子運動軌跡的示意圖，正確的是()4、如圖所示，下列說法正確的是()A.圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動能增大，增加電壓U即可B．圖乙是磁流體發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，可以判斷出A極板是發(fā)電機的負極，B極板是發(fā)電機的正極C．圖丙是速度選擇器，帶電粒子(不計重力且只受電場和磁場的作用)能夠從右向左沿直線勻速通過速度選擇器D．圖丁是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3，粒子的比荷越小5、一種改進后的回旋加速器示意圖如圖所示。在兩個中空的半圓金屬盒內(nèi)，位于D形盒一側(cè)有一長度較小、寬度忽略不計的窄縫A、C，其間的加速電場場強大小恒定，電場被限制在A、C間，與A、C平行的兩虛線之間無電場。D形盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的磁場做勻速圓周運動。恰好從P0點再進入加速電場加速，如此對粒子多次加速。對這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A．加速電場的方向需要做周期性的變化B．加速后粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)C．帶電粒子每運動一周被加速一次D．帶電粒子每運動一周直徑的變化量相等，即P1P2等于P2P36、如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強磁場。閉合開關(guān)K后，導(dǎo)體棒中的電流為I，導(dǎo)體棒平衡時，彈簧伸長量為x1；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為I，導(dǎo)體棒平衡時彈簧伸長量為x2，忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場，彈簧形變均在彈性限度內(nèi)，則磁感應(yīng)強度B的大小為()A．eq\f(k,2Il)(x2－x1)B．eq\f(k,Il)(x2－x1)C．eq\f(k,2Il)(x2＋x1)D．eq\f(k,Il)(x2＋x1)7、如圖所示的天平可用來測量磁場的磁感應(yīng)強度。天平的右臂下面掛一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示)，且在天平兩邊分別加上質(zhì)量為m1、m2的砝碼時，天平平衡；當(dāng)電流反向(大小不變)時，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)B．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(mg,2NIL)C．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)D．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(mg,2NIL)8、（雙選）某空間存在著如圖甲所示的足夠大的沿水平方向的勻強磁場。在磁場中A、B兩個物塊疊放在一起，置于光滑水平面上，物塊A帶正電，物塊B不帶電且表面絕緣。在t1＝0時刻，水平恒力F作用在物塊B上，物塊A、B由靜止開始做加速度相同的運動。在A、B一起向左運動的過程中，以下說法正確的是()A．圖乙可以反映A所受洛倫茲力大小隨時間t變化的關(guān)系B．圖乙可以反映A對B的摩擦力大小隨時間t變化的關(guān)系C．圖乙可以反映A對B的壓力大小隨時間t變化的關(guān)系D．圖乙可以反映B對地面壓力大小隨時間t變化的關(guān)系9、如圖所示，水平導(dǎo)線中有電流I通過，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將()A．沿路徑a運動，軌跡是圓B．沿路徑a運動，軌跡半徑越來越大C．沿路徑a運動，軌跡半徑越來越小D．沿路徑b運動，軌跡半徑越來越小10、目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。下列說法不正確的是()A.B板帶正電B．A板帶正電C．其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D．其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強度，UAB增大11、帶正電的甲、乙、丙三個粒子(不計重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場和磁場相互垂直的復(fù)合場中，其軌跡如圖所示，則下列說法正確的是()A．v甲<v乙<v丙B．v甲＝v丙<v乙C．電場力對丙做正功，動能增大D．電場力對甲做正功，動能增大12、如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶113、把一通電直導(dǎo)線放在磁場中，它受到安培力的作用，則()A．安培力的方向一定和磁場方向垂直，同時一定和電流方向垂直B．安培力的方向一定和磁場方向垂直，但不一定和電流方向垂直C．安培力的方向一定和電流方向垂直，但不一定和磁場方向垂直D．安培力方向、磁場方向、電流方向三者一定相互垂直14、如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O為半圓弧的圓心，在O點存在垂直紙面向里運動的勻速電子束?！螹OP＝60°，在M、N處各有一長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，這時O點處的電子受到的洛倫茲力大小為F1。若將M處長直導(dǎo)線移至P處，則O點的電子受到的洛倫茲力大小為F2，那么F2與F1之比為()A．eq\r(3)∶1B．eq\r(3)∶2C．1∶1D．1∶215、有三束粒子，分別是質(zhì)子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)、氚核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H)和α(eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)粒子束，如果它們均以相同的速度垂直射入勻強磁場(磁場方向垂直于紙面向里)，圖中能正確表示這三束粒子的運動軌跡的是()二、計算題。16、質(zhì)量為m＝0.02kg的通電細桿ab置于傾角為θ＝37°的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d＝0.2m，桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，磁感應(yīng)強度B＝2T的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，為使桿ab靜止不動，求通過ab桿的電流范圍為多少？(g取10m/s2)17、如圖所示，斜面上表面光滑絕緣，傾角為θ，斜面上方有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B?，F(xiàn)有一個質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球在斜面上被無初速度釋放，假設(shè)斜面足夠長，求小球從釋放開始，下滑多遠后離開斜面。18、如圖，在0≤x≤h，－∞＜y＜＋∞區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側(cè)沿x軸進入磁場，不計重力。(1)若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應(yīng)強度的最小值Bm；(2)如果磁感應(yīng)強度大小為eq\f(Bm,2)，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離。19、如圖所示，速度選擇器兩板間電壓為U、相距為d，板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場；在緊靠速度選擇器右側(cè)的圓形區(qū)域內(nèi)，分布著垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B未知，圓形磁場區(qū)域半徑為R。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子在速度選擇器中做直線運動，從M點沿圓形磁場半徑方向進入磁場，然后從N點射出，O為圓心，∠MON＝120°，粒子重力可忽略不計。求：(1)粒子在速度選擇器中運動的速度大??；(2)圓形磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度B的大小；(3)粒子在圓形磁場區(qū)域的運動時間。第一章安培力與洛倫茲力練習(xí)題2024-2025學(xué)年物理人教版（2019）選擇性必修第二冊一、選擇題1、如圖所示，質(zhì)量m＝0.5kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中，電源的電動勢E＝8V、內(nèi)阻r＝1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動機M正常工作，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g取10m/s2，則磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A．2TB．1．73TC．1．5TD．1T【答案】C2、醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正、負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和洛倫茲力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點間的距離為3．0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160μV，磁感應(yīng)強度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負為()A．1．3m/s，a正、b負B．2．7m/s，a正、b負C．1．3m/s，a負、b正D．2．7m/s，a負、b正【答案】A3、如圖所示，水平導(dǎo)線中有電流I通過，導(dǎo)線正下方電子的初速度方向與電流I的方向相同，均平行于紙面水平向左。下列四幅圖是描述電子運動軌跡的示意圖，正確的是()【答案】C4、如圖所示，下列說法正確的是()A.圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動能增大，增加電壓U即可B．圖乙是磁流體發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，可以判斷出A極板是發(fā)電機的負極，B極板是發(fā)電機的正極C．圖丙是速度選擇器，帶電粒子(不計重力且只受電場和磁場的作用)能夠從右向左沿直線勻速通過速度選擇器D．圖丁是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3，粒子的比荷越小【答案】B5、一種改進后的回旋加速器示意圖如圖所示。在兩個中空的半圓金屬盒內(nèi)，位于D形盒一側(cè)有一長度較小、寬度忽略不計的窄縫A、C，其間的加速電場場強大小恒定，電場被限制在A、C間，與A、C平行的兩虛線之間無電場。D形盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的磁場做勻速圓周運動。恰好從P0點再進入加速電場加速，如此對粒子多次加速。對這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A．加速電場的方向需要做周期性的變化B．加速后粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)C．帶電粒子每運動一周被加速一次D．帶電粒子每運動一周直徑的變化量相等，即P1P2等于P2P3【答案】C6、如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強磁場。閉合開關(guān)K后，導(dǎo)體棒中的電流為I，導(dǎo)體棒平衡時，彈簧伸長量為x1；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為I，導(dǎo)體棒平衡時彈簧伸長量為x2，忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場，彈簧形變均在彈性限度內(nèi)，則磁感應(yīng)強度B的大小為()A．eq\f(k,2Il)(x2－x1)B．eq\f(k,Il)(x2－x1)C．eq\f(k,2Il)(x2＋x1)D．eq\f(k,Il)(x2＋x1)【答案】A7、如圖所示的天平可用來測量磁場的磁感應(yīng)強度。天平的右臂下面掛一個矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面。當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示)，且在天平兩邊分別加上質(zhì)量為m1、m2的砝碼時，天平平衡；當(dāng)電流反向(大小不變)時，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平又重新平衡。由此可知()A．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)B．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，大小為eq\f(mg,2NIL)C．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(m1－m2g,NIL)D．磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，大小為eq\f(mg,2NIL)【答案】B8、（雙選）某空間存在著如圖甲所示的足夠大的沿水平方向的勻強磁場。在磁場中A、B兩個物塊疊放在一起，置于光滑水平面上，物塊A帶正電，物塊B不帶電且表面絕緣。在t1＝0時刻，水平恒力F作用在物塊B上，物塊A、B由靜止開始做加速度相同的運動。在A、B一起向左運動的過程中，以下說法正確的是()A．圖乙可以反映A所受洛倫茲力大小隨時間t變化的關(guān)系B．圖乙可以反映A對B的摩擦力大小隨時間t變化的關(guān)系C．圖乙可以反映A對B的壓力大小隨時間t變化的關(guān)系D．圖乙可以反映B對地面壓力大小隨時間t變化的關(guān)系【答案】CD9、如圖所示，水平導(dǎo)線中有電流I通過，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同，則電子將()A．沿路徑a運動，軌跡是圓B．沿路徑a運動，軌跡半徑越來越大C．沿路徑a運動，軌跡半徑越來越小D．沿路徑b運動，軌跡半徑越來越小【答案】B10、目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。下列說法不正確的是()A.B板帶正電B．A板帶正電C．其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D．其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強度，UAB增大【答案】B11、帶正電的甲、乙、丙三個粒子(不計重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場和磁場相互垂直的復(fù)合場中，其軌跡如圖所示，則下列說法正確的是()A．v甲<v乙<v丙B．v甲＝v丙<v乙C．電場力對丙做正功，動能增大D．電場力對甲做正功，動能增大【答案】C12、如圖所示，兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強磁場B的邊緣恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶1【答案】A13、把一通電直導(dǎo)線放在磁場中，它受到安培力的作用，則()A．安培力的方向一定和磁場方向垂直，同時一定和電流方向垂直B．安培力的方向一定和磁場方向垂直，但不一定和電流方向垂直C．安培力的方向一定和電流方向垂直，但不一定和磁場方向垂直D．安培力方向、磁場方向、電流方向三者一定相互垂直【答案】A14、如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O為半圓弧的圓心，在O點存在垂直紙面向里運動的勻速電子束。∠MOP＝60°，在M、N處各有一長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，這時O點處的電子受到的洛倫茲力大小為F1。若將M處長直導(dǎo)線移至P處，則O點的電子受到的洛倫茲力大小為F2，那么F2與F1之比為()A．eq\r(3)∶1B．eq\r(3)∶2C．1∶1D．1∶2【答案】B15、有三束粒子，分別是質(zhì)子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H)、氚核(eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H)和α(eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)粒子束，如果它們均以相同的速度垂直射入勻強磁場(磁場方向垂直于紙面向里)，圖中能正確表示這三束粒子的運動軌跡的是()【答案】C二、計算題。16、質(zhì)量為m＝0.02kg的通電細桿ab置于傾角為θ＝37°的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d＝0.2m，桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，磁感應(yīng)強度B＝2T的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，為使桿ab靜止不動，求通過ab桿的電流范圍為多少？(g取10m/s2)【答案】0.14A≤I≤0.46A【解析】如圖甲、乙所示是電流最大和最小兩種情況下桿ab的受力分析圖。根據(jù)甲圖列式如下：F1－mgsinθ－f1＝0，F(xiàn)N－mgcosθ＝0，f1＝μFN，F(xiàn)1＝BImaxd，解上述方程得：Imax＝0.46A。根據(jù)乙圖列式如下：F2＋f2－mgsinθ＝0，F(xiàn)N－mgcosθ＝0，f2＝μFN，F(xiàn)2＝BImind，解上述方程得：Imin＝0.14A。因此電流范圍是0.14A≤I≤0.46A。17、如圖所示，斜面上表面光滑絕緣，傾角為θ，斜面上方有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B?，F(xiàn)有一個質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球在斜面上被無初速度釋放，假設(shè)斜面足夠長，求小球從釋放開始，下滑多遠后離開斜面?！敬鸢浮縠q\f(m2gcos2θ,2q2B2sinθ)【解析】小球沿斜面下滑，在離開斜面前，受到洛倫茲力F垂直斜面向上，其受力分析如圖所示：沿斜面方向，有mgsinθ＝ma垂直斜面方向，有F＋FN－mgcosθ＝0其中洛倫茲力F＝Bqv設(shè)下滑x遠離開斜面，此時斜面對小球的支持力FN＝0，由v2＝2ax得下滑的距離x＝eq\f(v2,2a)聯(lián)立以上各式解得x＝eq\f(m2gcos2θ,2q2B2sinθ)。18、如圖，在0≤x≤h，－∞＜y＜＋∞區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側(cè)沿x軸進入磁場，不計重力。(1)若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應(yīng)強度的最小值Bm；(2)如果磁感應(yīng)強度大小為eq\f(Bm,2)，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離?！敬鸢浮?1)垂直紙面向里eq\f(mv0,qh)(2)eq\f(π,6)(2－eq\r(3))h【解析】(1)由題意，粒子剛進入磁場時應(yīng)受到方向向上的洛倫茲力，因此磁場方向垂直于紙面向里。設(shè)粒子進入磁場中做圓周運動的半徑為R，根據(jù)洛倫茲力公式和圓周運動規(guī)律，有qv0B＝meq\f(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),R)①由此可得R＝eq\f(mv0,qB)②粒子穿過y軸正半軸離開磁場，其在磁場中做圓周運動的圓心在y軸正半軸上，半徑應(yīng)滿足R≤h③由題意，當(dāng)磁感應(yīng)強度大小為Bm時，粒子的運動半徑最大，由此得Bm＝eq\f(m