人教版高中物理舉一反三-選擇性必修二1.5.1安培力和洛倫茲力本章測試A（（解析版））

安培力和洛倫茲力本章測試A解析版一、單選題1．下列說法中正確的是（）A．由可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與一小段通電直導(dǎo)線受到的磁場力成正比B．一小段通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場方向C．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D．一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力，該導(dǎo)線可能與磁感線平行【答案】D【詳解】A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是由磁場本身性質(zhì)所決定的，與通電導(dǎo)線在磁場中受力的大小無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．通電導(dǎo)線在磁場中某處受到的磁場力方向與該處磁場方向相互垂直，故B錯(cuò)誤；CD．當(dāng)通電導(dǎo)線中的電流方向與磁場方向相互平行時(shí)，通電導(dǎo)線受到的磁場力為零，所以在不知道通電導(dǎo)線的放置方式時(shí)，如果通電導(dǎo)線在某處不受磁場力時(shí)，該處的磁場可能為零，也可能導(dǎo)線與該處的磁感線平行，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．如圖所示，四根通有大小相等且為恒定電流的長直導(dǎo)線垂直穿過xoy平面，1、2、3、4直導(dǎo)線與xoy平面的交點(diǎn)成邊長為2a的正方形且關(guān)于x軸和y軸對(duì)稱，各導(dǎo)線中電流方向已標(biāo)出，已知通電無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與到直導(dǎo)線距離成反比，設(shè)1導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，下列說法正確的是（）A．4根直導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0B．直導(dǎo)線1、2之間的相互作用力為吸引力C．直導(dǎo)線1、2在O點(diǎn)的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0D．直導(dǎo)線2受到直導(dǎo)線1、3、4的作用力合力方向指向O點(diǎn)【答案】A【詳解】AC．根據(jù)安培定則判斷四根導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向分別為：1導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺4方向；3導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)镺2方向；同理，2導(dǎo)線產(chǎn)生的方向?yàn)镺3方向，4導(dǎo)線產(chǎn)生的方向?yàn)镺1方向；則根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成可知，四根導(dǎo)線同時(shí)存在時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0，直導(dǎo)線1、2在O點(diǎn)的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，故A正確，C錯(cuò)誤。B．直導(dǎo)線1、2電流方向相反，根據(jù)平行通電導(dǎo)線作用規(guī)律，直導(dǎo)線1、2之間的相互作用力為排斥力，故B錯(cuò)誤；D．無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與到直導(dǎo)線距離成反比，即，1導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，則1、3在2的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向分別沿著23和12方向；故1、3在2的磁感應(yīng)強(qiáng)度合成為沿13方向；直導(dǎo)線4在2的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向沿31方向，直導(dǎo)線1、3、4在2處的合磁場為，方向沿13方向，則由左手定則，直導(dǎo)線2受到直導(dǎo)線1、3、4的作用力合力方向沿著42方向，不指向O點(diǎn)，故D錯(cuò)誤；故選A。3．如圖所示，一束混合粒子流從一發(fā)射源射進(jìn)磁場，分離為1、2、3三束粒子流，則下列選項(xiàng)正確的是（）

A．1帶負(fù)電 B．2不帶電 C．3帶正電 D．條件不足【答案】B【詳解】根據(jù)左手定則，帶正電的粒子向左偏，即粒子1帶正電；不偏轉(zhuǎn)說明不帶電，即粒子2不帶電；帶負(fù)電的粒子向右偏，即粒子3帶負(fù)電。故選B。4．如圖所示，質(zhì)量為m、長為l的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O?，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ。下列說法正確的是（）

A．磁場方向可能沿z軸正方向B．磁場方向可能沿y軸正方向C．磁場方向可能沿懸線向上方向D．磁場方向可能沿垂直懸線向上方向【答案】B【詳解】A．根據(jù)左手定則，若磁場z軸正方向，通電導(dǎo)線受安培力沿y軸負(fù)方向，向y軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)左手定則，若磁場沿y軸正方向，通電導(dǎo)線受安培力沿z軸正方向，若重力與安培力平衡，繩子無拉力，可保持靜止，B正確；C．根據(jù)左手定則，若磁場沿懸線向上方向，通電導(dǎo)線受安培力從左向右看方向垂直細(xì)繩和導(dǎo)線向左下，不可能靜止在如圖所示位置，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)左手定則，若磁場沿垂直懸線向上方向，通電導(dǎo)線受安培力沿繩向上，不可能靜止在如圖所示位置，D錯(cuò)誤。故選B。5．如圖表示，在磁感強(qiáng)度為的水平勻強(qiáng)磁場中，有一足夠長的絕緣細(xì)棒在豎直面內(nèi)垂直磁場方向放置，細(xì)棒與水平面夾角為。一質(zhì)量為、帶電荷為的圓環(huán)套在棒上，圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，且?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中圓環(huán)的最大速率為（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】由于，所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑，設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值vm時(shí)，環(huán)受桿的彈力為N，方向垂直于桿向下，摩擦力為f=N此時(shí)應(yīng)有a=0，即解得故選C。6．一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場。粒子的一段徑跡如圖所示。徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧。由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的動(dòng)能逐漸減?。◣щ姾闪坎蛔儯?。從圖中情況可以確定（）A．粒子從到運(yùn)動(dòng)，帶正電 B．粒子從到運(yùn)動(dòng)，帶正電C．粒子從到運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電 D．粒子從到運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電【答案】D【詳解】根據(jù)洛倫茲充當(dāng)向心力有可得根據(jù)題意，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的動(dòng)能逐漸減?。◣щ姾闪坎蛔儯?，則可知粒子的軌道半徑逐漸減小，因此粒子從運(yùn)動(dòng)到，結(jié)合根據(jù)左手定則可知，粒子帶負(fù)電。故選D。二、多選題7．如圖所示，邊長為的的正方形區(qū)域中存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里。一帶電粒子從邊的中點(diǎn)點(diǎn)以一定速度垂直于邊射入磁場，僅在洛倫茲力的作用下，正好從邊中點(diǎn)點(diǎn)射出磁場。忽略粒子受到的重力，下列說法中正確的是（）

A．該粒子帶正電B．洛倫茲力對(duì)粒子做正功C．粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為D．如果僅使該粒子射入磁場的速度增大，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也將變大【答案】AD【詳解】A．粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場時(shí)，速度向右，磁場垂直紙面向里，洛倫茲力向上，故粒子帶正電，故A正確；B．根據(jù)左手定則，洛倫茲力與速度垂直，一定不做功，故B錯(cuò)誤；C．洛倫茲力提供向心力，指向圓心；粒子從邊的中點(diǎn)點(diǎn)以一定速度垂直于邊射入磁場，圓心在射線上；正好從邊中點(diǎn)點(diǎn)射出磁場，圓心在的連線的垂直平分線上，所以圓心在點(diǎn)，故半徑為，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)牛頓第二定律，有解得速度越大，軌道半徑越大，故D正確。故選AD。8．一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，半圓弧bc的半徑為R，ab、cd與直徑bc共線，ab間的距離等于圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為的粒子，在紙面內(nèi)從a點(diǎn)以大小不同的速率垂直于ab射入磁場。不計(jì)粒子重力及粒子之間的相互作用，，，下列說法正確的是（

）

A．若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過圓心O，則粒子射入磁場時(shí)的速率為B．若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過圓心O，則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為C．若粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，則粒子射入磁場時(shí)的速率為D．若粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為【答案】ACD【詳解】AB．若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過圓心O，則粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖；由幾何關(guān)系解得根據(jù)可得由幾何關(guān)系可知粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為127°，則時(shí)間選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．當(dāng)軌跡圓弧所對(duì)應(yīng)的弦與bc半圓形邊界相切時(shí)，軌跡圓弧所對(duì)應(yīng)的弦與ab的夾角最大，那么軌跡的圓心角θ最小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，其軌跡如圖所示，圓心恰好位于b點(diǎn)，此時(shí)r＇=R則由解得此時(shí)粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為故CD正確。故選ACD。9．磁場中的四種儀器如圖所示，則下列說法中正確的有（）

A．甲中回旋加速器加速帶電粒子的最大速度與回旋加速器的半徑有關(guān)，與加速電壓無關(guān)B．乙中不改變質(zhì)譜儀各區(qū)域的電場磁場時(shí)擊中照相底片同一位置的粒子比荷相同C．丙中自由電荷為負(fù)電荷的霍爾元件通上如圖所示電流和加上如圖所示磁場時(shí)，M側(cè)帶負(fù)電荷D．丁中的電磁流量計(jì)加上如圖所示磁場，則N側(cè)電勢高，離子的流量與a、b無關(guān)【答案】ABD【詳解】A．甲中回旋加速器中帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，射出回旋加速器時(shí)有可得則帶電粒子的最大速度與回旋加速器的半徑有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故A正確；B．乙中在加速電場有在速度選擇器中有在偏轉(zhuǎn)磁場中有解得即不改變質(zhì)譜儀各區(qū)域的電場磁場時(shí)擊中照相底片同一位置的粒子比荷相同，故B正確；C．丙中自由電荷為負(fù)電荷，由左手定則可知，負(fù)電荷向N側(cè)偏轉(zhuǎn)，則N側(cè)帶負(fù)電荷，故C錯(cuò)誤；D．丁中由左手定則可知，帶正電的粒子向N板偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的粒子向M板偏轉(zhuǎn)，則N側(cè)電勢高，經(jīng)過電磁流量計(jì)的帶電粒子受到洛倫茲力的作用會(huì)向前后兩個(gè)金屬側(cè)面偏轉(zhuǎn)，在前后兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生電場，當(dāng)帶電粒子受到的電場力與洛倫茲力相等時(shí)流量Q恒定流量即離子的流量與a、b無關(guān)，故D正確。故選ABD。10．為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在充滿污水的排污管末端安裝了一電磁流量計(jì)，如圖甲所示，流量計(jì)管道和排污管的內(nèi)徑分別為和。電磁流量計(jì)的測量原理如圖乙所示，在非磁性材料做成的圓管道處加一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，當(dāng)管道中的污水流過此磁場區(qū)域時(shí)，測出管壁上下M、N兩點(diǎn)的電勢差U，就可知道管中污水的流量?，F(xiàn)通過流量計(jì)測得的該廠的排污流量為，已知該流量計(jì)能夠測量的流經(jīng)其內(nèi)部的液體的最大速度為。則（）A．M點(diǎn)的電勢一定低于N點(diǎn)的電勢 B．該廠排污管內(nèi)污水的速度約為C．電勢差U與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值約為 D．該電磁流量計(jì)能夠測量的最大流量約為【答案】CD【詳解】A．根據(jù)左手定則可知，正電荷進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)會(huì)向上偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢，故A錯(cuò)誤；B．流量計(jì)測得排污量為85m3/h，流量計(jì)半徑為r=5cm=0.05m，排污管的半徑R=10cm=0.1m，則可得故B錯(cuò)誤；C．流量計(jì)內(nèi)污水的速度約為v1=0.75m/s×4=3m/s，當(dāng)粒子在電磁流量計(jì)中受力平衡時(shí)，有可知故C正確；D．當(dāng)流量最大時(shí)，最大速度為，有所以最大流量為故D正確。故選CD。三、實(shí)驗(yàn)題11．磁體和電流之間、磁體和運(yùn)動(dòng)電荷之間、電流和電流之間都可通過磁場而相互作用，此現(xiàn)象可通過以下實(shí)驗(yàn)證明：（1）如圖（a）所示，在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使實(shí)驗(yàn)方便效果明顯，通電導(dǎo)線應(yīng)平行于南北方向，位于小磁針上方，此時(shí)從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是（填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）。（2）如圖（b）所示是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線，要使熒光屏上的亮線向下（z軸負(fù)方向）偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是。（填選項(xiàng)代號(hào)）A．加一磁場，磁場方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向（3）如圖（c）所示，兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互（填“排斥”或“吸引”），當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，它們相互（填“排斥”或“吸引”）。【答案】逆時(shí)針B吸引排斥【詳解】（1）[1]根據(jù)右手螺旋定則可知，通電導(dǎo)線在小磁針?biāo)谔幃a(chǎn)生的磁場的方向垂直紙面向里，所以小磁針N極應(yīng)向里轉(zhuǎn)動(dòng)，故從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是逆時(shí)針方向。（2）[2]AB．電子向z軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，說明受到沿z軸負(fù)方向的作用力，根據(jù)左手定則可知，需要加一沿y軸正方向的磁場，故A錯(cuò)誤，B正確；C．若加一沿z軸負(fù)方向的電場，電子將受到沿z軸正方向的電場力，電子將向z軸正方向偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；D．加一沿y軸正方向電場，電子將受到沿y軸負(fù)方向的電場力，電子將向y軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。故選B。（3）[3]根據(jù)右手螺旋定則可知，左側(cè)導(dǎo)線在右側(cè)導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則可知，右側(cè)導(dǎo)線所受安培力的方向水平向左；同理右側(cè)導(dǎo)線在左側(cè)導(dǎo)線所在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，左側(cè)導(dǎo)線所受安培力的方向水平向右，所以兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互吸引；[4]同理可知，若兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，右側(cè)導(dǎo)線所受安培力的方向水平向右，左側(cè)導(dǎo)線所受安培力的方向水平向左，故兩導(dǎo)線相互排斥。12．霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一、如圖所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來測定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。

（1）若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，電流與磁場方向如上圖所示，該同學(xué)用電壓表測量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與（選填“M”或“N”）端通過導(dǎo)線相連。（2）已知薄片厚度，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變電流I的大小，測量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。3.06.09.012.015.018.01.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為×10-3V·m·A-1·T-1.（保留兩位有效數(shù)字）

【答案】M

1.5【詳解】（1）[1]通過矩形半導(dǎo)體薄片中的電流由P向Q，根據(jù)左手定則可知帶正電粒子受到的洛倫茲力由N端指向M端，即帶正電粒子向M端偏轉(zhuǎn)，所以M端聚集正電荷，M端電勢高于N端，故電壓表的“+”接線柱應(yīng)接M端。（2）[2][3]由可得霍爾系數(shù)由圖線可得斜率故四、解答題13．一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的點(diǎn)以速度v，沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。求：（1）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。（2）射出點(diǎn)的坐標(biāo)。

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）由幾何關(guān)系得粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為由洛倫茲力提供向心力有解得（2）射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)為射出點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，）14．如圖所示的狹長區(qū)域