2021-2022 学年度第二学期高二物理练习 (范围：安培力与洛伦兹力) 班级 姓名 学号 的悬线向右的摆角增大，以下操作可行的是（　　） A．改变导体棒中电流的方向 B．减少磁铁的数量 C．颠倒磁铁磁极的上下位置 D．增大导体棒中的电流 一、单项选择题：共 13 题，每题 4 分，共 52 分．每题只有一个选项最符合题意 1．下列说法正确的是（　　） A．磁场和磁感线都是真实存在的 B．由 B＝ 可知，磁场中某点的磁感应强度 B 与磁场力 F 成正比，与电流元 IL 成反比 C．通电导线在不受磁场力的地方，磁感应强度一定为零 D．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 2．如图所示，小磁针的 N 极指向正确的是（　　） A．a B．b C．c D．d 3.如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，此时小磁针的 S 极向纸内偏转，这一束带电 粒子可能是(　　) 7．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东电流的直导线，此导线受到地磁场的安培力方向为（　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．由南向北 D．由西向东 8．一 U 形磁铁用轻质柔软细绳悬挂在天花板上，静止在如图所示的位置时绳中的张力大小为 T，现突 然在其正下方的导线中通以向左的电流，U 形磁铁可绕轻绳自由旋转，从上往下看，下列说法正确的是 （　　） A．磁铁顺时针旋转，且 T 会变小 B．磁铁逆时针旋转，且 T 会变小 C．磁铁顺时针旋转，且 T 会变大 D．磁铁逆时针旋转，且 T 会变大 A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的负离子束 C．向右飞行的电子束 D．向左飞行的电子束 4．下列各图中，已标出电流 I 和磁感应强度 B 的方向，其中符合安培右手螺旋定则的是（　　） 5．如图所示，闭合矩形导体框在水平方向的匀强磁场中绕其竖直方向的对称轴 OO′匀速转动．已知匀 强磁场的磁感应强度大小为 B，导体框的边长分别为 a 和 b，转动的周期为 T，导体框从图示位置开始转 动并开始计时，则下列说法正确的是（　　） A．因为磁通量是矢量，所以比较磁通量时需要考虑磁感线从哪一侧穿过 B．0 时刻穿过导体框的磁通量为 Bab C． T 时刻穿过导体框的磁通量为 Bab D． T 时刻穿过导体框的磁通量为 9．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流相反方向通入两铝 环时，则两环的运动情况是( ) A. 都绕圆柱转动 B. 彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C. 彼此相向运动，电流小的加速度大 D.彼此反向运动，且具有大小相等的加速度 10． 初速度为 v0 的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方 向如图所示，则(　　 ) A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 11．如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也 相等的带电粒子 a 和 b，先后以不同的速率从圆边沿的 A 点对准圆形区域的圆心 O 射入圆形磁场区域， 它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计， 下列说法中正确的是（　　） A．a、b 两粒子所带电荷的电性可能相同 Bab 6．如图所示，在“研究影响通电导体所受磁场力大小的因素”实验中，要使导体棒 第1 页共5页 B．射入圆形磁场区域时 a 粒子的速率较大 C．穿过磁场区域的过程洛伦兹力对 a 做功较多 D．穿过磁场区域的过程 a 粒子运动的时间较长 12．如图所示是洛伦兹力演示仪。电子枪的加速电压为 U，励磁线圈内磁场可视为匀强磁场，磁感应强 度为 B，加速后的电子垂直进入磁场。设电子的电量为 e，质量为 m，忽略电子间的相互作用，下列说 15. 如图所示，在跟水平面成 37°角且连接电源的金属框架上，放一条长 30cm，重为 0.3N 的金属棒 ab，磁感应强度 B=0.4T，方向垂直于框架平 面向上，当通过金属棒的电流为 2A 时，它刚好处于静止状态，求金属 棒所受摩擦力的大小和方向。 法正确的是（　　） A．电子枪射出时电子速度大小为 2eU m a 37° B．电子在磁场中运动轨道半径 b 37° C．增大电子枪加速电压，电子旋转一周所用的时间减少 D．减小磁感应强度可以减小电子在磁场中的运动轨道半径 13．如图所示，带负电的小球用绝缘丝线悬挂于 O 点在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点 A 时 （　　） A．摆球受到的磁场力相同 B．摆球的动能相同 C．摆球的速度相同 D．向右摆动通过 A 点时悬线的拉力等于向左摆动通过 A 点时悬线的拉力 16． 如图，边长为 L 的正方形 abcd 内存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面（abcd 所 在平面）向外。ab 边中点有一电子发射源 O，可向磁场内沿垂直于 ab 边的方向发射电子。已知电子的 比荷为 k。求： （1）从 a 点射出的电子的速度大小； （2）从 d 点射出的电子的速度大小。 二．非选择题：共 48 分。 14．如图，两根水平放置的导轨（电阻不计）左端连电源，其电动势 E＝3V、内阻 r＝1Ω。导轨 AB 与 CD 相距为 d＝ m，导轨上固定的金属棒 MN 与导轨夹角为 θ＝60°，其接入电路的电阻 R＝2Ω，整 个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小 B＝0.2T，求棒 MN 所受安培力的大小和方向. 17. 如图所示，长度均为 L 的两块挡板相互平行，竖直放置，间距为 L，两挡板上边缘 P 和 M 处于 同一水平线上，两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为 m，电荷量为 q（q＞0）的粒子以大小为 v0 的速度从 P 点射入磁场，从两挡板下边缘 Q 和 N 之间射出磁场，运动过程 中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与 PQ 的夹角为 60°，不计重力。求磁感应强度 大小的取值范围。 第2 页共5页 参考答案： 题号 答案 1 D 2 D 3 C 4 C 5 D 14. 解：电路中的电流强度大小为：I＝ 18．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆 MN，与水平面夹角为 37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向 里的匀强磁场 B 充满杆所在的空间，杆与 B 垂直，质量为 m 的带电小环沿杆下滑到图中的 P 处时，对杆 有垂直杆向下的压力作用，压力大小为 0.4mg，已知小环的带电荷量为 q，问: (1)小环带什么电? (2)小环滑到 P 处时的速度多大? (3)小环滑到离 P 多远处，环与杆之间没有正压力? 6 D 7 A ＝ A＝1A 8 C 9 D 10 A 11 D 13 B 导体棒 MN 接入电路的长度为：L＝ ＝ m＝2m 棒 MN 所受安培力的大小为：F 安＝BIL＝0.2×1×2N＝0.4N， 根据左手定则可知安培力的方向垂直于 MN 斜向右。 15.解：从 b 向 a 看，以金属杆为研究对象受力分析如图所示，因摩擦力方向未知，所以未画出摩擦 力 的 方 向 ． 将重力正交分解，设静摩擦力沿的方向沿斜面方向向上，由共点 力 平 衡 条 件 可 得 ： F +f=mgsinθ=0.3×0.6N=0.18N 安 又 F =BIL=0.4×2×0.3N=0.24N 安 所 以 静 摩 擦 力 为 f=mg-F =0.18-0.24N=-0.06N 安 负号表示摩擦力的方向与假定的方向相反即沿斜面向下，大小为 0.06N ． 16.解：（1）从 a 点和 d 点射出的电子运动轨迹如图所示，根据几何关系可得：Ra＝ 根据洛伦兹力提供向心力可得：qvaB＝m 解得：va＝ kBL； （2）对于从 d 点射出的电子，根据几何关系可得：Rd2＝l2+（Rd﹣ 解得：Rd＝ 第3 页共5页 12 B ）2 R'＝ 此时，粒子刚好从 N 点相切，射出磁场。根据牛顿第二定律得 根据洛伦兹力提供向心力可得：qvdB＝m 解得：vd＝ kBL。 17.解：当粒子从挡板下边缘 Q 射出时，如图 1 所示 qv0B'＝ 解得 B'＝ 综上所述，磁感应强度大小的取值范围为 图1 根据几何关系有 ≤B≤ 18．解：（1）环所受洛伦兹力与杆垂直，只有洛伦兹力垂直于杆向上时，才能使环向上拉杆，由左 手定则可知环带负电。 （2）在垂直杆的方向上对环有：设小环滑到 P 点的速度为 vP，在 P 点小环的受力如图甲所示， 根据平衡条件得 qvPB+FN＝mgcos37°， Rcos30°＝ L 根据牛顿第二定律得 解得：vP＝ ； （3）环与杆之间没有正压力时洛伦兹力等于重力垂直于斜面向下的压力，则：qv′B＝mgcos37° qv0B＝ 联立解得 得：v′＝ ＝ 小球向下运动的过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，设两点之间的距离是 L，则： B＝ 当粒子从挡板下边缘 N 射出时，如图 2 所示 mgLsin37°＝ 解得：L＝ 图2 根据几何关系有 R'cos30°＝L 解得 第4 页共5页 mv′2﹣ mvP2 第5 页共5页