训练卷 安培力与洛伦兹力 2022 年高考物理二轮专题训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（2022·江苏省六合高级中学高二期末）如图所示为回旋加速器的示意图，两个靠得很近的 D 形金属盒 处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的 A 处开始加速。已知 D 形盒的半径为 R，磁场的磁感 应强度为 B，高频交变电源的电压为 U、频率为 f，质子质量为 m、电荷量为 q，下列说法正确的是（　 　） A．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压 U 成正比 B．质子在 D1 盒中做匀速圆周运动的最小 3 个半圆的半径之比为 1: 3 : 5 B R 2 C．若忽略在电场中的运动时间，质子在回旋加速器中的运动时间为 U D．若不改变磁感应强度 B 和交变电源频率 f，该回旋加速器也能加速质量为 3m，电荷量为 q 的氚核 2．（2022·长水教育控股集团（云南）衡水实验中学管理有限公司高二期末）质量和电荷量都相等的带电 粒子 M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，若带电粒子 M 的半径是 N 的 1.5 倍，则下列表述中正确的是（　　） A．M 的运行时间是 N 的运行时间的 1.5 倍 B．M 的速率的速率是 N 的 1.5 倍 C．洛伦兹力对 M 做正功，对 N 做负功 D．M 带正电，N 带负电 3．（2022·云南·高二期末）一匀强磁场的磁感应强度大小为 B ，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚 � 为半径为 R 的半圆， ac 、 bd 与直径 ab 共线， a 、 c 间的距离等于半圆的半径 R 。一束质量为 线所示。 ab m 、电荷量均为 q  q  0  的粒子，在纸面内从 c 点垂直于 ac 以不同速度射入磁场，不计粒子所受重力及 粒子间的相互作用。则在磁场中运动时间最短的粒子速度大小为（　　） A． 2qBR m B． 4qBR 3m C． 2qBR 3m D． qBR m 4．（2021·辽宁·沈阳市第一二〇中学高三阶段练习）如图所示，在水平向右的匀强磁场中，有一倾角  的光滑固定斜面，斜面上垂直纸面放置一根长为 L、质量为 m 的通电直导体棒，导体棒中的电流为 I、方 向垂直纸面向外，导体棒刚好能静止在斜面上；重力加速度为 g。则匀强磁场的磁感应强度大小为（　 　） mg sin 2  IL A． mg cos 2  IL B． mg tan 2  L C． mg D． IL 5．（2022·江苏海门·高二期末）如图所示，长度为 L 内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质 量为 m 电荷量为 q 的正电小球。整个装置以速度 v0 进入磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向竖直向下， 在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中 （　　） B．小球沿管方向的加速度大小 a  A．小球运动轨迹是一段圆弧 C．洛仑兹力对小球做功 Wf  qv0 BL D．管壁的弹力对小球做功 qv0 B  mg m WF  qv0 BL 6．（2022·广东清远·高二期末）电磁炮是一种新式兵器，炮弹的出射速度可达当前海军舰炮的 3 倍以上， 其原理是利用磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速。图为电磁炮的示意图，两根间距为 L 的光滑平 行金属导轨 MN 、 PQ 固定在水平面内，质量为 m 的金属炮弹垂直于 MN 、 PQ 放在轨道上，距轨道右端 的距离为 d ，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B ，闭合开关后，恒流源输出的电 流恒为 I ，炮弹由静止开始加速距离 d 后脱离导轨高速射出，不计导轨及导体棒 ab 的电阻，不计空气阻 力，则此过程中恒流源输出的最大功率为（　　） BIL BILmd A． 2m BIL BILmd B． m BIL 2 BILmd C． m BIL 3BILmd D． m 7．（2022·福建三明·高三期末）如图。在 xOy 区域存在方向垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场。一个氕核 1 1 H 4 和一个氦核 2 He 同时从 y 轴上 O 点以相同的动能射出，速度方向沿 x 轴正方向。不计重力及两粒子间的 相互作用，以下对氕核 1 1 H 4 和氦核 2 He 的运动轨迹图判断正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（2022·江西抚州·高二期末）医用回旋加速器示意图如图所示，其核心部分是两个 D 形金属盒，两金 属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核（ 2 1 H ）和氦核（ 4 2 He ）。下列说法中正 确的是（　　） A．它们的最大速度相等 B．它们的最大动能相等 C．两次所接高频电源的频率相同 D．粒子通过回旋加速器获得的最大动能与高频电源的电压大小无关 9．（2022·广西钦州·高二期末）如图所示，在 MNOP 中有一垂直纸面向里匀强磁场，质量和电荷量都相 等的带电粒子 a、b、c 以不同的速率从 O 点沿垂直于 PQ 的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知 O 是 PQ 的中点，不计粒子重力，下列说法中正确的是（　　） A．粒子 a 带正电，粒子 b、c 带负电 B．粒子 c 在磁场中运动的时间最长 C．粒子 a 在磁场中运动的周期最小 D．射入磁场时粒子 a 的速率最小 10．（2022·长水教育控股集团（云南）衡水实验中学管理有限公司高二期末）电磁炮的基本原理如图所 示，一质量为 M 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）静置于水平平行金属导轨最左端，金属杆与导轨垂直并 接触良好，导轨宽为 d，长为 L，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B。现使金属杆通过的 电流恒为 I，把弹体从静止释放，金属杆与轨道摩擦及空气阻力不计，则弹体能获得的最大速度（　　） A．磁场不做功，弹体最大速度与磁场无关 B．弹体最大速度与磁场和电流大小都有关 2BIdL C． M D． 2 BIdL M 11．（2022·浙江柯桥·高二期末）如图所示光滑斜面 ABC 竖直固定在水平面上， �ABC  90� ， �ACB  30� B C I ， 、 处分别固定垂直于纸面方向的长直导线 1、2，导线 1 内通以大小 ，方向向里的电 流，导线 2 内通以大小 2I ，方向向外的电流，在斜面中点 D 放置一垂直纸面方向的通电导体棒，导体棒 kI 能在斜面上静止，已知 B  r ， 为与导线的距离，忽略导线和导体棒的粗细，下列说法正确的是 r （ ） A．导线 1、2 在 D 处产生的合磁场方向左下方 B．导体棒中的电流方向向里向外均可 C．导体棒中电流加倍时，导体棒仍能静止 D．导线 1、2 中的电流均加倍时，导体棒则沿斜面向上运动 三、实验题 12．（2021·全国·高三专题练习）霍尔元件可以用来检测磁场及其变化．图甲为使用霍尔元件测量通电直 导线产生磁场的装置示意图．由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，直导线通有垂 直纸面向里的电流，测量原理如图乙所示，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线 柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好． (1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍 尔元件________(填“前表面”或“后表面”)电势高； (2)在图乙中画线连接成实验电路图______________； (3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为 e，霍尔元件的厚度为 h，为测量 霍尔元件所处区域的磁感应强度 B，还必须测量的物理量有________(写出具体的物理量名称及其符号)， 计算式 B＝________. 13．（2021·全国·高二单元测试）物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量 带电物体所带电量．如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块 A 放在足够长的木板上，打点计时 器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结 合操作步骤完成以下问题： （1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其 沿着长木板向下运动．多次调整倾角 θ，直至打出的纸带上点迹_，测出此时木板与水平面间的倾角，记 为 θ0． （2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定 滑轮将物块 A 与物块 B 相连，绳与滑轮摩擦不计．给物块 A 带上一定量的正电荷，保持倾角 θ0 不变，接 通打点计时器，由静止释放小物块 A，该过程可近似认为物块 A 带电量不变，下列关于纸带上点迹的分 析正确的是( ) A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 （3）为了测定物体所带电量 q，除 θ0、磁感应强度 B 外，本实验还必须测量的物理量有( A．物块 A 的质量 M B．物块 B 的质量 m C．物块 A 与木板间的动摩擦因数 μ D．两物块最终的速度 v （4）用重力加速度 g，磁感应强度 B、θ0 和所测得的物理量可得出 q 的表达式为______． 四、解答题 ) 14．（2022·河南濮阳·高二期末）如图所示，间距为 d 的两平行线间存在垂直纸面向里的匀强磁场（含边 界），磁感应强度大小为 B，在左边界上 M 点处有一粒子源能射出带负电的粒子。若粒子在纸面内从 M 点垂直于左边界以速度 v 射入磁场，在 N 点穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为   30�。不计 粒子重力。 （1）求粒子的比荷和穿越磁场的时间； （2）若粒子在 M 点的速度沿顺时针方向旋转 30�射入磁场，速度大小不变，求粒子穿越磁场的时间。 15．（2022·河南濮阳·高二期末）如图所示，xOy 坐标系中，在 0 �y �6a 的区域中存在沿 x 轴正方向的匀 强电场（图中未画出）， y �6a 区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。一质量为 m、电荷量 为+q 的带电粒子从坐标原点 O 以速度 v0 沿 y 轴正方向射入电场，经 P(4a、6a)点射入磁场，射出磁场后再 次返回电场区域，最后经过点，Q（22a