人教 2019 物理 选修二 第一章《安培力与洛伦兹力》单元检 测 一．选择题（共 15 小题） 1．关于安培力和洛伦兹力，下列说法不正确的是（　　） A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 B．安培力和洛伦兹力的方向都一定与磁场方向垂直 C．安培力一定会做功，洛伦兹力一定不做功 D．安培力和洛伦兹力的方向都可以应用左手定则进行判断 2．一根长为 0.2m、通有 2A 电流的通电导线放在磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场中，则其 受到的安培力的大小可能是（　　） A．0.5N B．0.4N C．0.3N D．0.1N 3．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为 v，若加一个垂直纸 面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时（　　） A．速率变大 B．速率变小 C．速率不变 D．洛伦兹力方向垂直斜面向上 4．如图所示一直螺线管中通有正弦式交流电，现有一电子（不计重力）沿中轴线以速度 v 射入螺线管中，则电子在螺线管中的运动情况为（　　） A．加速直线运动 B．减速直线运动 C．匀速直线运动 D．匀速圆周运动 5．如图所示，两平行直导线 1 和 2 竖直放，通以方向相反大小相等的电流， a 点在导线 1 的左侧，位于两导线所在的平面内。不考虑地磁场的作用，则下列说法正确的是（ 　） A．a 点的磁感应强度可能为零 B．a 点的磁场方向可能垂直于纸面向外 C．导线 1 受到的安培力方向向右 D．导线 2 受到的安培力方向向右 6．如图所示为研究磁场对电流作用的实验装置。一根质量为 m 的导体棒 ab，用长为 L 的 细导线悬挂在铁架台上，导体棒与电源、开关连接成闭合电路。开关闭合后再立刻断开， 导体棒由静止向右摆出，摆到最大高度时，导线与竖直方向成 θ 角。则（　　） A．导线中的电流方向由 b 指向 a B．仅互换磁极位置，同样实验操作，导体棒仍向右摆出 C．导体棒摆出时，电源为其提供的电能大于 mgL（1﹣cosθ） D．导体棒摆到最大高度时重力势能的增加量等于 mgLcosθ 7．MN 是匀强磁场中的一块薄金属板，一带电粒子（不计重力）在磁场中运动并穿过金属 板后，速率将会减小，电荷量保持不变，若其运动轨迹如图所示，则下列说法正确的是 （　　） A．粒子带正电 B．粒子的运动方向是 edcba C．粒子的运动方向是 abcde D．粒子通过上半周所用时间比下半周所用时间短 8．如图所示，虚线 MN 将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域，两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁 场．一带电粒子仅在磁场力作用下由Ⅰ区运动到Ⅱ区，弧线 aPb 为运动过程中的一段轨 迹，其中弧 aP 与弧 Pb 的弧长之比为 2：1，且两段圆弧对应圆心角相同，下列判断正确 的是（　　） A．Ⅰ、Ⅱ两个磁场的磁感应强度方向相反，大小之比为 1：2 B．该粒子在Ⅰ、Ⅱ两个磁场中的磁场力大小之比为 1：1 C．该粒子通过 aP、Pb 两段弧的时间之比为 1：1 D．弧 aP 与弧 Pb 对应的圆的半径之比为 3：1 9．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图．质量为 m 的待发射弹体与轨道保持良好接触， 并可在宽为 d、长 L 的两平行水平轨道之间无摩擦滑动，电流 I 从一条轨道流入，通过 弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到 vm．不计空气阻力，则轨道间匀强 磁场的磁感应强度大小是（　　） 10．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆 MN 固定在竖直平面内，且与水平面的夹角为 37°，空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 1T，质量为 0.1kg 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、大小为 0.3N 的压力。已知小 环的带电荷量为 0.1C，重力加速度大小 g＝10m/s2，sin37°＝0.6，下列说法正确的是（ ） A．小环带正电 B．小环下滑的加速度大小为 5m/s2 C．小环滑到 P 处时的动能为 1.25J D．当小环再沿杆滑动 2.25m 后恰好与杆没有相互作用 11．如图，x 轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，方向垂 直纸面向里。甲、乙两粒子分别从距 x 轴 h 与 2h 的高度以速率 v0 平行于 x 轴正向进入 磁场，并都从 P 点离开磁场，OP＝ h。则甲、乙两粒子比荷的比值为（不计重力 ， sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（　　） A．32：41 B．56：41 C．64：41 D．41：28 12．如图所示，在直角坐标 xOy 平面内，有一半径为 R 的圆形匀强磁场区域（含边界）， 磁感应强度的大小为 B，方向垂直于纸面向里，边界与 x 轴、y 轴分别相切于 a、b 两点， ac 为直径，d 点为圆弧 bc 的中点。一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子从 d 点以某一初 速度沿 x 轴正方向平行于 x 轴进入磁场区域，从 a 点离开磁场，不计粒子重力。则（ ） A．该粒子带正电荷 B．到达 a 点时，粒子的速率为 C．粒子在碰场中运动的时间为 D．粒子离开磁场时速度方向与 x 轴负方向的夹角为 22.5° 13．1932 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，回旋加速器是利用磁场和电场共同使 带电粒子做回旋运动，在运动中经高频交变电场反复加速的装置，其原理如图所示，这 台加速器由两个铜质 D 形盒，D1，D2 构成，其间留有空隙，忽略相对论，若粒子源射 出 α 粒子，已知 α 粒子的质量为 m，电荷量为 q，D 形盒的最大半径为 R，下列说法正 确的是（　　） A．交变电场的周期等于粒子做圆周运动的周期的一半 B．粒子的轨道半径与它被电场加速的次数成正比 C．α 粒子从 D 形盒射出时的动能 Ek＝ D．α 粒子被加速是从磁场中获得能量 14．如图所示，电源电动势 E＝16V，内阻 r＝1Ω，在磁感应强度 B＝1.0T、方向竖直向下 的匀强磁场中，质量 m＝0.2kg 的金属细杆 MN 置于倾角为 θ＝37°的导轨上，导轨的宽 度为 L＝0.5m，杆与导轨间的动摩擦因数为 μ＝0.5，滑轨与 MN 杆的电阻忽略不计，取 g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使 MN 杆在滑轨上恰好不上滑，滑动变阻器 R 的阻值为（　　） A．1Ω B．3Ω C．5Ω D．7Ω 15．有一种假说认为，地磁场是由于某种原因地球表面带上的负电荷随地面自转而产生的 受此启发，某同学作了如下大胆的设想：某行星表面也带有负电荷，围绕位于焦点处的 恒星在椭圆轨道上沿逆时针运动，P1、P2、P3、P4 为椭圆轨道与坐标轴的交点，如图所 示。从某时刻起在行星运动的空间里加上匀强磁场，就能使行星绕其恒星作圆周运动。 忽略自转影响，下列说法中可能实现这一设想的是（　　） A．当行星运动到 P1 点时，加一垂直纸面向外的匀强磁场 B．当行星运动到 P2 点时，加一垂直纸面向里的匀强磁场 C．当行星运动到 P3 点时，加一垂直纸面向外的匀强磁场 D．当行星运动到 P4 点时，加一垂直纸面向里的匀强磁场 二．多选题（共 5 小题） （多选）16．下列图中，关于磁场的应用（不计带电微粒的重力），下列说法中正确的是 （　　） A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可 增大 D 形盒的半径 B．图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断 A 极板是发电机的正极，B 极板是发电机 的负极 C．图丙是速度选择器示意图，带电粒子从 Q 点沿虚线方向进入，能够沿直线匀速通过 速度选择器的条件是 D．图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强 磁场中偏转 （多选）17．如图所示，倾斜光滑导轨宽为 L，与水平面成 α 角，处在方向垂直斜面向上、 磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，金属杆 ab 水平放在导轨上．当回路电流强度为 I 时， 斜面的支持力为 F，则下列说法正确的是（　　） A．安培力方向垂直 ab 杆沿斜面向上 B．安培力方向垂直 ab 杆水平向右 C．FN＝mgcosα D． （多选）18．如图所示，虚线 OM、ON 的夹角为 45°，且两虚线间存在垂直纸面向外的匀 强磁场，一束质量为 m、电荷量为﹣q 的粒子垂直 OM 以不同的速率从 M 点垂直射入磁 场。已知 OM＝ON＝a，磁感应强度大小为 B，忽略粒子的重力及相互间的作用力。则 下列说法正确的是（　　） A．粒子从 ON 间离开磁场的速度 B．粒子从 ON 间离开时，所需的最短时间为 C．能恰好回到 OM 边界的粒子离开磁场的射出点距离 M 点最远 D．从 OM 间离开的粒子，粒子的速度越大在磁场中的运动时间越短 （多选）19．如图所示，在圆形边界的磁场区域，氕核 H 和氘核 H 先后从 P 点沿圆形边 界的直径入射，从射入磁场到射出磁场，氕核 H 和氘核 H 的速度方向分别偏转了 60° 和 120°角，已知氕核 H 在磁场中运动的时间为 t0，轨迹半径为 R，则（　　） A．氘核 H 在该磁场中运动的时间为 2t0 B．氘核 H 在该磁场中运动的时间为 4t0 C．氘核 H 在该磁场中运动的轨迹半径为 R D．氘核 H 在该磁场中运动的轨迹半径为 R （多选）20．半径为 R 的半圆形区域内有方向垂直于纸面向外的匀强磁场。不计重力的 a、b 两粒子从圆周上的 P 点沿着半径方向射入磁场，分别从 A、B 两点离开磁场，运动 轨迹如图所示。已知 a、b 两粒子进入磁场时的速率之比为 1：2，AOB 为直径，∠AOP ＝60°。下列说法正确的是（　　） A．a 粒子带正电，b 粒子带负电 B．a、b 两粒子的比荷之比为 3：2 C．a、b 两粒子在磁场中运动时间之比为 2：1 D．a、b 两粒子的轨迹半径之比为 1：3 三．实验题（共 2 小题） 21．小贾同学在学习安培力后，设计了如图所示的装置来粗测磁极间的磁感应强度。根据 实验主要步骤完成填空： （1）在弹簧测力计下端挂一个匝数为 n 的矩形线框，将线框的下短边完全置于 U 形磁 铁的 N、S 极之间的磁场中，并使线框的短边水平，磁场方向与矩形线框的平面 　 　； （2）在电路未接通时，记录线框静止时弹簧测力计的读数 F0； （3）闭合开关，调节滑动变阻器使电流表读数为 I，记录线框静止时弹簧测力计的读数 F（F＞F0），则线框所受安培力大小为 　 　，方向为 　 　； （4）用刻度尺测出矩形线框短边的长度 L； （5）利用上述数据可得待测磁场的磁感应强度 B＝　 　。 22．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。水平面上固定有两根足够长