高中人教物理選擇性必修二第一章 安培力與洛倫茲力（基礎(chǔ)過關(guān)）單元測試定心卷（解析版）

1、第一章 安培力與洛倫茲力基礎(chǔ)過關(guān)卷班級_ 姓名_ 學(xué)號_ 分?jǐn)?shù)_（考試時(shí)間：60分鐘 試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級、姓名、學(xué)號填寫在試卷上。2回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第卷（選擇題 共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第18題只有一項(xiàng)符合題目要求，第912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1. 國際單位制中磁通量的單位符號是Wb，如果用國際單位

2、制基本單位的符號來表示，正確的是（）A. Tm2B. kgm2As-2C. kgm2A-1s2D. kgm2A-1s-2【答案】D【解析】根據(jù)磁通量的計(jì)算公式=BS可知1Wb=1Tm2根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式可得所以其中力的單位1N=1kgm/s2故磁通量單位用國際單位制的基本單位可表示為1Wb=1kgm2/（As2）=1kgm2A-1s-2故D正確、ABC錯(cuò)誤。故選D。2.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向A. 與ab邊平行，豎直向上B. 與ab邊平行，豎直向下C. 與ab邊垂直，指向左邊D. 與

3、ab邊垂直，指向右邊【答案】C【解析】本題考查了左手定則的應(yīng)用導(dǎo)線a在c處產(chǎn)生的磁場方向由安培定則可判斷，即垂直ac向左，同理導(dǎo)線b在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直bc向下，則由平行四邊形定則，過c點(diǎn)的合場方向平行于ab，根據(jù)左手定則可判斷導(dǎo)線c受到的安培力垂直ab邊，指向左邊3.通電閉合直角三角形線框abc處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，電流方向如圖所示，那么三角形線框受到的磁場力的合力為( )A. 方向垂直于ab邊斜向上B. 方向垂直于ac邊斜向上C. 方向垂直于bc邊向下D. 為零【答案】D【解析】若通以順時(shí)針的電流方向，根據(jù)左手定則可知：各邊所受的安培力背離中心處如圖所示，由公式F=B

4、IL得出各邊的安培力的大小，從而得出安培力大小與長度成正比，因而兩直角邊的安培力合力與斜邊的安培力等值反向所以線圈所受磁場力的合力為零故D正確ABC錯(cuò)誤故選D。4.如圖是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的帶電粒子的運(yùn)動軌跡圖，、是軌跡上兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里該粒子在運(yùn)動時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是（ ）A. 粒子在點(diǎn)動能大，在點(diǎn)動能小B. 粒子先經(jīng)過點(diǎn)，后經(jīng)過點(diǎn)C. 粒子帶負(fù)電D. 粒子在點(diǎn)受到的洛倫茲力大于點(diǎn)的【答案】B【解析】由洛倫茲力提供向心力，可得：，則粒子軌道半徑，故粒子的軌道半徑越小，速度越小，所以粒子在M點(diǎn)的速度小于N點(diǎn)的速度，故粒子先經(jīng)過N點(diǎn)，后經(jīng)過M

5、點(diǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確由左手定則可以判斷出粒子帶正電，故C錯(cuò)誤根據(jù)洛倫茲力的公式，已知粒子在M點(diǎn)的速度小于N點(diǎn)的速度，故粒子在M點(diǎn)受到的洛倫茲力小于N點(diǎn)的，故D錯(cuò)誤故選B5.如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系第二象限的OABC矩形區(qū)域內(nèi)存在沿y軸方向的勻強(qiáng)電場（方向未畫出），第四象限的ODEF矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直于第四象限的勻強(qiáng)磁場（方向未畫出）磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一帶電粒子從B點(diǎn)以速度v0沿x軸正向飛入電場恰好從坐標(biāo)原點(diǎn)O飛入磁場，經(jīng)過一段時(shí)間，粒子最終從F點(diǎn)飛出磁場，已知OC=OF=2OA=2OD=2L，C、F兩點(diǎn)位于x軸上，不計(jì)粒子重力則粒子的比荷為（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】O點(diǎn)

6、的速度反向延長線過AB邊的中點(diǎn)，因此速度方向與x軸正向成45角，做出粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖，據(jù)幾何關(guān)系可知R=L又粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，根據(jù)幾何關(guān)系可知代入到半徑表達(dá)式得故選C。6. 如圖所示，金屬棒ab質(zhì)量為m，通過電流為I，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面夾角為，ab靜止于寬為L水平導(dǎo)軌上。下列說法正確的是（）A. 金屬棒受到的安培力大小為F=BILsinB. 金屬棒受到的摩擦力大小為f=BILcosC. 若只改變電流方向，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將增大D. 若只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B后，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將增大【答案】C【解析】A金屬棒受到的安培力大小故A錯(cuò)誤；BD電流方向

7、從a到b，受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件有，所以若只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B后，導(dǎo)軌對金屬棒的支持力減小，所以金屬棒對導(dǎo)軌的壓力減小，故BD錯(cuò)誤；C若只改變電流方向，安培力方向?qū)⒆優(yōu)樾毕蛴蚁?，安培力在豎直方向上的分力豎直向下，所以金屬棒對導(dǎo)軌的壓力將增大，故C正確。故選C。7.如圖所示，四根相互平行的固定長直導(dǎo)線、，其橫截面構(gòu)成一角度為的菱形，均通有相等的電流，菱形中心為。中電流方向與中的相同，與、中的相反，下列說法中正確的是（）A菱形中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零B菱形中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿C所受安培力與所受安培力大小不相等D所受安培力的方向與所受安培力的方向相同【答案】A【解析】AB由右手螺旋定則可知，

8、L1在菱形中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向OL2方向，21在菱形中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向OL3方向，L3在菱形中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向OL2方向，L4在菱形中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向OL3方向，由平行四邊形定則可知，菱形中心處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，方向應(yīng)在OL3方向與OL2方向之間，故A正確，B錯(cuò)誤；CL1和L3受力如圖所示，由于四根導(dǎo)線中的電流大小相等且距離，所以每兩根導(dǎo)線間的相互作用力大小相等，由幾可關(guān)系可知，所受安培力與所受安培力大小相等，方向不同，故CD錯(cuò)誤；故選A。8.一通電直導(dǎo)線與x軸平行放置，勻強(qiáng)磁場的方向與xOy坐標(biāo)平面平行，導(dǎo)線受到的安培力為F若將該導(dǎo)線做成圓環(huán)，放置在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，如圖所

9、示，并保持通電的電流不變，兩端點(diǎn)ab連線也與x軸平行，則圓環(huán)受到的安培力大小為 ( )A. FB. C. D. 【答案】C【解析】通電導(dǎo)線為L，此時(shí)受到的安培力為F，制作成圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)的半徑為R，則 2R=L，解得R= ,故ab的長度d= R= ,故此時(shí)圓環(huán)受到的安培力F=dLF= ，故C正確，ABD錯(cuò)誤故選C9.長為的水平極板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為，板不帶電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是 ()A. 使粒子的速度vC. 使粒子的速度vD. 使粒子的速度v【

10、答案】AB【解析】欲使粒子不打在極板上，如圖所示，帶正電的粒子從左邊射出磁場時(shí)，其在磁場中圓周運(yùn)動的半徑粒子在磁場中做圓周運(yùn)動由洛倫茲力提供向心力，即： 可得粒子做圓周運(yùn)動的半徑： 所以粒子不打到極板上且從左邊射出，則：即：帶正電的粒子從右邊射出，如圖所示，此時(shí)粒子的最小半徑為R，由上圖可知：；可得粒子圓周運(yùn)動的最大半徑： 則： 即： 故欲使粒子不打在極板上，粒子的速度必須滿足或，故AB正確，CD錯(cuò)誤10.如圖所示，在紙面內(nèi)半徑為R的圓形區(qū)域中充滿了垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場一點(diǎn)電荷從圖中A點(diǎn)以速度v0垂直磁場射入，速度方向與半徑方向的夾角為30當(dāng)該電荷離開磁場時(shí)，速度方向剛好改

11、變了180不計(jì)電荷的重力，下列說法正確的是 A. 該點(diǎn)電荷離開磁場時(shí)速度方向的反向延長線通過O點(diǎn)B. 該點(diǎn)電荷的比荷為C. 該點(diǎn)電荷在磁場中的運(yùn)動時(shí)間為D. 該點(diǎn)電荷在磁場中的運(yùn)動時(shí)間為【答案】BC【解析】利用洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何關(guān)系，聯(lián)立即可求出粒子比荷，根據(jù)周期公式結(jié)合粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角，即可求出粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間；由題意可畫出粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系知粒子做圓周運(yùn)動的半徑為，結(jié)合，可得，B正確；粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間，C正確D錯(cuò)誤11.如圖所示，有一對平行金屬板相距d=10cm，兩板間有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.1T，方向與垂直紙面向里。

12、左板A處有一粒子源A，以速度v=1106m/s不斷地在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射比荷=1108C/kg的帶負(fù)電粒子，不計(jì)粒子的重力，能打在右側(cè)金屬板上且經(jīng)歷時(shí)間最短的粒子的偏轉(zhuǎn)角和最短時(shí)間分別為（）A. B. C. D. 【答案】BD【解析】劣弧弦長越短圓心角越小，時(shí)間就越短，由此可知最短弦長為板間距離d，根據(jù)得帶入數(shù)據(jù)得：半徑為10cm，作圖知偏轉(zhuǎn)角等于圓心角為，由周期公式帶入數(shù)據(jù)得經(jīng)歷時(shí)間為故AC錯(cuò)誤，BD正確。故選BD。12.如圖所示，在矩形區(qū)域MNPE中有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，從M點(diǎn)沿MN方向發(fā)射兩個(gè)粒子，兩粒子分別從P、Q射出。已知ME=PQ=QE，兩粒子（）A. 速率之比5：2B

13、. 速率之比為5：3C. 在磁場中運(yùn)動時(shí)間之比為53：90D. 在磁場中運(yùn)動時(shí)間之比為37 ：90【答案】AC【解析】AB設(shè)ME=PQ=QE=L，則由幾何關(guān)系可知從Q點(diǎn)射出的粒子的運(yùn)動半徑為r1=L從P點(diǎn)射出的粒子半徑滿足解得r2=2.5L根據(jù)可得則從P、Q射出的粒子的速率之比為5：2，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD由幾何關(guān)系可知，從PQ兩點(diǎn)射出的粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度分別為53和90，則根據(jù)可知在磁場中運(yùn)動時(shí)間之比為53：90，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。第II卷（非選擇題 共52分）二、實(shí)驗(yàn)題（滿分15分）13如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場重力不計(jì)、電荷量一定的帶電粒

14、子以速度v正對著圓心O射入磁場，若粒子射入、射出磁場點(diǎn)間的距離為R，則粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間為答案：【解析】粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，畫出軌跡，如圖所示：由幾何關(guān)系得，軌道半徑：根據(jù)牛頓第二定律，有：解得：聯(lián)立解得：故在磁場中的運(yùn)動時(shí)間：14帶正電粒子(不計(jì)重力)沿紙面豎直向下飛入某磁場區(qū)域，在豎直平面上運(yùn)動軌跡如圖，則該區(qū)域的磁場方向是（）【答案】水平向里【解析】粒子進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力方向水平向右，粒子帶正電，根據(jù)左手定則，可知磁場方向垂直紙面向里符合題意。三、解答題（滿分37分，其中15題11分，16題12分，17題14分，每小題需寫出必要的解題步驟，只有答案不得分）15如圖所示，

15、通電導(dǎo)線L垂直放于磁場中，導(dǎo)線長8 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值為2 T，導(dǎo)線所受的力為32 N，求導(dǎo)線中電流的大小【答案】2A【解析】由FBIL得 16.如圖，在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場；一段時(shí)間后，該粒子在OP邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出已知O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，N點(diǎn)在y軸上，OP與x軸的夾角為30，粒子進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)與離開磁場的出射點(diǎn)之間的距離為d，不計(jì)重力求（1）帶電粒子的比荷；（2）帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動至x軸的時(shí)間【答案】（1） （2）或【解析】（1）粒子從靜止被加速的過程，

16、根據(jù)動能定理得：，解得：根據(jù)題意，下圖為粒子的運(yùn)動軌跡，由幾何關(guān)系可知，該粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑為：粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，即：聯(lián)立方程得：（2）根據(jù)題意，粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡為四分之一圓周，長度粒子射出磁場后到運(yùn)動至軸，運(yùn)動的軌跡長度粒子從射入磁場到運(yùn)動至軸過程中，一直勻速率運(yùn)動，則解得：或17.如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在空間，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.5 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源。現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量為m0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且