高考物理備考一輪復(fù)習(xí)卷-安培力與洛倫茲力

高中物理備考一輪復(fù)習(xí)卷---安培力與洛倫茲力一、單選題（共7題）1．如圖所示，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。一電荷量為q（q>0）、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為，已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°，若帶電粒子速率不變，磁場(chǎng)方向改為垂直紙面向里，帶電粒子從磁場(chǎng)射出時(shí)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向的夾角為（）A．30° B．45° C．60° D．120°2．圖所示，直線OM上方存在著垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（未畫出），一電子從O點(diǎn)垂直O(jiān)M射入磁場(chǎng)，經(jīng)過時(shí)間t0從O點(diǎn)右側(cè)某位置射出磁場(chǎng)．現(xiàn)使電子從O點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng)，速度方向與OM成150°角，則（）A．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間為t0B．磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，電子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間為t0C．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間為t0D．磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，電子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間為t03．如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場(chǎng)（環(huán)形區(qū)域的寬度非常?。┵|(zhì)量為、電荷量為的粒子可在環(huán)中做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)。、為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來(lái)電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過板準(zhǔn)備進(jìn)入之間時(shí)，板電勢(shì)升高為，板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場(chǎng)中得到加速。每當(dāng)粒子離開板時(shí)，板電勢(shì)又降為零。粒子在電場(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場(chǎng)中繞行半徑不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于）下列說法正確的是（）A．粒子從板小孔處由靜止開始在電場(chǎng)力作用下加速，繞行圈后回到板時(shí)獲得的總動(dòng)能為B．粒子在繞行的整個(gè)過程中，每一圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變C．為使粒子始終保持在半徑為的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小必須周期性遞減D．粒子從板小孔處由靜止開始在電場(chǎng)力作用下加速，繞行第圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為4．如圖所示為回旋加速器的示意圖．兩個(gè)靠得很近的D形金屬盒處在與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一質(zhì)子從加速器的A處開始加速。已知D形盒的半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交變電源的電壓為U、頻率為f，質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為q，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．質(zhì)子的最大速度不超過2πRfB．質(zhì)子的最大動(dòng)能為C．質(zhì)子的最大動(dòng)能與電壓U無(wú)關(guān)D．只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，回旋加速器仍可正常工作5．如圖所示，在軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，在平面內(nèi)，從原點(diǎn)處與軸正方向成角（），以速率發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子（重力不計(jì)），則下列說法正確的是（）

A．若一定，越大，則粒子離開磁場(chǎng)的位置距點(diǎn)越遠(yuǎn)B．若一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短C．若一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大D．若一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短6．質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)量為、電荷量為的正離子，離子產(chǎn)生出來(lái)時(shí)的速度很小，可以認(rèn)為是靜止的。離子產(chǎn)生出來(lái)后經(jīng)過電壓加速，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，沿著半圓周運(yùn)動(dòng)最后到達(dá)照相底片上，測(cè)得它在上的位置到入口處的距離為，若某離子通過上述裝置后，測(cè)得它在上的位置到入口處的距離大于，則說明（）A．離子的質(zhì)量一定變大 B．加速電壓一定變大C．磁感應(yīng)強(qiáng)度一定變大 D．離子所帶電荷量可能變小7．下列說法正確的是（）A．通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B．運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為0C．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與軌道半徑成正比D．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向一定與磁場(chǎng)方向垂直二、多選題（共5題）8．如圖所示，紙面內(nèi)半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域外存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，紙面內(nèi)的線段PA與圓形區(qū)域相切與A點(diǎn)，。若P點(diǎn)處有一粒子源沿PA方向射出不同速率的帶正電粒子（質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)重力），則能射入圓形區(qū)域內(nèi)部的粒子的速率可能為（）A． B． C． D．9．如圖所示為某一裝置的俯視圖，PQ、MN為水平放置且足夠長(zhǎng)的平行金屬薄板，兩板間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直薄板平面向里，金屬棒AB垂直放置在兩板上且與兩板接觸良好，其可以在垂直平行板方向以一定速度運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子以初速度v0水平向左射入兩板之間，若磁場(chǎng)足夠大，粒子的重力不計(jì)，則（）A．若金屬棒的向左運(yùn)動(dòng)速度也為v0，則帶電粒子一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．若金屬棒向右運(yùn)動(dòng)速度為v0，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?B，則帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng)C．若金屬棒未動(dòng)，帶電粒子的速度越大，轉(zhuǎn)過所用的時(shí)間越長(zhǎng)D．若金屬棒未動(dòng)，則帶電粒子從初始時(shí)到位移大小為時(shí)，所用的時(shí)間可能為10．如圖甲是一種利用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的粒子收集裝置原理圖。兩塊磁鐵前后平行垂直水平面放置，收集板位于兩塊磁鐵之間，平行于上下底面從高到低依次放置，所有收集板的右端在同一豎直面上，收集板長(zhǎng)度從高到低依次變大，因而左端位置不同。已知兩磁鐵之間的長(zhǎng)方體空間內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向如圖所示。一個(gè)粒子源被固定在底面上，粒子源豎直向上發(fā)射出質(zhì)量為、電荷量絕對(duì)值為、速率不同的粒子，這些粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力的作用下運(yùn)動(dòng)，并打到右側(cè)的多片收集板上（如圖乙中、、所示）。收集板剛好與粒子出射點(diǎn)在同一高度，粒子擊中收集板后有一定比例反彈，反彈前后粒子速度方向與收集板平面的夾角大小不變，反彈速度最大值為撞擊前速度的。重力及粒子間的相互作用忽略不計(jì)。則下列說法正確的是（）A．該粒子源發(fā)射的粒子帶負(fù)電B．該粒子源發(fā)射的粒子帶正電C．第一次打在收集板上的粒子，最終肯定全部被吸收D．若使，長(zhǎng)度超過長(zhǎng)度，可能使得板上收集不到任何粒子11．平行板電容器充電后斷開電源，一帶負(fù)電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）水平射入兩極板之間，落在下板的D點(diǎn)，如圖所示，設(shè)小球進(jìn)入平行板電容器的位置和射入速度均不變。下列說法正確的是（）

A．將下極板向下移動(dòng)小球可能飛出電容器B．將上極板向上移動(dòng)小球可能飛出電容器C．在極板間加入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)小球可能飛出電容器D．在極板向加入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)小球可能飛出電容器12．如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R、圓心位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在圓形磁場(chǎng)區(qū)域的左邊有一個(gè)寬度也為R且關(guān)于x軸對(duì)稱的粒子源，它能連續(xù)不斷地沿x軸正方向發(fā)射速度相同的帶正電粒子，已知粒子的質(zhì)量均為m、電荷量均為q，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用。若粒子均能夠從y軸上的P點(diǎn)離開磁場(chǎng)區(qū)域，則下列說法正確的是（）

A．磁場(chǎng)方向垂直xOy平面向外B．粒子的速度大小為C．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大時(shí)間差為D．粒子從P點(diǎn)離開磁場(chǎng)時(shí)與x軸正方向的夾角的范圍為解答題（共4題）13．霍爾元件是一種重要的磁傳感器，可用在多種自動(dòng)控制系統(tǒng)中。長(zhǎng)方體半導(dǎo)體材料厚為a、寬為b、長(zhǎng)為c，以長(zhǎng)方體三邊為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，如圖所示。半導(dǎo)體中有電荷量均為e的自由電子與空穴兩種載流子，空穴可看作帶正電荷的自由移動(dòng)粒子，單位體積內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目分別為n和p。當(dāng)半導(dǎo)體材料通有沿方向的恒定電流后，某時(shí)刻在半導(dǎo)體所在空間加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，沿方向，于是在z方向上很快建立穩(wěn)定電場(chǎng)，稱其為霍爾電場(chǎng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，沿方向。（1）判斷剛加磁場(chǎng)瞬間自由電子受到的洛倫茲力方向；（2）若自由電子定向移動(dòng)在沿方向上形成的電流為，求單個(gè)自由電子由于定向移動(dòng)在z方向上受到洛倫茲力和霍爾電場(chǎng)力的合力大??；（3）霍爾電場(chǎng)建立后，自由電子與空穴在z方向定向移動(dòng)的速率介別為、，求時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到半導(dǎo)體z方向的上表面的自由電子數(shù)與空穴數(shù)，并說明兩種載流子在z方向上形成的電流應(yīng)滿足的條件。14．如圖所示，在直角坐標(biāo)系中，第Ⅰ象限部分區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為，第Ⅱ象限內(nèi)分布著方向沿軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。初速度為零、帶電量為、質(zhì)量為的離子經(jīng)過電壓為的電場(chǎng)加速后，從上的A點(diǎn)垂直軸進(jìn)入第一象限，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過軸上的點(diǎn)且垂直軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中軸上的點(diǎn)，速度與軸負(fù)向夾角為。已知，。（忽略重力影響）（1）求射入磁場(chǎng)時(shí)的速度。（2）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。（3）實(shí)際科學(xué)研究中，要考慮磁場(chǎng)的占地面積。若仍滿足上述粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)置一個(gè)矩形磁場(chǎng)，則矩形磁場(chǎng)的最小面積為多少？15．如圖所示，空間有一直角坐標(biāo)系，其第Ⅰ象限存在沿y軸正方向的電場(chǎng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)電場(chǎng)、第Ⅳ象限內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。有一帶負(fù)電粒子從y軸上的P點(diǎn)（）以某一初速度平行于x軸正方向射出，已知帶電粒子質(zhì)量，電荷量。在x軸下方有一平行于y軸的擋板（足夠長(zhǎng)），M點(diǎn)處于x軸上，其坐標(biāo)為，不計(jì)帶電粒子的重力和電場(chǎng)和磁場(chǎng)的邊界效應(yīng)。求：（1）帶電粒子第一次經(jīng)過x軸的坐標(biāo)；（2）帶電粒子從P點(diǎn)出發(fā)到返回y軸所需的時(shí)間t；（3）若第Ⅰ象限的電場(chǎng)強(qiáng)度E受控于帶電粒子從P點(diǎn)發(fā)射的初速度，即始終有：（磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變），要使帶電粒子能擊中擋板左側(cè)，求出粒子發(fā)射初速度的范圍。

16．如圖所示，在xOy坐標(biāo)系中的第一象限內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第二象限內(nèi)存在可調(diào)節(jié)的垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。一粒子源固定在x軸上M（L，0）點(diǎn)，沿y軸正方向釋放出速度大小均為v0的電子，電子經(jīng)電場(chǎng)后恰好從y軸上的N點(diǎn)進(jìn)入第二象限。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量的絕對(duì)值為e，電場(chǎng)強(qiáng)度，不考慮電子的重力和電子間的相互作用，求：（1）ON的距離；（2）若第二象限充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，要使電子從x＝－2L處射出第二象限，則所加磁場(chǎng)的大小和方向；（3）若第二象限內(nèi)的磁場(chǎng)是一