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磁場區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強度大小為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的方向射入磁場區(qū)域，射入點與ab的距離為，已知粒子射出磁場與射入磁場時運動方向間的夾角為60°，若帶電粒子速率不變，磁場方向改為垂直紙面向里，帶電粒子從磁場射出時與射入磁場時運動方向的夾角為（）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磁場（未畫出），一電子從O點垂直O(jiān)M射入磁場，經(jīng)過時間t0從O點右側(cè)某位置射出磁場．現(xiàn)使電子從O點向左上方射入磁場，速度方向與OM成150°角，則（）A．磁場方向垂直紙面向里，電子在磁場中經(jīng)歷的時間為t0B．磁場方向垂直紙面向外，電子在磁場中經(jīng)歷的時間為t0C．磁場方向垂直紙面向里，電子在磁場中經(jīng)歷的時間為t0D．磁場方向垂直紙面向外，電子在磁場中經(jīng)歷的時間為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)強度大小可調(diào)的均勻磁場（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動。、為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過板準(zhǔn)備進入之間時，板電勢升高為，板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開板時，板電勢又降為零。粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑不變。（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力作用下加速，繞行圈后回到板時獲得的總動能為B．粒子在繞行的整個過程中，每一圈的運動時間不變C．為使粒子始終保持在半徑為的圓軌道上運動，磁場的磁感應(yīng)強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力作用下加速，繞行第圈時的磁感應(yīng)強度為4．如圖所示為回旋加速器的示意圖．兩個靠得很近的D形金屬盒處在與盒面垂直的勻強磁場中，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，磁場的磁感應(yīng)強度為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，下列說法錯誤的是（）A．質(zhì)子的最大速度不超過2πRfB．質(zhì)子的最大動能為C．質(zhì)子的最大動能與電壓U無關(guān)D．只增大磁感應(yīng)強度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磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為，在平面內(nèi)，從原點處與軸正方向成角（），以速率發(fā)射一個帶正電的粒子（重力不計），則下列說法正確的是（）

A．若一定，越大，則粒子離開磁場的位置距點越遠(yuǎn)B．若一定，越大，則粒子在磁場中運動的時間越短C．若一定，越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大D．若一定，越大，則粒子在磁場中運動的時間越短6．質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(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)生一個質(zhì)量為、電荷量為的正離子，離子產(chǎn)生出來時的速度很小，可以認(rèn)為是靜止的。離子產(chǎn)生出來后經(jīng)過電壓加速，進入磁感應(yīng)強度為的勻強磁場，沿著半圓周運動最后到達(dá)照相底片上，測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)線在勻強磁場中一定受到安培力的作用B．運動電荷在某處不受洛倫茲力，則該處的磁感應(yīng)強度一定為0C．帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的周期與軌道半徑成正比D．通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向一定與磁場方向垂直二、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)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，紙面內(nèi)的線段PA與圓形區(qū)域相切與A點，。若P點處有一粒子源沿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的平行金屬薄板，兩板間有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，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動?，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，若磁場足夠大，粒子的重力不計，則（）A．若金屬棒的向左運動速度也為v0，則帶電粒子一定做勻速直線運動B．若金屬棒向右運動速度為v0，磁感應(yīng)強度變?yōu)?B，則帶電粒子做曲線運動C．若金屬棒未動，帶電粒子的速度越大，轉(zhuǎn)過所用的時間越長D．若金屬棒未動，則帶電粒子從初始時到位移大小為時，所用的時間可能為10．如圖甲是一種利用磁場偏轉(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方體空間內(nèi)存在水平方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為，方向如圖所示。一個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、電荷量絕對值為、速率不同的粒子，這些粒子進入磁場后，在洛倫茲力的作用下運動，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。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，長度超過長度，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）水平射入兩極板之間，落在下板的D點，如圖所示，設(shè)小球進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．將下極板向下移動小球可能飛出電容器B．將上極板向上移動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磁場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磁場小球可能飛出電容器12．如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個半徑為R、圓心位于坐標(biāo)原點O的圓形磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度大小為B，在圓形磁場區(qū)域的左邊有一個寬度也為R且關(guān)于x軸對稱的粒子源，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點離開磁場區(qū)域，則下列說法正確的是（）

A．磁場方向垂直xOy平面向外B．粒子的速度大小為C．粒子在磁場中運動的最大時間差為D．粒子從P點離開磁場時與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，可用在多種自動控制系統(tǒng)中。長方體半導(dǎo)體材料厚為a、寬為b、長為c，以長方體三邊為坐標(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，某時刻在半導(dǎo)體所在空間加一勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B，沿方向，于是在z方向上很快建立穩(wěn)定電場，稱其為霍爾電場，已知電場強度大小為E，沿方向。（1）判斷剛加磁場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在沿方向上形成的電流為，求單個自由電子由于定向移動在z方向上受到洛倫茲力和霍爾電場力的合力大小；（3）霍爾電場建立后，自由電子與空穴在z方向定向移動的速率介別為、，求時間內(nèi)運動到半導(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磁場，磁感強度為，第Ⅱ象限內(nèi)分布著方向沿軸負(fù)方向的勻強電場。初速度為零、帶電量為、質(zhì)量為的離子經(jīng)過電壓為的電場加速后，從上的A點垂直軸進入第一象限，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后過軸上的點且垂直軸進入電場區(qū)域，在電場中偏轉(zhuǎn)并擊中軸上的點，速度與軸負(fù)向夾角為。已知，。（忽略重力影響）（1）求射入磁場時的速度。（2）求電場強度的大小。（3）實際科學(xué)研究中，要考慮磁場的占地面積。若仍滿足上述粒子的運動軌跡，設(shè)置一個矩形磁場，則矩形磁場的最小面積為多少？15．如圖所示，空間有一直角坐標(biāo)系，其第Ⅰ象限存在沿y軸正方向的電場強度為的勻強電場、第Ⅳ象限內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度。有一帶負(fù)電粒子從y軸上的P點（）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），M點處于x軸上，其坐標(biāo)為，不計帶電粒子的重力和電場和磁場的邊界效應(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點出發(fā)到返回y軸所需的時間t；（3）若第Ⅰ象限的電場強度E受控于帶電粒子從P點發(fā)射的初速度，即始終有：（磁感應(yīng)強度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軸正方向的勻強電場，第二象限內(nèi)存在可調(diào)節(jié)的垂直于紙面的勻強磁場（圖中未畫出）。一粒子源固定在x軸上M（L，0）點，沿y軸正方向釋放出速度大小均為v0的電子，電子經(jīng)電場后恰好從y軸上的N點進入第二象限。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量的絕對值為e，電場強度，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磁場，要使電子從x＝－2L處射出第二象限，則所加磁場的大小和方向；（3）若第二象限內(nèi)的磁場是一