人教版高中物理舉一反三-選擇性必修二1.5.1安培力和洛倫茲力本章測試A（（解析版））

安培力和洛倫茲力本章測試A解析版一、單選題1．下列說法中正確的是（）A．由可知，磁感應(yīng)強度B與一小段通電直導線受到的磁場力成正比B．一小段通電導線所受磁場力的方向就是磁場方向C．一小段通電導線在某處不受磁場力，該處磁感應(yīng)強度一定為零D．一小段通電導線在某處不受磁場力，該導線可能與磁感線平行【答案】D【詳解】A．磁感應(yīng)強度的大小是由磁場本身性質(zhì)所決定的，與通電導線在磁場中受力的大小無關(guān)，故A錯誤；B．通電導線在磁場中某處受到的磁場力方向與該處磁場方向相互垂直，故B錯誤；CD．當通電導線中的電流方向與磁場方向相互平行時，通電導線受到的磁場力為零，所以在不知道通電導線的放置方式時，如果通電導線在某處不受磁場力時，該處的磁場可能為零，也可能導線與該處的磁感線平行，故C錯誤，D正確。故選D。2．如圖所示，四根通有大小相等且為恒定電流的長直導線垂直穿過xoy平面，1、2、3、4直導線與xoy平面的交點成邊長為2a的正方形且關(guān)于x軸和y軸對稱，各導線中電流方向已標出，已知通電無限長直導線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小與到直導線距離成反比，設(shè)1導線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B0，下列說法正確的是（）A．4根直導線在O點的磁感應(yīng)強度大小為0B．直導線1、2之間的相互作用力為吸引力C．直導線1、2在O點的合磁場的磁感應(yīng)強度大小為2B0D．直導線2受到直導線1、3、4的作用力合力方向指向O點【答案】A【詳解】AC．根據(jù)安培定則判斷四根導線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向分別為：1導線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為O4方向；3導線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為O2方向；同理，2導線產(chǎn)生的方向為O3方向，4導線產(chǎn)生的方向為O1方向；則根據(jù)平行四邊形定則進行合成可知，四根導線同時存在時O點的磁感應(yīng)強度大小為0，直導線1、2在O點的合磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0，故A正確，C錯誤。B．直導線1、2電流方向相反，根據(jù)平行通電導線作用規(guī)律，直導線1、2之間的相互作用力為排斥力，故B錯誤；D．無限長直導線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小與到直導線距離成反比，即，1導線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B0，則1、3在2的磁感應(yīng)強度為，方向分別沿著23和12方向；故1、3在2的磁感應(yīng)強度合成為沿13方向；直導線4在2的磁感應(yīng)強度為，方向沿31方向，直導線1、3、4在2處的合磁場為，方向沿13方向，則由左手定則，直導線2受到直導線1、3、4的作用力合力方向沿著42方向，不指向O點，故D錯誤；故選A。3．如圖所示，一束混合粒子流從一發(fā)射源射進磁場，分離為1、2、3三束粒子流，則下列選項正確的是（）

A．1帶負電 B．2不帶電 C．3帶正電 D．條件不足【答案】B【詳解】根據(jù)左手定則，帶正電的粒子向左偏，即粒子1帶正電；不偏轉(zhuǎn)說明不帶電，即粒子2不帶電；帶負電的粒子向右偏，即粒子3帶負電。故選B。4．如圖所示，質(zhì)量為m、長為l的直導線用兩絕緣細線懸掛于O、O?，并處于勻強磁場中。當導線中通以沿x軸正方向的電流I，且導線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ。下列說法正確的是（）

A．磁場方向可能沿z軸正方向B．磁場方向可能沿y軸正方向C．磁場方向可能沿懸線向上方向D．磁場方向可能沿垂直懸線向上方向【答案】B【詳解】A．根據(jù)左手定則，若磁場z軸正方向，通電導線受安培力沿y軸負方向，向y軸負方向偏轉(zhuǎn)，A錯誤；B．根據(jù)左手定則，若磁場沿y軸正方向，通電導線受安培力沿z軸正方向，若重力與安培力平衡，繩子無拉力，可保持靜止，B正確；C．根據(jù)左手定則，若磁場沿懸線向上方向，通電導線受安培力從左向右看方向垂直細繩和導線向左下，不可能靜止在如圖所示位置，C錯誤；D．根據(jù)左手定則，若磁場沿垂直懸線向上方向，通電導線受安培力沿繩向上，不可能靜止在如圖所示位置，D錯誤。故選B。5．如圖表示，在磁感強度為的水平勻強磁場中，有一足夠長的絕緣細棒在豎直面內(nèi)垂直磁場方向放置，細棒與水平面夾角為。一質(zhì)量為、帶電荷為的圓環(huán)套在棒上，圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為，且?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中圓環(huán)的最大速率為（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】由于，所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑，設(shè)當環(huán)A的速度達到最大值vm時，環(huán)受桿的彈力為N，方向垂直于桿向下，摩擦力為f=N此時應(yīng)有a=0，即解得故選C。6．一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場。粒子的一段徑跡如圖所示。徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧。由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的動能逐漸減?。◣щ姾闪坎蛔儯?。從圖中情況可以確定（）A．粒子從到運動，帶正電 B．粒子從到運動，帶正電C．粒子從到運動，帶負電 D．粒子從到運動，帶負電【答案】D【詳解】根據(jù)洛倫茲充當向心力有可得根據(jù)題意，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的動能逐漸減?。◣щ姾闪坎蛔儯瑒t可知粒子的軌道半徑逐漸減小，因此粒子從運動到，結(jié)合根據(jù)左手定則可知，粒子帶負電。故選D。二、多選題7．如圖所示，邊長為的的正方形區(qū)域中存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一帶電粒子從邊的中點點以一定速度垂直于邊射入磁場，僅在洛倫茲力的作用下，正好從邊中點點射出磁場。忽略粒子受到的重力，下列說法中正確的是（）

A．該粒子帶正電B．洛倫茲力對粒子做正功C．粒子在磁場中做圓周運動的半徑為D．如果僅使該粒子射入磁場的速度增大，粒子做圓周運動的半徑也將變大【答案】AD【詳解】A．粒子垂直射入勻強磁場中，做勻速圓周運動，進入磁場時，速度向右，磁場垂直紙面向里，洛倫茲力向上，故粒子帶正電，故A正確；B．根據(jù)左手定則，洛倫茲力與速度垂直，一定不做功，故B錯誤；C．洛倫茲力提供向心力，指向圓心；粒子從邊的中點點以一定速度垂直于邊射入磁場，圓心在射線上；正好從邊中點點射出磁場，圓心在的連線的垂直平分線上，所以圓心在點，故半徑為，故C錯誤；D．根據(jù)牛頓第二定律，有解得速度越大，軌道半徑越大，故D正確。故選AD。8．一勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，半圓弧bc的半徑為R，ab、cd與直徑bc共線，ab間的距離等于圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為的粒子，在紙面內(nèi)從a點以大小不同的速率垂直于ab射入磁場。不計粒子重力及粒子之間的相互作用，，，下列說法正確的是（

）

A．若粒子運動軌跡經(jīng)過圓心O，則粒子射入磁場時的速率為B．若粒子運動軌跡經(jīng)過圓心O，則粒子在磁場中的運動時間為C．若粒子在磁場中的運動時間最短，則粒子射入磁場時的速率為D．若粒子在磁場中的運動時間最短，則粒子在磁場中的運動時間為【答案】ACD【詳解】AB．若粒子運動軌跡經(jīng)過圓心O，則粒子運動的軌跡如圖；由幾何關(guān)系解得根據(jù)可得由幾何關(guān)系可知粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為127°，則時間選項A正確，B錯誤；CD．當軌跡圓弧所對應(yīng)的弦與bc半圓形邊界相切時，軌跡圓弧所對應(yīng)的弦與ab的夾角最大，那么軌跡的圓心角θ最小，運動時間最短，其軌跡如圖所示，圓心恰好位于b點，此時r＇=R則由解得此時粒子在磁場中的運動時間為故CD正確。故選ACD。9．磁場中的四種儀器如圖所示，則下列說法中正確的有（）

A．甲中回旋加速器加速帶電粒子的最大速度與回旋加速器的半徑有關(guān)，與加速電壓無關(guān)B．乙中不改變質(zhì)譜儀各區(qū)域的電場磁場時擊中照相底片同一位置的粒子比荷相同C．丙中自由電荷為負電荷的霍爾元件通上如圖所示電流和加上如圖所示磁場時，M側(cè)帶負電荷D．丁中的電磁流量計加上如圖所示磁場，則N側(cè)電勢高，離子的流量與a、b無關(guān)【答案】ABD【詳解】A．甲中回旋加速器中帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，射出回旋加速器時有可得則帶電粒子的最大速度與回旋加速器的半徑有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故A正確；B．乙中在加速電場有在速度選擇器中有在偏轉(zhuǎn)磁場中有解得即不改變質(zhì)譜儀各區(qū)域的電場磁場時擊中照相底片同一位置的粒子比荷相同，故B正確；C．丙中自由電荷為負電荷，由左手定則可知，負電荷向N側(cè)偏轉(zhuǎn)，則N側(cè)帶負電荷，故C錯誤；D．丁中由左手定則可知，帶正電的粒子向N板偏轉(zhuǎn)，帶負電的粒子向M板偏轉(zhuǎn)，則N側(cè)電勢高，經(jīng)過電磁流量計的帶電粒子受到洛倫茲力的作用會向前后兩個金屬側(cè)面偏轉(zhuǎn)，在前后兩個側(cè)面之間產(chǎn)生電場，當帶電粒子受到的電場力與洛倫茲力相等時流量Q恒定流量即離子的流量與a、b無關(guān)，故D正確。故選ABD。10．為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在充滿污水的排污管末端安裝了一電磁流量計，如圖甲所示，流量計管道和排污管的內(nèi)徑分別為和。電磁流量計的測量原理如圖乙所示，在非磁性材料做成的圓管道處加一磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場區(qū)域，當管道中的污水流過此磁場區(qū)域時，測出管壁上下M、N兩點的電勢差U，就可知道管中污水的流量?，F(xiàn)通過流量計測得的該廠的排污流量為，已知該流量計能夠測量的流經(jīng)其內(nèi)部的液體的最大速度為。則（）A．M點的電勢一定低于N點的電勢 B．該廠排污管內(nèi)污水的速度約為C．電勢差U與磁感應(yīng)強度B的比值約為 D．該電磁流量計能夠測量的最大流量約為【答案】CD【詳解】A．根據(jù)左手定則可知，正電荷進入磁場區(qū)域時會向上偏轉(zhuǎn)，負電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以M點的電勢一定高于N點的電勢，故A錯誤；B．流量計測得排污量為85m3/h，流量計半徑為r=5cm=0.05m，排污管的半徑R=10cm=0.1m，則可得故B錯誤；C．流量計內(nèi)污水的速度約為v1=0.75m/s×4=3m/s，當粒子在電磁流量計中受力平衡時，有可知故C正確；D．當流量最大時，最大速度為，有所以最大流量為故D正確。故選CD。三、實驗題11．磁體和電流之間、磁體和運動電荷之間、電流和電流之間都可通過磁場而相互作用，此現(xiàn)象可通過以下實驗證明：（1）如圖（a）所示，在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實驗時，為使實驗方便效果明顯，通電導線應(yīng)平行于南北方向，位于小磁針上方，此時從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是（填“順時針”或“逆時針”）。（2）如圖（b）所示是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線，要使熒光屏上的亮線向下（z軸負方向）偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是。（填選項代號）A．加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向（3）如圖（c）所示，兩條平行直導線，當通以相同方向的電流時，它們相互（填“排斥”或“吸引”），當通以相反方向的電流時，它們相互（填“排斥”或“吸引”）?！敬鸢浮磕鏁r針B吸引排斥【詳解】（1）[1]根據(jù)右手螺旋定則可知，通電導線在小磁針所在處產(chǎn)生的磁場的方向垂直紙面向里，所以小磁針N極應(yīng)向里轉(zhuǎn)動，故從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是逆時針方向。（2）[2]AB．電子向z軸負方向偏轉(zhuǎn)，說明受到沿z軸負方向的作用力，根據(jù)左手定則可知，需要加一沿y軸正方向的磁場，故A錯誤，B正確；C．若加一沿z軸負方向的電場，電子將受到沿z軸正方向的電場力，電子將向z軸正方向偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；D．加一沿y軸正方向電場，電子將受到沿y軸負方向的電場力，電子將向y軸負方向偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。故選B。（3）[3]根據(jù)右手螺旋定則可知，左側(cè)導線在右側(cè)導線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則可知，右側(cè)導線所受安培力的方向水平向左；同理右側(cè)導線在左側(cè)導線所在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里，左側(cè)導線所受安培力的方向水平向右，所以兩條平行直導線，當通以相同方向的電流時，它們相互吸引；[4]同理可知，若兩條平行直導線，當通以相反方向的電流時，右側(cè)導線所受安培力的方向水平向右，左側(cè)導線所受安培力的方向水平向左，故兩導線相互排斥。12．霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一、如圖所示，在一矩形半導體薄片的P、Q間通入電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù)。

（1）若該半導體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導電，電流與磁場方向如上圖所示，該同學用電壓表測量UH時，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與（選填“M”或“N”）端通過導線相連。（2）已知薄片厚度，該同學保持磁感應(yīng)強度不變，改變電流I的大小，測量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。3.06.09.012.015.018.01.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為×10-3V·m·A-1·T-1.（保留兩位有效數(shù)字）

【答案】M

1.5【詳解】（1）[1]通過矩形半導體薄片中的電流由P向Q，根據(jù)左手定則可知帶正電粒子受到的洛倫茲力由N端指向M端，即帶正電粒子向M端偏轉(zhuǎn)，所以M端聚集正電荷，M端電勢高于N端，故電壓表的“+”接線柱應(yīng)接M端。（2）[2][3]由可得霍爾系數(shù)由圖線可得斜率故四、解答題13．一個質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的點以速度v，沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強磁場中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。求：（1）勻強磁場的磁感應(yīng)強度B。（2）射出點的坐標。

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）由幾何關(guān)系得粒子做圓周運動的半徑為由洛倫茲力提供向心力有解得（2）射出點的縱坐標為射出點的坐標為（0，）14．如圖所示的狹長區(qū)域