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第一章 安培力與洛倫茲力 單元測試-2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)
學(xué)校:___________姓名：___________班級(jí)：___________考號(hào)：___________
一、單選題
1．將通電直導(dǎo)線置于勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線與磁場方向垂直．若僅將導(dǎo)線中的電流增大為原來的3倍，則導(dǎo)線受到的安培力的大小（　　）
A．減小為原來的 B．保持不變 C．增大為原來的3倍 D．增大為原來的9倍
2．如圖所示，通電導(dǎo)線均置于勻強(qiáng)磁場中，其中導(dǎo)線受安培力方向向左的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住處于靜止?fàn)顟B(tài)，a為垂直紙面放置的直導(dǎo)線的橫截面，導(dǎo)線中無電流時(shí)磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于a中電流方向、磁鐵對(duì)斜面的壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是（ ）
A．電流垂直紙面向外時(shí)，F(xiàn)N1＜FN2，彈簧的伸長量減小
B．電流垂直紙面向外時(shí)，F(xiàn)N1＞FN2，彈簧的伸長量增大
C．電流垂直紙面向里時(shí)，F(xiàn)N1＞FN2，彈簧的伸長量減小
D．電流垂直紙面向里時(shí)，F(xiàn)N1＜FN2，彈簧的伸長量增大
4．真空區(qū)域有寬度為l、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向如圖所示，MN、PQ是磁場的邊界。質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子（不計(jì)重力）從MN邊界某處射入磁場，剛好沒有從PQ邊界射出磁場，再從MN邊界射出磁場時(shí)與MN夾角為30°，則（　　）
A．粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與MN邊界的夾角為60°
B．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
C．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
D．粒子射入磁場時(shí)的速度大小為
5．如圖所示是電視顯像管原理示意圖(俯視圖)，電流通過偏轉(zhuǎn)線圈，從而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，電子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場后運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不計(jì)電子的重力，下列說法正確的是( )
A．電子經(jīng)過磁場時(shí)速度增大
B．欲使電子束打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)垂直紙面向里
C．欲使電子束打在熒光屏上的位置由A點(diǎn)調(diào)整到B點(diǎn)，應(yīng)調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流使磁場增強(qiáng)
D．若電子束離開電子槍的速度減小，則原先打在B點(diǎn)的電子束有可能打在A點(diǎn)
6．如圖所示，兩傾角為的光滑平行導(dǎo)軌間距可調(diào)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，整個(gè)空間存在垂直導(dǎo)體棒的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)在導(dǎo)體棒中通由a到b的恒定電流，使導(dǎo)體棒始終保持靜止，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，電流為I，重力加速度為g，忽略一切摩擦。則下列說法正確的是（　　）
A．若磁場方向豎直向上，則兩導(dǎo)軌間距為
B．若磁場方向垂直斜面向上，則兩導(dǎo)軌間距為
C．若磁場方向水平向左，則兩導(dǎo)軌間距為
D．若磁場方向水平向右，則兩導(dǎo)軌間距為
7．如圖所示，直角三角形ACD區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的有界的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，直角三角形ACD的直角邊AC長為x、直角邊CD長為y（且x＞y），一帶正電的粒子以速度v從A點(diǎn)沿AC方向垂直磁場方向射入磁場區(qū)域，然后從D點(diǎn)射出。已知從A點(diǎn)到D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的圓弧長為L，不計(jì)粒子重力，則下列說法正確的是（　　）
A．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于
B．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為
C．粒子射入勻強(qiáng)磁場后在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能不變
D．若x＜y，粒子從A點(diǎn)沿AC方向垂直磁場方向射入磁場，也可以從D點(diǎn)射出
二、多選題
8．如圖所示，F(xiàn)是磁場對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的示意圖是（　　）
A． B．
C． D．
9．帶電油滴以水平速度垂直進(jìn)入磁場，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若油滴質(zhì)量為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，重力加速度為，則下列說法正確的是（　　）
A．油滴必帶正電荷，電荷量為
B．油滴必帶正電荷，比荷
C．油滴必帶負(fù)電荷，電荷量為
D．油滴帶什么電荷都可以，只要滿足
10．如圖，一寬度為0.2m的絕緣導(dǎo)軌與水平面成37°角固定放置，導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0T。將一根質(zhì)量為0.3kg的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與外接電源相連，已知電源為5.0A時(shí)導(dǎo)體棒的處于靜止?fàn)顟B(tài)，棒與導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦力為1.5N，，下列說法正確的是（　　）
A．此時(shí)導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌的支持力大小為3.6N
B．若增大電流，導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的支持力減小
C．此時(shí)導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的摩擦力大小為0.2N，方向平行導(dǎo)軌向上
D．若減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的摩擦力先變小再變大
三、實(shí)驗(yàn)題
11．在教材圖1.2 1演示實(shí)驗(yàn)中，改變磁鐵方向即改變磁場方向，觀察不同情況下電子偏轉(zhuǎn)方向，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入表中。
磁場方向 電子運(yùn)動(dòng)方向 電子偏轉(zhuǎn)方向
試用左手定則判定電子受到的洛倫茲力方向與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性。
12．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用電磁鐵來探究安培力的實(shí)驗(yàn)，其原理如圖所示。
（1）在U形鐵芯上纏繞線圈，給線圈通電，為了使線圈產(chǎn)生的磁場對(duì)放置在鐵芯中間的通電直導(dǎo)線產(chǎn)生圖示的安培力F，則在U形鐵芯上的線圈應(yīng)怎樣繞線？請(qǐng)?jiān)趫D中畫出線圈繞線方式的示意圖。( )
（2）如果要增大安培力，可采取的措施是 、 或 。
13．如圖所示，虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關(guān)，此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。
（1）完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空。
①按圖接線。
②保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)，然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m1。
③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D重新處于平衡狀態(tài)；然后讀出 ，并用天平稱出 。
④用米尺測量 。
（2）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B = 。
（3）判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。
14．圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的磁場力，來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的“U”形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長，E為直流電源，R為電阻箱，A為電流表，S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。
（1）在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖 。
（2）完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空。
①按圖接線。
②保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)，然后用天平稱出細(xì)沙的質(zhì)量m1。
③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D ，然后讀出 ，并用天平稱出此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2。
④用米尺測量D的底邊長度L。
（3）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B= 。
《第一章 安培力與洛倫茲力 單元測試-2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)》參考答案
題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A D D D B C AD AB AC
1．C
【詳解】根據(jù)F=BIL得，電力增大為原來的3倍，則安培力增大為原來的3倍．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
故選C
2．A
【詳解】A． 由左手定則可判斷安培力方向水平向左，A正確；
B．由左手定則可判斷安培力方向水平向右，B錯(cuò)誤；
C．磁場方向與電流的方向平行，安培力為0，C錯(cuò)誤；
D．由左手定則可判斷安培力方向垂直紙面向里，D錯(cuò)誤。
故選A。
3．D
【詳解】設(shè)斜面傾角為，導(dǎo)線中無電流時(shí)
如果電流垂直紙面向外時(shí)，磁體對(duì)導(dǎo)線的作用力方向斜向左下方，由牛頓第三定律可知，磁體受到導(dǎo)線的作用方向斜向右上方，此力分解為平行斜面向上和垂直斜面向上，所以有
此時(shí)彈簧彈力變小，彈簧的伸長量減小；
如果電流垂直紙面向里時(shí)，磁體對(duì)導(dǎo)線的作用力方向斜向右上方，由牛頓第三定律可知，磁體受到導(dǎo)線的作用方向斜向左下方，此力分解為平行斜面向下和垂直斜面向下，所以有
此時(shí)彈簧彈力變大，彈簧的伸長量增大；
故選D。
4．D
【詳解】ABC．軌跡如圖所示
根據(jù)對(duì)稱，粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與MN邊界的夾角為30°，則轉(zhuǎn)過的圓心角為
粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期為
則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
ABC錯(cuò)誤；
D．設(shè)軌跡半徑為r
解得
根據(jù)
解得
D正確。
故選D。
5．D
【詳解】A.電子經(jīng)過磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，洛倫茲力方向與速度方向垂直，洛倫茲力不做功，所以電子的速度大小不變，A錯(cuò)誤；
B.根據(jù)左手定則，欲使電子束打在熒光屏上的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)垂直紙面向外，B錯(cuò)誤；
C.欲使電子束打在熒光屏上的位置由A點(diǎn)調(diào)整到B點(diǎn)，應(yīng)減小電子的偏轉(zhuǎn)程度，則應(yīng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，故應(yīng)調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流使磁場減弱，C錯(cuò)誤；
D.若電子束離開電子槍的速度減小，由可知，半徑減小，偏轉(zhuǎn)程度增大，原先打在B點(diǎn)的電子束有可能打在A點(diǎn)，D正確；
6．B
【詳解】A．若磁場方向豎直向上，對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖所示
由力的平衡條件得
解得
A錯(cuò)誤；
B．若磁場方向垂直斜面向上，安培力沿導(dǎo)軌向上，則由力的平衡條件得
解得
B正確；
C．若磁場方向水平向左，安培力豎直向上，則由力的平衡條件得
解得
C錯(cuò)誤；
D．若場方向水平向右，安培力豎直向下，不可能平衡，D錯(cuò)誤。
故選B。
7．C
【詳解】A．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于
故A錯(cuò)誤；
B．粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，設(shè)半徑為r，由幾何關(guān)系得
則有
解得
故B錯(cuò)誤；
C．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受洛倫茲力，由于洛倫茲力不做功，則粒子射入勻強(qiáng)磁場后在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能不變，故C正確；
D．若x＜y，粒子從A點(diǎn)沿AC方向垂直磁場方向射入磁場，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最大速度對(duì)應(yīng)的軌跡如圖2所示，如果速度增大，粒子則從CD邊射出，則粒子不可能從D點(diǎn)射出，故D錯(cuò)誤。
故選C。
8．AD
【詳解】AD．根據(jù)左手定則，可知AD是正確的；
B．根據(jù)左手定則，電流受磁場力應(yīng)是向左的，B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)左手定則，電流受力應(yīng)向下，C錯(cuò)誤。
故選AD。
9．AB
【詳解】由題可知，帶電油滴以水平速度垂直進(jìn)入磁場，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，帶電油滴處于平衡狀態(tài)，在磁場中油滴受豎直向下的重力和豎直向上的洛倫茲力，即
故根據(jù)左手定則可知，帶點(diǎn)油滴帶正電，電荷量為
比荷為
故選AB。
10．AC
【詳解】根據(jù)題意，對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，由左手定則可知，安培力水平向右，大小為
由于
可知，此時(shí)導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的摩擦力方向平行導(dǎo)軌向上，如圖所示
AB．由平衡條件有
若增大電流，變大，則導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的支持力也增大，故A正確，B錯(cuò)誤；
CD．由平衡條件有
解得此時(shí)導(dǎo)軌對(duì)金屬棒的摩擦力大小為
方向平行導(dǎo)軌向上；若減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，減小，則增大，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選AC。
11． 向下 向上
【詳解】[1]由圖可知，電子束是向下偏轉(zhuǎn)的。圖中的磁場方向垂直于紙面向里，電子在磁場中的受力方向與同方向運(yùn)動(dòng)的正電荷的受力方向相反，用左手定則判定的電子受到的洛倫茲力的方向與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。
[2]由圖可知，電子束是向上偏轉(zhuǎn)的。圖中的磁場方向垂直于紙面向外，電子在磁場中的受力方向與同方向運(yùn)動(dòng)的正電荷的受力方向相反，用左手定則判定的電子受到的洛倫茲力的方向與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。
12． 增大電流I1 增大電流I2 增加鐵芯上繞線的匝數(shù)
【詳解】（1）[1]根據(jù)左手定則可知，要使通電直導(dǎo)線中產(chǎn)生圖示的安培力，則磁場方向向上，即U形鐵芯下端為N極，上端為S極，故繞線方式如圖所示
（2）[2][3][4]根據(jù)
可知，如果要增大安培力，可采取的措施是增大電流I1、增大電流I2或增加鐵芯上繞線的匝數(shù)。
13． 電流表的示數(shù)I 此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2 D的底邊長度l m2 > m1
【詳解】（1）③[1]閉合開關(guān)后，D受重力G1= m1g、細(xì)線拉力T和安培力作用，處于平衡狀態(tài)。讀出電流表的示數(shù)I。
[2]并用天平稱出此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2。
[3]用米尺測出D的底邊長度l，可列式求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。
（2）[4]根據(jù)平衡條件，有
│m2 - m1│g = IlB
解得
B =
（3）[5]若m2 > m1，則D受到的向上的拉力大于重力，所以安培力的方向向下，根據(jù)左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；若m2 < m1，則D受到的向上的拉力小于重力，所以安培力的方向向上，根據(jù)左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。
14． 重新處于平衡狀態(tài) 電流表的示數(shù)I
【詳解】（1）[1]連接完成的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示
（2）[2][3]本題考查了磁場力作用下物體的平衡，利用平衡條件求解磁感應(yīng)強(qiáng)度，故應(yīng)使D重新處于平衡狀態(tài)；兩次細(xì)沙的重力之差與D的底邊所受磁場力大小相等，磁場力與電流大小有關(guān)，故還需讀出電流表的示數(shù)I。
（3）[4]兩次細(xì)沙的重力之差與D的底邊所受磁場力相等，即
所以磁感應(yīng)強(qiáng)度

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