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第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．将通电直导线置于匀强磁场中，导线与磁场方向垂直．若仅将导线中的电流增大为原来的3倍，则导线受到的安培力的大小（　　）
A．减小为原来的 B．保持不变 C．增大为原来的3倍 D．增大为原来的9倍
2．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力方向向左的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住处于静止状态，a为垂直纸面放置的直导线的横截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有电流通过时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于a中电流方向、磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（ ）
A．电流垂直纸面向外时，FN1＜FN2，弹簧的伸长量减小
B．电流垂直纸面向外时，FN1＞FN2，弹簧的伸长量增大
C．电流垂直纸面向里时，FN1＞FN2，弹簧的伸长量减小
D．电流垂直纸面向里时，FN1＜FN2，弹簧的伸长量增大
4．真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为＋q的粒子（不计重力）从MN边界某处射入磁场，刚好没有从PQ边界射出磁场，再从MN边界射出磁场时与MN夹角为30°，则（　　）
A．粒子进入磁场时速度方向与MN边界的夹角为60°
B．粒子在磁场中运动的时间为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．粒子射入磁场时的速度大小为
5．如图所示是电视显像管原理示意图(俯视图)，电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，下列说法正确的是( )
A．电子经过磁场时速度增大
B．欲使电子束打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向应垂直纸面向里
C．欲使电子束打在荧光屏上的位置由A点调整到B点，应调节偏转线圈中的电流使磁场增强
D．若电子束离开电子枪的速度减小，则原先打在B点的电子束有可能打在A点
6．如图所示，两倾角为的光滑平行导轨间距可调，质量为m的导体棒垂直放在导轨上，整个空间存在垂直导体棒的匀强磁场，现在导体棒中通由a到b的恒定电流，使导体棒始终保持静止，已知磁感应强度大小为B，电流为I，重力加速度为g，忽略一切摩擦。则下列说法正确的是（　　）
A．若磁场方向竖直向上，则两导轨间距为
B．若磁场方向垂直斜面向上，则两导轨间距为
C．若磁场方向水平向左，则两导轨间距为
D．若磁场方向水平向右，则两导轨间距为
7．如图所示，直角三角形ACD区域内存在垂直纸面向外的有界的匀强磁场，磁感应强度大小为B，直角三角形ACD的直角边AC长为x、直角边CD长为y（且x＞y），一带正电的粒子以速度v从A点沿AC方向垂直磁场方向射入磁场区域，然后从D点射出。已知从A点到D点运动的圆弧长为L，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子在磁场中运动的时间等于
B．粒子在磁场中运动的轨道半径为
C．粒子射入匀强磁场后在磁场中运动时的动能不变
D．若x＜y，粒子从A点沿AC方向垂直磁场方向射入磁场，也可以从D点射出
二、多选题
8．如图所示，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是（　　）
A． B．
C． D．
9．带电油滴以水平速度垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为，磁感应强度为，重力加速度为，则下列说法正确的是（　　）
A．油滴必带正电荷，电荷量为
B．油滴必带正电荷，比荷
C．油滴必带负电荷，电荷量为
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足
10．如图，一宽度为0.2m的绝缘导轨与水平面成37°角固定放置，导轨区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0T。将一根质量为0.3kg的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与外接电源相连，已知电源为5.0A时导体棒的处于静止状态，棒与导轨之间的最大静摩擦力为1.5N，，下列说法正确的是（　　）
A．此时导体棒受到导轨的支持力大小为3.6N
B．若增大电流，导轨对金属棒的支持力减小
C．此时导轨对金属棒的摩擦力大小为0.2N，方向平行导轨向上
D．若减小磁感应强度，导轨对金属棒的摩擦力先变小再变大
三、实验题
11．在教材图1.2 1演示实验中，改变磁铁方向即改变磁场方向，观察不同情况下电子偏转方向，并将实验结果记入表中。
磁场方向 电子运动方向 电子偏转方向
试用左手定则判定电子受到的洛伦兹力方向与实验结果的一致性。
12．某同学设计了一个利用电磁铁来探究安培力的实验，其原理如图所示。
（1）在U形铁芯上缠绕线圈，给线圈通电，为了使线圈产生的磁场对放置在铁芯中间的通电直导线产生图示的安培力F，则在U形铁芯上的线圈应怎样绕线？请在图中画出线圈绕线方式的示意图。( )
（2）如果要增大安培力，可采取的措施是 、 或 。
13．如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。
（1）完成下列主要实验步骤中的填空。
①按图接线。
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出 ，并用天平称出 。
④用米尺测量 。
（2）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B = 。
（3）判定磁感应强度方向的方法是：若 ，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
14．图中虚线框内存在一沿水平方向且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的磁场力，来测量磁场的磁感应强度大小。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的“U”形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长，E为直流电源，R为电阻箱，A为电流表，S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
（1）在图中画线连接成实验电路图 。
（2）完成下列主要实验步骤中的填空。
①按图接线。
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙的质量m1。
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ，然后读出 ，并用天平称出此时细沙的质量m2。
④用米尺测量D的底边长度L。
（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B= 。
《第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A D D D B C AD AB AC
1．C
【详解】根据F=BIL得，电力增大为原来的3倍，则安培力增大为原来的3倍．故C正确，A、B、D错误．
故选C
2．A
【详解】A． 由左手定则可判断安培力方向水平向左，A正确；
B．由左手定则可判断安培力方向水平向右，B错误；
C．磁场方向与电流的方向平行，安培力为0，C错误；
D．由左手定则可判断安培力方向垂直纸面向里，D错误。
故选A。
3．D
【详解】设斜面倾角为，导线中无电流时
如果电流垂直纸面向外时，磁体对导线的作用力方向斜向左下方，由牛顿第三定律可知，磁体受到导线的作用方向斜向右上方，此力分解为平行斜面向上和垂直斜面向上，所以有
此时弹簧弹力变小，弹簧的伸长量减小；
如果电流垂直纸面向里时，磁体对导线的作用力方向斜向右上方，由牛顿第三定律可知，磁体受到导线的作用方向斜向左下方，此力分解为平行斜面向下和垂直斜面向下，所以有
此时弹簧弹力变大，弹簧的伸长量增大；
故选D。
4．D
【详解】ABC．轨迹如图所示
根据对称，粒子进入磁场时速度方向与MN边界的夹角为30°，则转过的圆心角为
粒子在磁场中运动周期为
则运动的时间为
ABC错误；
D．设轨迹半径为r
解得
根据
解得
D正确。
故选D。
5．D
【详解】A.电子经过磁场发生偏转时，洛伦兹力方向与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，所以电子的速度大小不变，A错误；
B.根据左手定则，欲使电子束打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向应垂直纸面向外，B错误；
C.欲使电子束打在荧光屏上的位置由A点调整到B点，应减小电子的偏转程度，则应减小磁感应强度大小，故应调节偏转线圈中的电流使磁场减弱，C错误；
D.若电子束离开电子枪的速度减小，由可知，半径减小，偏转程度增大，原先打在B点的电子束有可能打在A点，D正确；
6．B
【详解】A．若磁场方向竖直向上，对导体棒受力分析如图所示
由力的平衡条件得
解得
A错误；
B．若磁场方向垂直斜面向上，安培力沿导轨向上，则由力的平衡条件得
解得
B正确；
C．若磁场方向水平向左，安培力竖直向上，则由力的平衡条件得
解得
C错误；
D．若场方向水平向右，安培力竖直向下，不可能平衡，D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．粒子在磁场中运动的时间等于
故A错误；
B．粒子的运动轨迹如图1所示，设半径为r，由几何关系得
则有
解得
故B错误；
C．粒子在磁场中运动时，只受洛伦兹力，由于洛伦兹力不做功，则粒子射入匀强磁场后在磁场中运动时的动能不变，故C正确；
D．若x＜y，粒子从A点沿AC方向垂直磁场方向射入磁场，粒子在磁场中运动的最大速度对应的轨迹如图2所示，如果速度增大，粒子则从CD边射出，则粒子不可能从D点射出，故D错误。
故选C。
8．AD
【详解】AD．根据左手定则，可知AD是正确的；
B．根据左手定则，电流受磁场力应是向左的，B错误；
C．根据左手定则，电流受力应向下，C错误。
故选AD。
9．AB
【详解】由题可知，带电油滴以水平速度垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，带电油滴处于平衡状态，在磁场中油滴受竖直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力，即
故根据左手定则可知，带点油滴带正电，电荷量为
比荷为
故选AB。
10．AC
【详解】根据题意，对导体棒受力分析，由左手定则可知，安培力水平向右，大小为
由于
可知，此时导轨对金属棒的摩擦力方向平行导轨向上，如图所示
AB．由平衡条件有
若增大电流，变大，则导轨对金属棒的支持力也增大，故A正确，B错误；
CD．由平衡条件有
解得此时导轨对金属棒的摩擦力大小为
方向平行导轨向上；若减小磁感应强度，减小，则增大，故C正确，D错误。
故选AC。
11． 向下 向上
【详解】[1]由图可知，电子束是向下偏转的。图中的磁场方向垂直于纸面向里，电子在磁场中的受力方向与同方向运动的正电荷的受力方向相反，用左手定则判定的电子受到的洛伦兹力的方向与实验结果是一致的。
[2]由图可知，电子束是向上偏转的。图中的磁场方向垂直于纸面向外，电子在磁场中的受力方向与同方向运动的正电荷的受力方向相反，用左手定则判定的电子受到的洛伦兹力的方向与实验结果是一致的。
12． 增大电流I1 增大电流I2 增加铁芯上绕线的匝数
【详解】（1）[1]根据左手定则可知，要使通电直导线中产生图示的安培力，则磁场方向向上，即U形铁芯下端为N极，上端为S极，故绕线方式如图所示
（2）[2][3][4]根据
可知，如果要增大安培力，可采取的措施是增大电流I1、增大电流I2或增加铁芯上绕线的匝数。
13． 电流表的示数I 此时细沙的质量m2 D的底边长度l m2 > m1
【详解】（1）③[1]闭合开关后，D受重力G1= m1g、细线拉力T和安培力作用，处于平衡状态。读出电流表的示数I。
[2]并用天平称出此时细沙的质量m2。
[3]用米尺测出D的底边长度l，可列式求磁感应强度B的大小。
（2）[4]根据平衡条件，有
│m2 - m1│g = IlB
解得
B =
（3）[5]若m2 > m1，则D受到的向上的拉力大于重力，所以安培力的方向向下，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外；若m2 < m1，则D受到的向上的拉力小于重力，所以安培力的方向向上，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向里。
14． 重新处于平衡状态 电流表的示数I
【详解】（1）[1]连接完成的实验电路图如图所示
（2）[2][3]本题考查了磁场力作用下物体的平衡，利用平衡条件求解磁感应强度，故应使D重新处于平衡状态；两次细沙的重力之差与D的底边所受磁场力大小相等，磁场力与电流大小有关，故还需读出电流表的示数I。
（3）[4]两次细沙的重力之差与D的底边所受磁场力相等，即
所以磁感应强度

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