专题16 安培力和洛伦兹力-2021年高考真题物理分项汇编（新高考）

专题16 安培力与洛伦兹力 一．选择题 1. (2021新高考福建)一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示.一质子（ ）以速度 自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动.下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（所有粒子均不考虑重力的影响） A.以速度 的射入的正电子 B.以速度 射入的电子 C.以速度 射入的核 D.以速度 射入的a粒子 【参考答案】B 【解题思路】：根据题述，质子（ ）以速度 自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，可知质子所受的电场力和洛伦兹力平衡，即eE=ev0B。因此凡是满足速度v=E/B的才能够做匀速直线运动，所以选项B正确。 【温馨提示】：由于带电粒子所受的洛伦兹力与速度成正比且与速度方向垂直，所以凡是带电粒子在正交的匀强电场、匀强磁场中做直线运动，或不可忽略重力的带电小球在正交的匀强电场、匀强磁场中做直线运动，一定为匀速直线运动。 2（2021新高考北京卷）如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60(的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP = a。不计重力。根据上述信息可以得出 A．带电粒子在磁场中运动的轨迹方程 B．带电粒子在磁场中运动的速率 C．带电粒子在磁场中运动的时间 D．该匀强磁场的磁感应强度 【参考答案】A 【解题思路】根据题述，带电粒子在P点以与x轴正方向成60(的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场，可画出粒子运动轨迹，如图。由图中几何关系可知轨迹是以y=atan30°为圆心，r=a/cos30°为半径的圆，所以可以得出带电粒子在磁场中运动的轨迹方程。由r=mv/qB，由于不知磁感应强度B，所以不能得出带电粒子在磁场中运动的速率v，不能得出带电粒子在磁场中运动的时间，不能得出该匀强磁场的磁感应强度，选项BCD错误。 3. （2021高考新课程湖北卷）一电中性微粒静止在垂直纸面向里的匀强磁场中，在某一时刻突然分裂成a、b和c三个微粒，a和b在磁场中做半径相等的匀速圆周运动，环绕方向如图所示，c未在图中标出。仅考虑磁场对带电微粒的作用力，下列说法正确的是（　　） A.a带负电荷 B. b带正电荷 C.c带负电荷 D.a和b的动量大小一定相等 【参考答案】BC 【解题思路】根据图中带电粒子运动方向，利用左手定则可判断出a、b均带正电荷，选项A错误B正确；由于微粒电中性，所以c带负电荷，由于分裂成a、b和c三个微粒，所以a和b的动量大小一定不相等，选项C正确D错误。 4. （2021年6月浙江选考物理） 如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以 和 流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　） A. 两导线受到的安培力 B. 导线所受的安培力可以用 计算 C. 移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变 D. 在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置 【参考答案】BCD 【名师解析】根据牛顿第三定律，两导线受到的安培力大小相等，方向相反，选项A错误；导线所受的安培力可以用F=ILB计算，选项B正确；利用安培定则，根据磁场叠加原理，p点的磁感应强度垂直纸面向里，移走导线b后，利用安培定则可判断出导线a在p点的磁感应强度方向垂直纸面向外，所以移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变，选项C正确；在离两导线平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置，选项D正确。 【名师点评】本题考查磁场叠加原理。 5．（2021高考河北物理）如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为 ，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为 ，导轨平面与水平面夹角为 ，两导轨分别与P、Q相连。质量为m、电阻为R的金属棒 垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的是（ ） A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， 【参考答案】B 【名师解析】由左手定则可知正离子偏向Q板，ab中电流方向从a指向b。金属棒 垂直导轨放置，恰好静止，说明金属棒所受安培力沿导轨向上，由左手定则可判断出导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。一束速度大小为v的等