第一章 安培力与洛伦兹力 真题演练-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019)

第一章 真题演练 黑题 真题体验 限时：40min 考点1安培力 4.(2023·海南高考)如图所示，U形金属杆上 1.(2023·江苏高考)如图所示， 边长为L=15cm,质量为m=1×10-3kg,下端 匀强磁场的磁感应强度为B.L 插入导电液体中，导电液体连接电源，金属杆 形导线通以恒定电流1，放置在 所在空间有垂直于纸面向里B=8×102T的 磁场中.已知ab边长为2l,与磁 匀强磁场. 场方向垂直：bc边长为L,与磁场方向平行.该 (1)若插入导电液体部分深h=2.5cm,闭合电 导线受到的安培力为 键后，金属杆飞起后，其下端离液面高 A.0 B.BIl 度H=10cm,设杆中电流不变，求金属杆 C.2BIl D.5 BI 讲解国 离开液面时的速度大小和金属杆中的电 2.(2024·福建高考)（多选）将半径为r的铜导 流有多大(g取10m/s2); 线半圆环用两根不可伸长的绝缘线α、b悬挂 (2)若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电 于天花板上，半圆环AB置于垂直纸面向外的 动势的大小，通电后金属杆跳起高度Ⅲ三 大小为B的磁场中，现给导线通以由A到B 5cm,通电时间t'=0.002s,求通过金属杆 大小为1的电流，则 截面的电荷量。 A.通电后两绳拉力变小 B.通电后两绳拉力变大 B C.安培力为rB D.安培力为2Br 3.(2024·浙江1月选考)磁电式电流表原理示 意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还 有一个用软铁制成的圆柱.极靴与圆柱间的 考点2带电粒子在匀强磁场中的运动 磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线 5.(2024·广西高考)0xy坐标平面内一有界匀 圈.a、b、c和d为磁场中的四个点.下列说法 强磁场区域如图所示，磁感应强度大小为B, 正确的是 方向垂直纸面向里.质量为m、电荷量为+q的 粒子，以初速度从0点沿x轴正向开始运 极 动，粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为45°， 靴 交点为P.不计粒子重力，则P点至O点的距 离为 ( A.图示左侧通电导线受到安培力向下 B.a、b两点的磁感应强度相同 C.圆柱内的磁感应强度处处为零 D.c、d两点的磁感应强度大小相等 第一章黑白题029 3mv D.若粒子从A点射入到从C点射出圆形区域 A. mu B. gB 2qB C.(1+2) 用时最短，粒子运动的速度大小为3gB欧 3m D. mv qB qB 6.(2023·全国甲卷)（多选）光滑刚性绝缘圆筒 内存在着平行于轴的匀强磁场，筒上P点开 有一个小孔，过P的横截面是以0为圆心的 B (第7题) (第8题) 圆，如图所示.一带电粒子从P点沿P0射入， 8.(2023·北京高考)如图所示，在磁感应强度 然后与筒壁发生碰撞.假设粒子在每次碰撞 前、后瞬间，速度沿圆上碰撞点的切线方向 大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场 的分量大小不变，沿法线方向的分量大小不 中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄 壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直.管道横截面 变、方向相反：电荷量不变，不计重力.下列说 法正确的是 半径为a,长度为l(1≥a).带电粒子束持续以 某一速度v沿轴线进人管道，粒子在磁场力作 用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁 XX 发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单 位时间进入管道的粒子数为n,粒子电荷量 A.粒子的运动轨迹可能通过圆心O 为+q,不计粒子的重力、粒子间的相互作用， B.最少经2次碰撞，粒子就可能从小孔射出 下列说法不正确的是 ( C.射入小孔时粒子的速度越大，在圆内运动 A.粒子在磁场中运动的圆弧半径为a 时间越短 B.粒子质量为Bq如 D.每次碰撞后瞬间，粒子速度方向一定平行 C.管道内的等效电流为ngπa2v 于碰撞点与圆心O的连线 D.粒子束对管道的平均作用力大小为Bngl 7.(2024·湖北高考)如图所示，在以 考点3洛伦兹力的相关应用 O点为圆心、半径为R的圆形区域 9.(2023·广东高考)某小型医用回旋加速器， 内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强 度大小为B.圆形区域外有大小相等、方向相 最大回旋半径为0.5m,磁感应强度大小为 反、范围足够大的匀强磁场.一质量为m、电荷 1.12T,质子加速后获得的最大动能为1.5× 量为q(g>0)的带电粒子沿直径AC方向从A 10?eV.根据给出的数据，可计算质子经该回 点射入圆形区域不计重力，下列说法正确的是 旋加速器加速后的最大速率约为（忽略相对 ( 论效应，1eV=1.6×109J) ( A.粒子的运动轨迹可能经过O点 A.3.6×10m/s B.1.2×10'm/s B.粒子射出圆形区域时的速度方向不一定沿 C.5.4×107m/s D.2.4×103m/s 该区域的半径方向 10.(2023·浙江高考)某兴趣小组设计的测量 C.粒子连续两次由A点沿AC方向射入圆形 大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕 区域的最小时间间隔为7m 环在霍尔元件处产生的磁场B=kI,通有待 3qB 测电流'的直导线ab垂直穿过螺绕环中心， 选择性必修第二册·RJ黑白题030 在霍尔元件处产生的磁场B'=k'.调节电阻 A.极板MN是发电机的正极 R,当电流表示数为1。时，元件输出霍尔电压 B.仅增大两极板间的距离，极板间的电压 U:为零，则待测电流的方向和大小分别为 减小 C.仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电 压增大 D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数 尔元件效大图 密度，极板间的电压增大 考点4带电粒子在复合场中的运动 13.(2023·新课标卷)一电子和一α粒子从铅 盒上的小孔O竖直向上射出后，打到铅盒上 方水平放置的屏幕P上的a和b两点，a点 在小孔0的正上方，b点在a点的右侧，如图 k B.abka C.b-va. D.ba. 所示.已知α粒子的速度约为电子速度的 10 铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场， 11.(全国理综I)现代质 则电场和磁场方向可能为 ( 谱仪可用来分析比质 A.电场方向水平向左、磁场方 子重很多的离子，其示 磁场 加递电场 向垂直于纸面向里 意图如图所示，其中加 出口 B.电场方向水平向左、磁场方 速电压恒定质子在入 向垂直于纸面向外 口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁 C.电场方向水平向右、磁场方 场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子 向垂直于纸面向里 在入口处从静止开始被同一加速电场加速， D.电场方向水平向右、磁场方向垂直于纸面 为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开 向外 磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍.此14.(2022·全国甲卷)空间存在着匀强磁场和 离子和质子的质量比的值约为 匀强电场，磁场的方向垂直于纸面(xOy平 A.11B.12 C.121 D.144 面)向里，电场的方向沿y轴正方向.一带正 12.(2024·湖北高考)（多选）磁流体发电机的 电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原 原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极 点O由静止开始运动.下列四幅图中，可能正 板，匀强磁场垂直于纸面向里.等离子体（即 确描述该粒子运动轨迹的是 ( 高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒 子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁 场，极板间便产生电压.下列说法正确的是 第一章黑白题031 15.(2024·湖南高考)如图，有一内 16.(2023·山东高考)如图所示，在0≤x≤2d, 半径为2、长为L的圆筒，左右端 0≤y≤2d的区域中，存在沿y轴正方向、场 面圆心0'、0处各开有一小孔.以0为坐标 强大小为E的匀强电场，电场的周围分布着 原点，取0'0方向为x轴正方向建立z坐 垂直于纸面向外的恒定匀强磁场.一个质量 标系在筒内x≤0区域有一匀强磁场，磁感 为m、电量为g的带正电粒子从OP中点A 应强度大小为B,方向沿x轴正方向；筒外 进入电场（不计粒子重力）： x≥0区域有一匀强电场，场强大小为E,方 (1)若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直 向沿y轴正方向.一电子枪在O'处向圆筒内 QW第二次离开电场后，垂直NP再次进 多个方向发射电子，电子初速度方向均在 人电场，求磁场的磁感应强度B的大小； xOy平面内，且在x轴正方向的分速度大小 (2)若改变电场强度大小，粒子以一定的初 均为o已知电子的质量为m、电量为e,设电 速度从A点沿y轴正方向第一次进入电 子始终未与筒壁碰撞，不计电子之间的相互 场、离开电场后从P点第二次进入电场， 作用及电子的重力 在电场的作用下从Q点离开 (1)若所有电子均能经过0进人电场，求磁 ()求改变后电场强度E的大小和粒 感应强度B的最小值： 子的初速度。的大小： (2)取(1)问中最小的磁感应强度B,若进人 (ⅱ)通过计算判断粒子能否从P点第三 磁场中电子的速度方向与x轴正方向最 次进入电场。 大夹角为0，求tan0的绝对值： (3)取(1)问中最小的磁感应强度B,求电子 在电场中运动时y轴正方向的最大位移 0A 选择性必修第二册·RJ黑白题0323 由洛伦兹力提供向心力mB,= -,解得B2= 6 12 T =2T船，故C错误：D画出从4点进人从C点离开 2wr2 用时最短的轨迹如图2，由几何关系可知，轨迹半径r=R 由于粒子的运动周期为T= 30,再结合半径公式，=联立可得=5gR,故D正确 3m 所以粒子在磁场中运动时间= 开T=6m×1038 故选D. 0 图2 8.C解析：A粒子沿轴线射人，然后垂直打到管壁上，可知粒 子运动的圆弧半径为r=a,故A正确，不符合题意；B.根据 第一章 真题演练 B=m,可得粒子的质量mB吧，故B正确，不符合题 2 黑题 真题体验 意：C.管道内的等效电流为I=NgS,单位体积内电荷数为 1.C2.BD3.A 4.(1)2m/s4.17A(2)0.085C 品测1-高=网，故C错误，符合题意，D粒子束对 解析：(1)对金属杆，跳起的高度为H,由运动学关系式得 管道的平均作用力大小等于等效电流受的安培力F=B肌= v=2gH, Bngl,故D正确，不符合题意故选C 解得p=√2gH=√2m/s. 9.C10.D 通电过程金属杆受到的安培力大小为F,=BL, 11.D解析：设加速电压为U,人口到出口的距离为2，原来磁 由动能定理得BIh-mg(H+h)=0, 场的磁感应强度为B,质子质量为m,某种一价正离子质量 解得1s4.17A 为M质子在入口处从静止加速，由动能定理得cU=2m, (2)对金属杆，通电时间1=0.002s, 由动量定理有(BL-mg)'=mw'-0, 质子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 由运动学公式得2=2g川， 有a,B=m三：某种一价正商子在人口处从静止加速，由动 通过金属杆截面的电荷量q='t', 联立解得q=0.085C 能定理得。U=2M,某种一价正离子在磁感应强度为128 5.C 6.BD解析：假设粒子带正电，粒子运动轨迹如图甲，粒子正 的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 对圆心进人磁场区域，以0，为圆心做匀速圆周运动，到达圆 有a×128=M,联立解得M:m=1H:,选项D正 上A点，则OO,⊥AP,由几何关系可知O,A⊥OA.所以粒子 与圆筒壁碰撞时速度方向沿半径方向，与筒壁碰撞后瞬间， 确，ABC错误， 速度方向依然沿半径方向，即每次碰撞后瞬间粒子速度方向 12.AC13.C 一定平行于碰撞点与圆心0的连线，粒子的运动轨迹一定 14.B解析：AC.在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向，故在 不过圆心，A错误，D正确：如图甲、乙、丙所示，当粒子与绝 坐标原点0静止的带正电粒子在电场力作用下会向y轴正 方向运动磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则，可判 缘简壁碰撞2次、3次、4次，速度分别为，、2、，但在圆内 运动的时间1<<，B正确，C错误故选BD. 断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛 伦兹力，故带电粒子向x轴负方向偏转，AC错误：BD.运动 的过程中电场力对带电粒子做功，粒子速度大小发生变化， 粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，由于匀强 电场方向沿y轴正方向，故x轴为匀强电场的等势面，从开 始到带电粒子偏转再次运动到x轴时，电场力做功为0，洛 伦兹力不做功，故带电粒子再次回到x轴时的速度为0，随 后受电场力作用再次进人第二象限重复向左偏转，故B正 7.D解析：AB.从A点沿半径方向射入圆形磁场区域，根据相 确，D错误故选B. 交圆的相关知识可知，轨迹不会经过0点，但粒子射出圆形 15.（2m(220(3 2m276m 磁场区域时一定沿背离O的方向，故AB错误：C.画出粒子 eL EeL? 连续两次由A点沿AC方向射入圆形区域的轨迹如图1，根 解析：(1)电子在匀强磁场中运动时，将其分解为沿x轴的 匀速直线运动和平行于0：平面的匀速圆周运动，设电子 据时间公式和周期公式，可知总时间为△=2×}T+2× 4 人射时沿y轴的分速度大小为：，由电子在x轴方向做匀 参考答案与解析黑白题15 速直线运动得L=1,在yO:平面内，设电子做匀速圆周运 (2)(1)由题意，作出粒子在电场和磁场中运动轨迹如图 动的半径为R,周期为T,由牛顿第二定律知Bm京，可 所示 得R=,且7=2mR.2m,由题意可知所有电子均能经 Be Be 过0进人电场，则有t=nT(n=1,2,3…),联立得B= 2Tnmv 2Tmvo ,当n=1时，B有最小值，可得B=- eL (2)将电子的速度分解，如图所示 ·0·A▣ 在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系可知=(2)2+ （民-0，部得风= 所以有9=53°，a=37°， 有m=,当马，最大时，m9有最大值，R最大，此时 洛伦兹力提供向心力，有g四，B=m 见又2，儿会联立可得 2Por 带电粒子从A点开始做匀加速直线运动，根据动能定理有 L Itan 01=2mr L gxatd. (3)当，最大时，电子在电场中运动时沿y轴正方向有最 再一次进入电场后做类斜抛运动， 沿x方向有2d=e,c0sa·t, 大位移y。,根据匀变速直线运动规律有y。=二，由牛顿 沿y方向有2d=,ina·什2d, 二定律知a=,又n m =,联立得n 2m226m EeL2 根据牛顿第二定律有gE'=ma, 16.(1)6, (2)(i)E"=36E=9, m (ⅱ)不会， 联立以上各式解得=5=6 计算过程见解析 (iⅱ)粒子从P到Q根据动能定理有gE×2d= 2 m- 解析：(1)由题意知粒子在电场中做匀加速直线运动，根据 动能定理有q6x2d= 2m2, 2m, 1 粒子在磁场中做匀速圆周运动，有gB=mR 2 可得从Q射出时的速度为，=3，√ 4lgEd m 粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进 此时粒子在磁场中运动的轨迹半径R= m√4T 入电场，轨迹如图所示 9B2d, 根据几何关系可知对应的圆心坐标为 而圆心与P的距离为= (-2a +(4d-0)2= √6 2d*R, 根据几何关系可知R= 号，联立可得B=6, mE 故不会再从P点进入电场， 第二章 电磁感应 第1节 安培定则，感应电流为逆时针方向（外环中），故内环中的感 楞次定律 应电流方向为顺时针方向.故选A 白题 基础过关 4.B解析：由条形磁体的磁感线分布情况可知，圆环从M运 1.(1)偏向正极(2)S极(3)向上(4)顺时针 动至P的过程中，穿过圆环向上的磁通量增大，根据楞次定 2.C 律可知，圆环中的感应电流产生的磁场应阻碍磁通量增大， 3.A解析：当磁场的磁感应强度B增大时，穿过闭合回路的 由安培定则可知，从上往下看，感应电流沿顺时针方向：从P 磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向外，根据 运动至L的过程中，穿过圆环向上的磁通量减小，根据楞次 选择性必修第二册·RJ黑白题16