第一章 安培力与洛伦兹力 真题体验-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专用)

真题体验第一章 安培力与洛伦兹力 B.因α粒子带正电，设带电量为2g,速度为"，电子带负 电，电量-口，电子速度'>，若电场方向向左，磁场方向向 1.C2.C3.D 外，则如果α粒子打在a点则受到向左的电场力和向右 的洛伦兹力平衡，2qE=2qB,0=B, E 4.(1)2m/s4.17A(2)0.085C 解析：(1)对金属杆，跳起的高度为H,竖直上抛运动由运 动学关系式2=2gH, 因电子带负电，电量-9，且电子速度大，受到向左的洛伦 兹力四'B大于向右的电场力gE,则电子从而向左偏转： 解得v=√/2gd=√2m/s, 同理如果电子打在a点，则gE=gπ'B,所以此时a粒子向 通电过程金属杆受到的安培力大小为F,=B皿， 左的电场力2gE大于向右的洛伦兹力2gmB,则向左偏转， 由动能定理得Bh-mg(H+h)=0, 不会打在b点，B错误： 解得1s4.17A CD,电场方向向右，磁场垂直于纸面向里，如果α粒子打 (2)对金属杆，通电时间'=0.002s, 在a点，即向右的电场力和向左的洛伦兹力平衡2gE= 由动量定理有(BI'L-mg)r'=mw'-0, 由运动学公式2=2gH, 2=台 通过金属杆截面的电荷量q='', 电子速度大，受到向右的洛伦兹力g四B大于向左的电场 联立解得g=0.085C. 力gE则向右偏转，从而达到b点；同理如果电子打在a, 5.AD 6.BD gE=g'B,则α粒子向右的电场力2gE大于向左的洛伦兹 7.AD解析：AB.若该过程中由方向平行于y轴的匀强电场 力2gB从而向右偏转，会打在b点： 实现，此时粒子做类平抛运动，沿x轴正方向做匀速直线 同理电场向右磁场垂直于纸面向外时，α粒子受到向右 运动：当该过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现时， 的电场力和洛伦兹力，电子受到向左的电场力和洛伦兹 此时粒子做匀速圆周运动，沿x轴正方向分速度在诚小， 力不能受力平衡打到a点，故C正确，D错误故选C 根据1=。，可知1<h,故A正确，B错误.CD.当该过程中 14.B解析：AC.在x0y平面内电场的方向沿y轴正方向，故 在坐标原点0静止的带正电粒子在电场力作用下会向y 由方向平行于y轴的匀强电场实现，此时粒子做类平抛运 轴正方向运动.磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定 动，到达P点时速度大于。：当该过程仅由方向垂直于纸 则，可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴 面的匀强磁场实现时，此时粒子做匀速圆周运动，到达P 负方向的洛伦兹力，故带电粒子向x轴负方向偏转，AC 点时速度等于，而根据=之2，可知E>E。,故C错 错误；BD.运动的过程中电场力对带电粒子做功，粒子速 误，D正确故选AD. 度大小发生变化，粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度 8.C解析：A带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁 方向垂直.由于匀强电场方向沿y轴正方向，故x轴为匀 上，可知粒子运动的圆弧半径为r=a,故A正确，不符合题 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 意：B根据mB=m,可得粒子的质量mBg0,故B正确， 回到x轴时的速度为0，随后受电场力作用再次进入第二 不符合题意：C管道内的等效电流为I=Ng5,单位体积内 象限重复向左偏转，故B正确，D错误故选B. 9na则 电荷数为” m09ma=叫，故C错误，符合题意； 15(0,8(a2 (3)90% D粒子束对管道的平均作用力大小等于等效电流受的安 解析：(1)由题知，人射速度为，时，电子沿x轴做直线运 培力F=Bl=Bmgl,故D正确，不符合题意.故选C 动则有Ee=et。B,解得E=nB. 9.C10.D11.D (2)电子在竖直向下的匀强电场和垂直于坐标平面向里 12.C解析：根据左手定则，正离子受到的洛伦兹力方向向 的匀强磁场的复合场中，由于洛伦兹力不做功，且由于电 下，负离子受到的洛伦兹力方向向上，因此下板为电源的 正极，根据平衡条件有8=？号，解得稳定时电源的电 子入射速度为，则电子受到的电场力大于洛伦兹力，则 电子向上偏转，根据动能定理有 动势E=,则流过R的电流为=E ,而r=p 3m。 ab,则得电流大小为I= Bdvab bRipd,C正确 (3)若电子以？入射时，设电子能达到的最高点位置的纵 坐标为，则根搭动能定理有=了2之心， 1 13.C解析：A.带电粒子在电场和磁场中运动，打到a点的 粒子电场力和洛伦兹力平衡，当电场向左磁场垂直纸面 由于电子在最高点与在最低点所受的合力大小相等，则 向里时，因α粒子带正电，则受到向左的电场力和向左的 在最高点有F金=ev.B-eE, 洛伦兹力，则会打到α点左侧；同理电子带负电，受到向 在最低点有F。=eE-emB, 右的电场力和向右的洛伦兹力，则电子会打到a点右侧 2E2m(。-p) A错误； 联立有。B,y= 选择性必修第二册学霸12 要让电子到达纵坐标⅓爱位置，即子≥为，解得：≤品。 在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系可知R=(2)2+ 10, 5 则若电子人射速度在0<<，范围内均匀分布，能到达纵 (R-d)2,解得R=24, m0位置的电子数N占总电子数N,的90% 所以有0=53°，a=37°， 坐标y2F5eB 洛伦兹力提供向心力m,B=m尺 16.(1)6 mE adE (2)(i)E'=36E=9,√m (i)不能 带电粒子从A点开始做匀加速直线运动，根据动能定理 解析：(1)由题意粒子在电场中做匀加速直线运动，根据 有b2=md, 动能定理有gE·2d= 1 2 m? 再一次进人电场后做类似斜抛运动，沿x方向有2d= 2 粒子在磁场中做匀速圆周运动，有9心B=mR 1C08·t, 粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次 沿y方向上有2=，i血a·44 2w, 进入电场，轨迹如图 其中根据牛顿第二定律有gE=ma, qdE dE 联立以上各式解得=15，√=9，√ ,E'=36E. (ⅱ)粒子从P到Q根据动能定理有gE·2d= 2 2 mui, d mE 根据几何关系可知R= 联立可得B=6,√ 可得从Q射出时的速度为=3，√m, 4lgEd (2)(1)由题意可知，作出粒子在电场和磁场中运动轨 迹如图 此时粒子在磁场中的半径R,=m:。④。 9B-2d. 5 根据其几何关系可知对应的圆心坐标为x=。d,y=4d, 而圆心与P的距离为l= -2d +(4d-0)2= √ 2d≠R, 故不能再从P点进入电场 第二章 电磁感应 第1节 楞次定律 安培定则知通过R,的电流是b→a,②正确：③K合上后， 将变阻器R滑动头©向左移动，R接人电路的电阻诚小，左 第1关（练速度） 边线圈轴线上向左的磁场增强，右边线圈轴线上感应出向 1.(1)偏向正极(2)S极(3)向上(4)顺时针 右的磁场，由安培定则知通过R,的电流是a+b,③错误： 2.A3.A ④K合上后，将变阻器R滑动头c向右移动，R接入电路的 4.A解析：由条形磁体的磁场分布情况可，线框在位置Ⅱ 电阻增大，左边线圈轴线上向左的磁场诚弱，右边线圈轴 时穿过矩形闭合线框的磁通量最少.线框从位置I到Ⅱ， 线上感应出向左的磁场，由安培定则知通过R,的电流是 穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其 b+a,④正确故选D. 减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abd,线框从10.A解析：由楞次定律知道感应电流产生的磁场要阻碍原 位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电 磁场的变化，阻碍其相对运动，无论磁铁插人或拔出过程 流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍 磁场力均对磁铁做负功，将其他形式的能转化为电能故 然是abcd.故A正确，BCD错误. 选A. 5.B6.B7.C8.A 11.A解析：由于条形磁体与金属圆环在同一平面内，结合 9.D解析：①合上K时，左边线圈轴线上产生向左的磁场， 条形磁体的磁场分布可知，穿过金属圆环的磁通量等于 右边线圈轴线上感应出向右的磁场，由安培定则知通过R 零，故圆环在下降过程中没有产生感应电流，不受安培力 的电流是a→b,①错误：②断开K时，左边线圈轴线上向左 的作用，故机械能守恒，所以金属圆环能上升到原高度， 的磁场迅速诚弱，右边线圈轴线上感应出向左的磁场，由 故A正确. 参考答案学霸13真题体验第一章 安培力与洛伦兹力 考点1安培力 A.当导线静止在图(a)右侧位置时，导线中电 1.(2023·江苏高考)如图所示， 流方向由N指向M 匀强磁场的磁感应强度为B.L B.电流1增大，静止后，导线对悬线的拉力 形导线通以恒定电流1，放置在 不变 磁场中.已知ab边长为2l,与磁 C.tan0与电流I成正比 场方向垂直，bc边长为1，与磁场方向平行.该 D.sin0与电流I成正比 导线受到的安培力为 ( 4.(2023·海南高考)如图所示，U形金属杆上 A.0 B.BIl C.2BII D.5 BIL 边长为L=15cm,质量为m=1×103kg,下端 2.(2021·广东高考)截面为正方 of 插人导电液体中，导电液体连接电源，金属杆 形的绝缘弹性长管中心有一固 所在空间有垂直于纸面向里B=8×102T的 1 定长直导线，长管外表面固定 匀强磁场 0l. 着对称分布的四根平行长直导 (1)若插入导电液体部分深h=2.5cm,闭合 线，若中心直导线通入电流/，四根平行直导 电键后，金属杆飞起后，其下端离液面高 线均通入电流12,1→2，电流方向如图所示， 度H=10cm,设杆中电流不变，求金属杆 下列截面图中可能正确表示通电后长管发生 离开液面时的速度大小和金属杆中的电 形变的是 流有多大：(g取10m/s2) (2)若金属杆下端刚与导电液体接触，改变电 动势的大小，通电后金属杆跳起高度Ⅲ= 5cm,通电时间'=0.002s,求通过金属杆 B D 截面的电荷量 3.(2022·湖南高考)如图(a),直导线MW被两 等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴O0'上， L 其所在区域存在方向垂直指向O0'的磁场，与 OO距离相等位置的磁感应强度大小相等且 不随时间变化，其截面图如图(b)所示.导线 通以电流1，静止后，悬线偏离竖直方向的夹 角为Q.下列说法正确的是 ( 考点2带电粒子在匀强磁场中的运动 00 ● 5.(2020·天津高考)（多选）如图所示，在x0y 平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里， 磁感应强度大小为B的匀强磁场.一带电粒子 o MIN) 从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y u 轴正方向的夹角0=45°.粒子经过磁场偏转 第一章学霸029 后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴.已知 点的动能为E2.下列关系式正确的是() OM=a,粒子电荷量为g,质量为m,重力不 A.t1<2 B.1>2 计则 ( C.Ex<E2 D.Ex>E A.粒子带负电荷 B.粒子速度大小为9B XX XXX C.粒子在磁场中运动的轨道 (第7题) (第8题) 半径为a 8.(2023·北京高考)如图所示，在磁感应强度 D.N与O点相距(2+1)@ 大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场 6.(2023·全国甲卷)（多选）光滑刚性绝缘圆筒 中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄 内存在着平行于轴的匀强磁场，筒上P点开 壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直.管道横截面 有一个小孔，过P的横截面是以O为圆心的 半径为a,长度为l(l≥a).带电粒子束持续以 圆，如图所示.一带电粒子从P点沿P0射入， 某一速度，沿轴线进人管道，粒子在磁场力作 然后与筒壁发生碰撞.假设粒子在每次碰撞 用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁 前、后瞬间，速度沿圆上碰撞点的切线方向的 发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单 分量大小不变，沿法线方向的分量大小不变 位时间进入管道的粒子数为，粒子电荷量 方向相反：电荷量不变，不计重力.下列说法正 为+q,不计粒子的重力、粒子间的相互作用 确的是 下列说法不正确的是 () A.粒子在磁场中运动的圆弧半径为a ×× B.粒子质量为B4如 A.粒子的运动轨迹可能通过圆心O C.管道内的等效电流为nqπa, B.最少经2次碰撞，粒子就可能从小孔射出 D.粒子束对管道的平均作用力大小为Bngl C.射入小孔时粒子的速度越大，在圆内运动 考点3洛伦兹力的相关应用 时间越短 9.(2023·广东高考)某小型医用回旋加速器 D.每次碰撞后瞬间，粒子速度方向一定平行 最大回旋半径为0.5m,磁感应强度大小为 于碰撞点与圆心O的连线 1.12T,质子加速后获得的最大动能为1.5× 7.(2022·湖北高考)（多选）如图所示，一带电 10'eV.根据给出的数据，可计算质子经该回 粒子以初速度沿x轴正方向从坐标原点O 旋加速器加速后的最大速率约为（忽略相对 射人，并经过点P(a>0,b>0).若上述过程仅 论效应，1eV=1.6×1019J) 由方向平行于y轴的匀强电场实现，粒子从O A.3.6×10°m/s B.1.2×10m/s 到P运动的时间为，到达P点的动能为E1 C.5.4x103m/s D.2.4×10"m/s 若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场 10.(2023·浙江高考)某兴趣小组设计的测量 实现，粒子从O到P运动的时间为2，到达P 大电流的装置如图所示，通有电流/的螺绕 选择性必修第二册学霸030 环在霍尔元件处产生的磁场B=k,I,通有待 定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为 测电流'的直导线ab垂直穿过螺绕环中心， p.忽略边缘效应，下列判断正确的是() 在霍尔元件处产生的磁场B'=k'调节电阻 R,当电流表示数为I。时，元件输出霍尔电压 0为零，则待测电流'的方向和大小分别为 等子体 ( A.上板为正极，电流1= Bdvab Rab+pd Bvad2 B.上板为负极，电流I= 震尔元件放大图 Rab+pb Bdvab C.下板为正极，电流I= Rab+pd D.下板为负极，电流1= Bvad Rab+pb A.ab,520 B.ab.ka 考点4带电粒子在复合场中的运动 13.(2023·新课标卷)一电子和一粒子从铅 G ba.klo pa,10 盒上的小孔O竖直向上射出后，打到铅盒上 11.(全国理综I)现代质 方水平放置的屏幕P上的a和b两点，a点 在小孔O的正上方，b点在a点的右侧，如图 谱仪可用来分析比质 子重很多的离子，其 磁场 加速电场 所示.已知α粒子的速度约为电子速度的 10 示意图如图所示，其 出口 铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场， 中加速电压恒定质子 则电场和磁场方向可能为 在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀 A.电场方向水平向左、磁场方 强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正 向垂直于纸面向里 离子在人口处从静止开始被同一加速电场加 B.电场方向水平向左、磁场方 速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口 向垂直于纸面向外 离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12 C.电场方向水平向右、磁场方向垂直于纸面 倍.此离子和质子的质量比的值约为(） 向里 A.11B.12 C.121 D.144 D.电场方向水平向右、磁场方向垂直于纸面 12.(2019·浙江高考)磁流体发电的原理如图 向外 所示.将一束速度为的等离子体垂直于磁14.(2022·全国甲卷)空间存在着匀强磁场和 场方向喷人磁感应强度为B的匀强磁场中， 匀强电场，磁场的方向垂直于纸面(xOy平 在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板 面)向里，电场的方向沿y轴正方向.一带正 间便产生电压.如果把上、下板和电阻R连 电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原 接，上、下板就是一个直流电源的两极.若稳 点O由静止开始运动.下列四幅图中，可 第一章学霸031 能正确描述该粒子运动轨迹的是( )16.(2023·山东高考)如图所示，在0≤x≤2d, 0≤y≤2d的区域中，存在沿y轴正方向、场 强大小为E的匀强电场，电场的周围分布着 垂直于纸面向外的恒定匀强磁场.一个质量 B 为m,电量为q的带正电粒子从OP中点A 4 进入电场（不计粒子重力） (1)若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直 D QN第二次离开电场后，垂直NP再次进 入电场，求磁场的磁感应强度B的大小： 15.(2023·江苏高考)霜尔推进器某局部区域 (2)若改变电场强度大小，粒子以一定的初 可抽象成如图所示的模型.Oxy平面内存在 速度从A点沿y轴正方向第一次进人电 竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里 场、离开电场后从P点第二次进人电场， 的匀强磁场，磁感应强度为B.质量为m、电 在电场的作用下从Q点离开 荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入 ()求改变后电场强度E'的大小和粒 射.入射速度为时，电子沿x轴做直线运 子的初速度"o; 动；入射速度小于时，电子的运动轨迹如 (ⅱ)通过计算判断粒子能否从P点第 图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所 三次进人电场 受的合力大小相等.不计重力及电子间相互 作用 (1)求电场强度的大小E: (2)若电子人射速度为子，求运动到速度为 )A 时位置的纵坐标： (3)若电子入射速度在0<，<，范围内均匀 m0位置的电 分布，求能到达纵坐标5 子数N占总电子数N的百分比 ×xB×× 选择性必修第二册学霸032