2025-2026学年高二上学期物理寒假假期作业（十）（十一）：安培力与洛伦兹力

高二物理假期作业（十） 考查范围：选择性必修二第一章安培力与洛伦兹力 一、单选题 1．2025年6月1日，出现了6小时特大地磁暴，在我国北方多地观测到了极光现象。来自太阳的高能带电粒子流被地磁场俘获，形成极光现象。如图所示，是某高能粒子被地磁场俘获后的运动轨迹示意图，忽略万有引力和带电粒子间的相互作用，以下说法正确的是（　　） A．图中所示的带电粒子带负电 B．洛伦兹力对带电粒子做负功，使其动能减少 C．图中所示的带电粒子做螺旋运动时，旋转半径不变 D．若带正电的粒子在赤道正上方垂直射向地面，一定会向西偏转 2．某同学设计如图1所示的电路测量导体的载流子（电子）浓度，在导体表面加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可以调节。闭合开关S，电极1、3间通以恒定电流，电极2、4间将产生电压。导体长为，宽为，厚度为，电子的电荷量为。根据数据作出的图像如图2所示，图线的斜率为，则该导体单位体积中载流子数为（　　） A． B． C． D． 3．平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场、磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q>0），沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度方向与OM成30°角，已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场，不计重力。则粒子离开磁场时的出射点到两平面交线O的距离为（　　） A． B． C． D． 4．在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是（　　） A． B． C． D． 5．如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135º．流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 A．方向沿纸面向上，大小为(+1)ILB B．方向沿纸面向上，大小为(-1)ILB C．方向沿纸面向下，大小为(+1)ILB D．方向沿纸面向下，大小为(-1)ILB 6．“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞，已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变，由此可判断所需的磁感应强度B正比于（　　） A． B． C． D． 7．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 二、多选题 8．图甲是常见的动圈式扬声器实物图，图乙是剖面结构图，图丙是磁铁和线圈部分的俯视图。按音频变化的电流通过线圈时，线圈会带动纸盆一起振动，发出声音。线圈匝数为n，所处位置磁感应强度大小均为B，线圈半径为R。下列说法正确的是（　　） A．电流为I时，线圈受到安培力为2nBIR B．电流为I时，线圈受到安培力为 C．图丙中线圈电流逆时针时，所受安培力垂直纸面向外 D．图丙中线圈电流逆时针时，所受安培力垂直纸面向里 9．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左端固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为。现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为，则以下说法正确的是（　　） A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短 C． D． 10．如图所示，虚线AC上方区域和虚线DE下方区域均有垂直于纸面的匀强磁场（未画出），磁感应强度大小分别为B1、B2，AC与DE之间区域无磁场。一带电粒子以垂直于磁场方向的速度射入AC上方区域后，其运动轨迹呈现出“8”字形。图中，上部分圆形轨迹的半径比下部分圆形轨迹的半径小，粒子在无磁场区做匀速直线运动，粒子重力不计。下列说法正确的是（　　） A．上、下区域磁场方向相反 B．上、下区域磁场方向相同 C．B1>B2 D．B1<B2 三、填空题 11．如图所示，长为，宽为的金属板放在垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与金属板垂直，当有电流通过时会产生霍尔效应。当金属板通入水平向右的电流时，导体______（填“上表面”、“上下表面”、“下表面”）聚集电子，则点电势______的电势（填“高于”、“等于”、“低于”），若电子定向移动速度为，达到稳定状态时，、两点之间的电势差为______（用题中给的已知量符号表示）。 12．对回旋加速器的工作原理的理解。 (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式___________，粒子运动速率增大，其运动半径将___________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），周期___________。 (2)如图所示，要确保粒子每次经过D形盒的间隙时，都受到合适的电场力而被加速，则产生交变电场的频率应___________（填“大于”“小于”或“等于”）粒子运动的频率。 (3)带电粒子获得的最大能量与D形盒的___________（填“半径”或“周期”）有关。 四、解答题 13．某一质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，粒子由静止加速后以速度v进入B；B为速度选择器，磁场（图中未标出）与电场正交，速度选择器两板间电压为U2，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求： (1)磁感应强度B1的大小和方向； (2)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。 14．如图所示，电阻可忽略不计，相距为的两平行金属导轨，固定在倾角的斜面上，导轨上端接有电动势、内阻的直流电源。空间分布着磁感应强度大小、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。现把一个质量的导体棒垂直放在金属导轨上，导体棒恰好保持静止。已知导体棒接入电路的电阻，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度。 (1)求导体棒受到的安培力的大小和方向； (2)求导体棒与金属导轨间的动摩擦因数。 15．如图是霍尔推进器某局部区域的等效原理图，在Oxy平面内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带电微粒，从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，带电微粒沿x轴做匀速直线运动；入射速度小于v0时，带电微粒的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。重力加速度为g，不计带电微粒间相互作用。求： (1)带电微粒的电性及磁感应强度的大小B； (2)若带电微粒入射速度为，则运动到纵坐标时，带电微粒的速度大小v1； (3)若带电微粒入射速度在0<v<v0范围内均匀分布，则能到达纵坐标位置的微粒数N占总微粒数N0的百分比。 高二物理假期作业（十一） 考查范围：选择性必修二第一章安培力与洛伦兹力 一、单选题 1．如图所示，某同学用弹簧测力计和一小段细线竖直吊起一个质量为m、边长为2L的刚性金属等边三角形线圈，线圈中通有逆时针方向、大小为I的恒定电流且中位线MN以下处在垂直于纸面方向的匀强磁场中。此时弹簧测力计的示数为，重力加速度大小为g，则匀强磁场的磁感应强度大小和方向为（   ） A．  垂直纸面向外 B．  垂直纸面向外 C．  垂直纸面向里 D．  垂直纸面向里 2．如图，正方形abcd内有方向垂直于纸面的匀强磁场，电子在纸面内从顶点a以速度v0射入磁场，速度方向垂直于ab。磁感应强度的大小不同时，电子可分别从ab边的中点、b点和c点射出，在磁场中运动的时间分别为t1、t2和t3，则（   ） A．t1 < t2 = t3 B．t1 < t2 < t3 C．t1 = t2 > t3 D．t1 > t2 > t3 3．如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流，且，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 4．如图所示，场强为E的匀强电场方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场垂直电场向里，小球（视为质点）电量大小为q。其获得某一垂直磁场水平向左的初速度v，正好做匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（   ） A．小球必须带正电 B．小球做匀速圆周运动的周期为 C．小球做匀速圆周运动的半径为 D．若仅把电场的方向改成竖直向上，小球正好做匀速直线运动，则其速度大小为 5．如图所示，半径为R的圆形区域存在垂直纸面的匀强磁场，圆心为O，质子（）和α粒子（）先后从边界上P点沿半径方向飞入磁场。只考虑洛伦兹力作用，它们在磁场中运动的时间相同，α粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为。质子和α粒子的动能之比为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，一半径为R的半圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，一个电子从A点以某一速度v0垂直射入匀强磁场，入射方向与直径AB的夹角为30°，最后从B点离开磁场。已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子的重力。则磁场的磁感应强度和电子穿过磁场的速度变化量分别为（　　） A．，v0 B．，v0 C．，0 D．，0 7．具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，电场强度为E；C为偏转分离器，磁感应强度为B2，三种粒子、、分别由静止经A加速进入B中，已知通过B进入C中在磁场中做半径为R的圆周运动最终打在D点。下列说法正确的是（　　） A．能通过B进入C中打在D点左端 B．能通过B进入C中打在D点右端 C．该装置能够测量出的质量 D．该装置能够测量出的比荷 二、多选题 8．手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖技术可以消除这种影响。如图，镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向，依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向（无抖动时和均为零），使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是（　　） A．若沿顺时针方向，，则表明a的方向向右 B．若沿顺时针方向，，则表明a的方向向下 C．若a的方向沿左偏上，则沿顺时针方向，沿逆时针方向且 D．若a的方向沿右偏上，则沿顺时针方向，沿顺时针方向且 9．  如图，真空中存在一水平向右的匀强电场，同时存在一水平且垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电量为q（q>0）的带电微粒从M点以初速度v入射，沿着MN做匀速直线运动。微粒到N点时撤去磁场，一段时间后微粒运动到P点。已知M、N、 P三点处于同一竖直平面内，MN与水平方向呈45°，N点与P等高，重力加速度为,则（　　） A．电场强度大小为 B．磁场强度大小为 C．N、P两点的电势差为 D．从N点运动到P的过程中，微粒到直线NP的最大距离为 10．如图所示，在xOy平面内，有一半径为R、磁感应强度大小为B1（未知）、方向垂直纸面向里的圆形磁场区域与x轴相切于O点，圆心O位于（0，R）；x轴下方有一直线CD，CD与x轴相距，x轴与直线CD之间的区域有一沿+y轴的匀强电场（图中未画出），电场强度大小为 ；在CD的下方有一矩形匀强磁场区域，区域上边界紧靠CD直线，磁感应强度大小为 ，方向垂直纸面向外。纸面内一束宽为R的平行电子束以速度v0平行于x轴射入圆形磁场，最下方电子速度正对O1，偏转后所有电子都经过原点O进入x轴下方的电场。已知电子质量为m，电荷量为e，不计电子重力。下列说法正确的是（　　） A．磁感应强度B1大小为 B．电子第一次到达CD直线的范围大小为2R C．电子第一次到达CD直线的范围大小为3R D．欲使所有电子都能再次到达x轴，矩形磁场区域的最小面积为 三、填空题 11．霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两点，则电势______（选填“>”、“<”或“=”），电流增大时，将________（选填“增大”或“减小”）。 12．某物理兴趣小组的同学设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案，实验原理如图所示，天平的右臂下面挂一个宽为L的矩形线圈，线圈的下部悬在方向垂直于纸面的匀强磁场中。天平左右悬点关于支点对称，线圈共N匝，当地重力加速度大小为g，实验步骤如下： (1)未通电流时，在天平左盘内放入质量为M的砝码，使天平平衡；当给线圈通以逆时针方向、大小为I的电流（如图所示）时，需要在砝码盘中再加入质量为的砝码，天平才重新平衡。分析可知磁场方向垂直于纸面______（填“向里”或“向外”），磁感应强度大小______。（用题中所给物理量符号表示） (2)只改变通入线圈电流I的大小，砝码盘中放入砝码使天平平衡，读出砝码盘中砝码的总质量m，得到多组m和I数据后，作出了图像，若该图像是一条斜率为k的直线，则匀强磁场的磁感应强度大小______。（用g、k、L和N表示） 四、解答题 13．研究小组设计了一种通过观察粒子在荧光屏上打出的亮点位置来测量粒子速度大小的装置，如题图所示，水平放置的荧光屏上方有沿竖直方向强度大小为B，方向垂直于纸面向外的匀强磁场。O、N、M均为荧光屏上的点，且在纸面内的同一直线上。发射管K（不计长度）位于O点正上方，仅可沿管的方向发射粒子，一端发射带正电粒子，另一端发射带负电粒子，同时发射的正、负粒子速度大小相同，方向相反，比荷均为。已知，，不计粒子所受重力及粒子间相互作用。 (1)若K水平发射的粒子在O点产生光点，求粒子的速度大小。 (2)若K从水平方向逆时针旋转60°，其两端同时发射的正、负粒子恰都能在N点产生光点，求粒子的速度大小。 (3)要使（2）问中发射的带正电粒子恰好在M点产生光点，可在粒子发射t时间后关闭磁场，忽略磁场变化的影响，求t。 14．如图所示，间距的平行光滑金属导轨倾斜放置，其与水平面的夹角，导轨上端接电动势为（未知）、内阻的直流电源，空间分布着磁感应强度大小、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。一质量的金属杆水平放置在导轨上恰好保持静止，已知金属杆接入电路的有效电阻，导轨电阻不计，重力加速度大小， (1)求金属杆受到的安培力F的大小和方向； (2)求电源的电动势E； (3)若匀强磁场的磁感应强度大小不变，方向突然改为竖直向上，求此时金属杆的加速度的大小（不考虑磁场突然变化引起的电磁感应作用，结果可用根式表示）。 15．如图。直流电源的电动势为，内阻为，滑动变阻器R的最大阻值为，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为，平行板电容器的右侧存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。闭合开关S，当滑片处于滑动变阻器中点时，质量为m的带正电粒子以初速度水平向右从电容器左侧中点a进入电容器，恰好从电容器下极板右侧边缘b点进入磁场，随后又从电容器上极板右侧边缘c点进入电容器，忽略粒子重力和空气阻力。 (1)求粒子所带电荷量q； (2)求磁感应强度B的大小； (3)若粒子离开b点时，在平行板电容器的右侧再加一个方向水平向右的匀强电场，场强大小为，求粒子相对于电容器右侧的最远水平距离。 高二物理假期作业（十）参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A C D A B D BC BC ABD 11． > 增大 12．(1) 向外 (2) 13．(1) (2) (3) 14．(1)，方向平行于导轨向上 (2) (3) 15．(1) (2) (3) 高二物理假期作业（十一）参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C D A A A B BD BC AC 11． 上表面 高于 12． 增大 不变 等于 半径 13．(1)，方向垂直纸面向里 (2) 14．(1)，方向：沿斜面向上 (2) 15．(1)正电， (2) (3)80% 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $