1.2 磁场对运动电荷的作用力 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

2025-2026学年度人教版高二物理选择性必修二 第一章第二节磁场对运动电荷的作用力同步练习 一、单选题 1．在电磁学发展过程中，涌现出了许多伟大的科学家，下列说法中符合物理学发展史的是（    ） A．安培发现了点电荷的相互作用规律 B．法拉第最早引入电场的概念 C．奥斯特发现了磁场对运动电荷的作用规律 D．库仑发现了电流的磁效应 2．笔记本电脑盖上屏幕，屏幕盖板上磁铁和主板机壳上“霍尔传感器”配合，通过改变a、b间电势差的方式使屏幕进入休眠模式，其工作原理如图所示。当电脑盖上屏幕时，相当于屏幕边缘的磁极靠近霍尔元件，已知该霍尔元件载流子为电子，以下说法正确的是（　　） A．盖上盖板，a端带正电 B．打开盖板，a端带正电 C．盖上屏幕过程中，a、b间电势差逐渐减小 D．盖上屏幕过程中，a、b间电势差逐渐增大 3．来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽的极光。高速带电粒子撞击空气分子后动能减小。假如我们在地球北极仰视，发现正上方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如乙图所示。下列说法正确的是（　　） A．粒子从M沿逆时针方向射向N B．高速粒子带正电 C．粒子受到的磁场力不断增大 D．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转 4．如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管道，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘管道在水平外力F（图中未画出）的作用下以速度v向右匀速运动。管道内有一带正电小球，初始时位于管道M端且相对管道的速度为0，一段时间后，小球运动到管道N端，小球质量为m、电量为q，管道长度为l，小球直径略小于管道内径。关于小球从M端运动到N端过程，下列说法正确的是（　　） A．时间为 B．小球所受洛伦兹力做正功 C．小球所受洛伦兹力方向竖直向上 D．外力F做的功为qvBl 5．1932年，美国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正电子。他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，并在云室中加入一块厚6mm的铅板，借以减慢粒子的速度。当正电子通过云室内的强匀强磁场时，拍下如图所示的径迹照片，A、B是径迹上的两点，根据正电子的偏转情况，则（　　） A．正电子从B运动到A B．磁场方向垂直纸面向外 C．运动过程中洛伦兹力对正电子做负功 D．正电子在A点比在B点所受的洛伦兹力大 6．自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图。当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差。下列说法正确的是（　　） A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小 B．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的 C．自行车的车速越大，霍尔电势差越高 D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差不变 7．来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不会到达地面。下列说法中正确的是（　　） A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用与宇宙射线射向地球的纬度及速度方向无关 B．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极附近最强，赤道附近最弱 C．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极附近最弱，赤道附近最强 D．地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转 二、多选题 8．如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强。尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败。不计粒子重力，若仅在纵向场中，下列说法正确的是（　　） A．正离子在纵向场中沿顺时针方向运动 B．带电粒子在纵向场中的速度大小不变 C．在纵向场中，图中A点处带电粒子将发生左右方向的漂移 D．在纵向场中，图中A点处带电粒子将发生上下方向的漂移 9．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的、两小孔中，为、连线的中点，连线上的、两点关于点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度（式中是常数、是导线中的电流、为点到导线的距离）。一带负电的小球以初速度从点出发沿、连线运动到点，运动中小球一直未离开桌面。小球从点运动到点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球做变速运动 B．小球做匀速直线运动 C．小球对桌面的压力一直在减小 D．小球对桌面的压力一直在增大 10．霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁敏半导体元件。当电流垂直于外磁场通过半导体时会产生霍尔电压，如图所示，一个宽度为b，厚度为d的霍尔元件处在垂直其表面向下的磁感应强度为B的磁场中。该元件的载流子为自由电子，当图示电流Ⅰ通过该元件时，该元件两侧面间会产生霍尔电压UH，为增大UH，可采取的措施是（　　） A．只增大B B．只增大I C．只增大b D．只增大d 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．如图1所示，一定厚度和宽度的导体板放在匀强磁场中，当导体板流过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生一定的电压，这就是霍尔效应霍尔器件具有灵敏度高、稳定性好、控制简单方便的特点，某研究学习小组利用霍尔元件测量匀强磁场的磁感应强度。 (1)若图1中的电流I是正电荷定向移动产生的，则______电势高；若图1中的电流I是负电荷定向移动产生的，则______电势高。（填“上侧面A”或下侧面） (2)若图1中电流是电子定向移动形成的，该导体板单位体积中自由电子个数为n，导体板长度为L，宽度为d，高为h，通过导体电流为I，电子电荷量为e。将一个灵敏电压表的两端接在导体板的上、下侧面，测出导体板上、下侧面之间稳定电势差为，则磁感应强度______。用这个霍尔器件探测空间磁场时，由于摆放的方向不同，导致图中电流I和磁感应强度B的方向如图2所示，则导体板上、下侧面之间稳定电势差为______。（用和图中字母表示） 四、解答题 13．如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为-q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g。小球从静止开始滑下，求小球运动到最大速度的过程中合外力的冲量。 14．如图所示，直导线长l，电流为I，单位体积内的自由电荷数为n，截面积为S，每个电荷的电荷量均为q，定向运动速度为v，磁场的磁感应强度为B。 （1）这段通电导线所受的安培力是多大？ （2）此段导线的自由电荷个数是多少？ （3）每个自由电荷受到的洛伦兹力又是多大？    15．如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界）垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，两圆的半径分别为R和3R，圆心为O。质量为m、电荷量为q（q>0）的带粒子从大圆边缘的P点沿半径PO方向以不同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计； （1）若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，求粒子在磁场中运动速度大小v1和在磁场中运动的时间t1； （2）若粒子不能进入小圆内部区域，求粒子在磁场中运动的速度v2。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D A D D A C BD BC AB 11． 上表面 高于 12．(1) 上侧面A 下侧面 (2) 13．，方向向下 14．（1）；（2）；（3） 15．（1），；（2） / 学科网（北京）股份有限公司 $