第一章 安培力与洛伦兹力 单元检测卷 (提升版) -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

绝密★启用前 第一章安培力与洛伦兹力（提升） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．在地球赤道上空，有一束电子流，自东向西运动，由于受地球磁场的影响，电子流将（　　） A．向上偏转 B．向下偏转 C．向南偏转 D．向北偏转 2．下列说法错误的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量G B．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量 C．法拉第首先提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场 D．安培总结出左手定则判断通电直导线在磁场中受到磁场力的方向 3．下列有关传感器的说法正确的是（　　） A．霍尔元件属于光敏元件 B．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大 C．半导体材料制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而增大 D．楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启，表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器 4．仔细观察四幅图，你认为说法正确的是（　　） ①图（1）中是通电导线周围存在磁场的实验，这是物理学家法拉第通过实验首先发现 ②图（2）中，标有“，”的电容器，极板上所带的电荷量最多为 ③图（3）中的导电液体通电后在磁场中将会旋转，从上往下看作逆时针旋转 ④图（4）是一只金属电阻温度计，其金属丝的电阻值随温度的升高而增大 A．③④ B．①② C．①③ D．②④ 5．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要设备，构造原理如图所示。离子源S能产生各种不同的离子束，飘入（初速度可视为零）MN间的加速电场后从小孔O垂直进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，P点到小孔O的距离为x。对于一质量m和电荷量q各不相同的离子，它们的x2—图像应是（　　） A． B． C． D． 6．某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场，通有待测电流的直导线垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场。调节电阻R，当电流表示数为时，元件输出霍尔电压为零，则待测电流的方向和大小分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 7．下列关于电场和磁场的说法正确的是（　　） A．若检验电荷在电场中某点受到的电场力为0，则该点的电场强度一定为0 B．若通电导线在磁场中某点受到磁场的作用力为0，则该点的磁感应强度一定为0 C．电场强度的方向一定与检验电荷在电场中受到的电场力的方向相同 D．磁感应强度的方向一定与通电导线在磁场中受到的力的方向相同 8．如图所示AC、AD两块挡板垂直纸面放置，夹角为90°，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。一束质量为m、电荷量为＋q的粒子，从AD板上的小孔P处以不同速率垂直于磁场方向射入，速度方向与AD板的夹角为60°，，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则打在Q点的粒子和垂直打在AC板的粒子的速率之比为（    ）    A．4:3 B．3:4 C．3:8 D．8:3 9．如图，半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面），在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，带电微粒a沿图中直线在圆上的M点射入柱形区域，在圆上的P点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直，圆心O到直线的距离为；另一带电微粒b沿图中直径在圆上的N点以相同速度射入柱形区域，也在P点离开该区域，不计重力及微粒间的相互作用力，则a、b的比荷之比为（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，感应强度大小为B的匀强磁场沿z轴正方向垂直于霍尔元件的工作面（即前后侧面），给霍尔元件通以沿x轴正向的恒定电流I，元件沿x轴方向的长度为a，沿y轴方向的宽度为b，沿z轴方向的厚度为c.下列说法正确的是（　　） A．若元件的载流子带正电，则元件的上表面电势比下表面的电势高 B．沿y轴方向的宽度越大，元件上、下表面的电势差越大 C．沿z轴方向的厚度越小，元件上、下表面的电势差越大 D．增大电流，元件上、下表面的电势差大小不变 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．如图所示，长直导线通有的恒定电流，线框与长直导线共面，处于Ⅰ位置。下列说法正确的是（    ） A．长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里 B．若线框中通以顺时针方向的电流，则线框受到的安培力方向向左 C．若线框从Ⅰ位置平移到Ⅱ位置，则磁通量增大 D．若线框从Ⅰ位置平移到关于长直导线对称的Ⅲ位置，则磁通量变化量为零 12．磁流体发电机的原理如图所示。将一束速度为的等离子体（含有大量正、负带电粒子）垂直于磁场方向喷入磁感应强度为的匀强磁场中，在相距为的两平行金属板间产生电压。如果把上、下板和电阻连接，上、下板就是一个直流电源的两极。稳定时两板间等离子体有电阻，忽略边缘效应，下列判断正确的是（　　） A．上板为正极 B．上、下两板间的电压 C．进入平行金属板间的等离子体都做匀速直线运动 D．垂直磁场方向喷入的等离子体速度越大，两板间电动势越大 13．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m的导体棒。在导体棒中通以电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，已知重力加速度为g，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（　　） A．，方向垂直斜面向上 B．，方向垂直斜面向下 C．，方向竖直向下 D．，方向竖直向上 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，霍尔电压U（3、4接线端的电压）、电流I和磁感应强度大小B的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数。若构成霍尔元件的材料“甲”的导电物质带正电，材料“乙”的导电物质带负电。 (1)霍尔元件通过如图所示电流I时，接线端4点的电势高于接线端3点，则该材料是_________。（填“甲”或“乙”） (2)已知霍尔元件的厚度为d，宽度为b，磁感应强度大小为B，自由电荷带电量为q，单位体积内自由电荷的个数为n，自由电荷的平均定向移动速率为v，已知电流满足，S为电流流过的横截面积，则金属板上、下两面之间的电势差的绝对值（霍尔电压）U=_________，则霍尔系数K=__________。（用B、d、b、q、n、v表示） 15．某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。水平直铜条AB的两端通过导线与电源连接成闭合回路，AB 在磁场中的长度为L，电阻为R，电源电动势为E，内阻为r。实验过程中绳子始终处于拉紧状态。 （1）开关闭合后，铜条所受安培力的方向为向______（填∶上、下、左、右），此时电子测力计的示数为； （2）改变电源正负极，闭合开关，发现此时电子测力计示数为，则 ______（填：或：）。磁极间磁感应强度大小______（用题目中所给字母表示） 16．如图所示，在磁感应强度B=4.0×10–2T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直、长L=0.1m的通电直导线ab，通过直导线的电流强度I=5A。求： （1）在图中标出安培力的方向。 （2）直导线在磁场中受到的安培力的大小； 17．某磁防护装置截面如图所示，以点为圆心，内、外半径分别为、的环形区域内（边界处有磁场），有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，外圆为绝缘薄板，板上有一小孔。一带正电的粒子以速度从孔沿方向射入磁场，恰好不进入内圆，粒子每次与绝缘薄板碰撞后以原速率反弹且电荷量不变。不计粒子重力，求： (1)粒子在磁场中运动的轨迹半径； (2)粒子的比荷； (3)粒子从射入孔到离开孔与绝缘薄板碰撞的次数及所需的时间。（碰撞次数要通过计算说明） 18．4月29日中国空间站天和核心舱发射成功，将开展完全失重环境下宇宙空间实验。如图所示，某宇宙空间内存在一分界线，上、下两侧分别是区域足够大的匀强磁场B1、B2，B1=2B2=2B，方向均垂直纸面向里。在磁场B1中距边界为d的A点静止着一电荷量为q的高能离子，因过多的能量而分裂成一碎片离子和一中性粒子。碎片离子质量为m，分离速度平行于分界线向左，垂直通过界线后进入磁场B2，在C点刚好又撞上中性粒子。 (1)求碎片离子的分离速度及A、C间的距离； (2)求中性粒子的质量M； (3)若在碎片离子进入分界线下方区域后，立即将分界线上方磁场B1撤去，替换为垂直于分界线的匀强电场E，要使两粒子尽早相碰，求场强大小和方向。 19．我国高压直流输电工程取得令人瞩目的成就。在输电工程中，常用间隔棒把几根输电线连接起来防止其相互碰撞，如图甲所示。已知距离长直导线为处的磁感应强度，其中K为常数，I是长直导线中的电流，则图乙通有电流I的两根距离为r的长直输电线中，长为的输电线ab所受到的安培力多大?在图乙大致位置画出ab所受安培力的示意图。    试卷第6页，共9页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 绝密★启用前 第一章安培力与洛伦兹力（提升） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．在地球赤道上空，有一束电子流，自东向西运动，由于受地球磁场的影响，电子流将（　　） A．向上偏转 B．向下偏转 C．向南偏转 D．向北偏转 【答案】A 【详解】在地球赤道上空，地磁场方向由地理南极指向北极，电子流自东向西运动，根据左手定则，电子流将向上偏转。 故选A。 2．下列说法错误的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量G B．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量 C．法拉第首先提出了场的概念，并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场 D．安培总结出左手定则判断通电直导线在磁场中受到磁场力的方向 【答案】A 【详解】A．牛顿发现了万有引力定律；卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量G，A错误； B．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，B正确； C．法拉第首先提出用电场线描述电场，用磁感线形象地描述磁场，促进了人们对电磁现象的研究，C正确； D．通过左手定则判断通电直导线在磁场中受到磁场力的方向，是由安培总结出来的，D正确。 故选A。 3．下列有关传感器的说法正确的是（　　） A．霍尔元件属于光敏元件 B．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大 C．半导体材料制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而增大 D．楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启，表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器 【答案】D 【详解】A．霍尔元件属于磁敏元件，A错误； B．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，B错误； C．半导体材料制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C错误； D．楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启，表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器，D正确。 故选D。 4．仔细观察四幅图，你认为说法正确的是（　　） ①图（1）中是通电导线周围存在磁场的实验，这是物理学家法拉第通过实验首先发现 ②图（2）中，标有“，”的电容器，极板上所带的电荷量最多为 ③图（3）中的导电液体通电后在磁场中将会旋转，从上往下看作逆时针旋转 ④图（4）是一只金属电阻温度计，其金属丝的电阻值随温度的升高而增大 A．③④ B．①② C．①③ D．②④ 【答案】A 【详解】①图（1）中是通电导线周围存在磁场的实验，这是物理学家奥斯特通过实验首先发现，①错误； ②图（2）中，标有“，”的电容器，说明这个电容器的额定电压为5.5V，电容量为1.0F，由Q=CU可得 极板上所带的电荷量最多为5.5C，②错误； ③图（3）中的导电液体通电后在磁场中将会旋转，由左手定则可知，导电液体通电后在磁场中受到磁场力作用，从上往下看作逆时针旋转，③正确； ④图（4）是一只金属电阻温度计，其金属丝的电阻值随温度的升高而增大，④正确。 综上所述③④正确，即A正确，BCD错误。 故选A。 5．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要设备，构造原理如图所示。离子源S能产生各种不同的离子束，飘入（初速度可视为零）MN间的加速电场后从小孔O垂直进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，P点到小孔O的距离为x。对于一质量m和电荷量q各不相同的离子，它们的x2—图像应是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在加速电场中有 进入磁场，根据牛顿第二定律得 解得 故选A。 6．某兴趣小组设计的测量大电流的装置如图所示，通有电流I的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场，通有待测电流的直导线垂直穿过螺绕环中心，在霍尔元件处产生的磁场。调节电阻R，当电流表示数为时，元件输出霍尔电压为零，则待测电流的方向和大小分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁场方向向下，则要使元件输出霍尔电压为零，直导线在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培定则可知待测电流的方向应该是；元件输出霍尔电压为零，则霍尔元件处合场强为0，所以有 解得 故选D。 7．下列关于电场和磁场的说法正确的是（　　） A．若检验电荷在电场中某点受到的电场力为0，则该点的电场强度一定为0 B．若通电导线在磁场中某点受到磁场的作用力为0，则该点的磁感应强度一定为0 C．电场强度的方向一定与检验电荷在电场中受到的电场力的方向相同 D．磁感应强度的方向一定与通电导线在磁场中受到的力的方向相同 【答案】A 【详解】A．电场的性质是对放入其中的电荷有力的作用，所以若检验电荷在电场中某点受到的电场力为0，则该点的电场强度一定为0，故A正确； B．由 可知，即使通电导线在磁场中某点受到磁场的作用力为0，该点的磁感应强度也不一定为0，故B错误； C．电场强度的方向与正检验电荷在电场中受到的电场力的方向相同，故C错误； D．根据左手定则可知磁感应强度的方向一定与通电导线在磁场中受到的力的方向垂直，故D错误。 故选A。 8．如图所示AC、AD两块挡板垂直纸面放置，夹角为90°，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。一束质量为m、电荷量为＋q的粒子，从AD板上的小孔P处以不同速率垂直于磁场方向射入，速度方向与AD板的夹角为60°，，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则打在Q点的粒子和垂直打在AC板的粒子的速率之比为（    ）    A．4:3 B．3:4 C．3:8 D．8:3 【答案】C 【详解】设，则。当粒子打在点时，设粒子的运动速度为，运动半径为，根据几何关系可得 解得 根据洛伦兹力提供向心力可得 解得 同理，当粒子垂直打在AC板上时，设粒子的运动速度为，运动半径为，根据几何关系可得 解得 根据洛伦兹力提供向心力可得 解得 所以 故选C。 9．如图，半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面），在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，带电微粒a沿图中直线在圆上的M点射入柱形区域，在圆上的P点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直，圆心O到直线的距离为；另一带电微粒b沿图中直径在圆上的N点以相同速度射入柱形区域，也在P点离开该区域，不计重力及微粒间的相互作用力，则a、b的比荷之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则 解得 电微粒a沿图中直线在圆上的M点射入柱形区域，在圆上的P点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直，圆心O到直线的距离为，粒子轨迹如图 可知 设CD长度为x，由几何关系知 解得 带电微粒b沿图中直径在圆上的N点以相同速度射入柱形区域，也在P点离开该区域，粒子轨迹如同 由几何关系知，由几何关系知 解得 则a、b的比荷之比为 故选B。 10．如图所示，感应强度大小为B的匀强磁场沿z轴正方向垂直于霍尔元件的工作面（即前后侧面），给霍尔元件通以沿x轴正向的恒定电流I，元件沿x轴方向的长度为a，沿y轴方向的宽度为b，沿z轴方向的厚度为c.下列说法正确的是（　　） A．若元件的载流子带正电，则元件的上表面电势比下表面的电势高 B．沿y轴方向的宽度越大，元件上、下表面的电势差越大 C．沿z轴方向的厚度越小，元件上、下表面的电势差越大 D．增大电流，元件上、下表面的电势差大小不变 【答案】C 【详解】A．若元件的载流子带正电，正电荷的运动方向与电流方向相同，根据左手定则，正电荷所受洛伦兹力向下，所以下极板带正电，则元件的上表面电势比下表面的电势低，所以A错误； BC．元件上、下表面的电势差为U，则有 电流的微观表达式为 联立解得 所以元件上、下表面的电势差与沿z轴方向的厚度有关与沿y轴方向的宽度无关，并且成反比，则B错误；C正确； D．根据 增大电流，元件上、下表面的电势差大小增大，所以D错误； 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．如图所示，长直导线通有的恒定电流，线框与长直导线共面，处于Ⅰ位置。下列说法正确的是（    ） A．长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里 B．若线框中通以顺时针方向的电流，则线框受到的安培力方向向左 C．若线框从Ⅰ位置平移到Ⅱ位置，则磁通量增大 D．若线框从Ⅰ位置平移到关于长直导线对称的Ⅲ位置，则磁通量变化量为零 【答案】AB 【详解】A．根据安培定则可知，长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，故A正确； B．若线框中通以顺时针方向的电流，根据左手定则及安培力计算公式可知，左边受到向左的安培力大于右边受到向右的安培力，可知线框受到的安培力方向向左，故B正确； C．离长直导线越近的位置，磁感应强度越大，若线框从Ⅰ位置平移到Ⅱ位置，则磁通量减小，故C错误； D．设线框在Ⅰ位置的磁通量为，则线框在Ⅲ位置的磁通量为，磁通量变化量大小为，故D错误。 故选AB。 12．磁流体发电机的原理如图所示。将一束速度为的等离子体（含有大量正、负带电粒子）垂直于磁场方向喷入磁感应强度为的匀强磁场中，在相距为的两平行金属板间产生电压。如果把上、下板和电阻连接，上、下板就是一个直流电源的两极。稳定时两板间等离子体有电阻，忽略边缘效应，下列判断正确的是（　　） A．上板为正极 B．上、下两板间的电压 C．进入平行金属板间的等离子体都做匀速直线运动 D．垂直磁场方向喷入的等离子体速度越大，两板间电动势越大 【答案】CD 【详解】A．稳定前由左手定则可判断，正粒子受洛伦兹力向下，负粒子受洛伦兹力向上，所以下极板带正电，为正极；上极板带负电，为负极。故A错； BD．稳定后，由 得两板间的电动势 所以垂直磁场方向喷入的等离子体速度越大，两板间电动势越大； 因两板间等离子体有电阻，即发电机有内阻，由 所以上下极板间的电压，故B错，D正确； C．稳定后，进入平行金属板间的等离子体所受电场力和洛伦兹力等大反向，合力为零，都做匀速直线运动。故C正确； 故选CD。 13．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m的导体棒。在导体棒中通以电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，已知重力加速度为g，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（　　） A．，方向垂直斜面向上 B．，方向垂直斜面向下 C．，方向竖直向下 D．，方向竖直向上 【答案】AD 【详解】A．当外加匀强磁场的磁感应强度垂直斜面向上时，导体棒所受安培力沿斜面向上，根据平衡条件有 解得 故A正确； B．当外加匀强磁场的磁感应强度垂直斜面向下时，导体棒所受安培力沿斜面向下，导体棒不可能静止，故B错误； C．当外加匀强磁场的磁感应强度竖直向下时，导体棒所受安培力水平向左，导体棒不可能静止，故C错误； D．当外加匀强磁场的磁感应强度竖直向上时，导体棒所受安培力水平向右，根据平衡条件有 解得 故D正确。 故选AD。 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，霍尔电压U（3、4接线端的电压）、电流I和磁感应强度大小B的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数。若构成霍尔元件的材料“甲”的导电物质带正电，材料“乙”的导电物质带负电。 (1)霍尔元件通过如图所示电流I时，接线端4点的电势高于接线端3点，则该材料是_________。（填“甲”或“乙”） (2)已知霍尔元件的厚度为d，宽度为b，磁感应强度大小为B，自由电荷带电量为q，单位体积内自由电荷的个数为n，自由电荷的平均定向移动速率为v，已知电流满足，S为电流流过的横截面积，则金属板上、下两面之间的电势差的绝对值（霍尔电压）U=_________，则霍尔系数K=__________。（用B、d、b、q、n、v表示） 【答案】(1)乙 (2) 【详解】（1）由于接线端4点的电势高于接线端3点，根据左手定则可知导电物质带负电，故为乙材料； （2）[1]由于粒子在复合场中做匀速直线运动，受力平衡，则有 解得 [2]根据 解得 联立上述各式可得 15．某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。水平直铜条AB的两端通过导线与电源连接成闭合回路，AB 在磁场中的长度为L，电阻为R，电源电动势为E，内阻为r。实验过程中绳子始终处于拉紧状态。 （1）开关闭合后，铜条所受安培力的方向为向______（填∶上、下、左、右），此时电子测力计的示数为； （2）改变电源正负极，闭合开关，发现此时电子测力计示数为，则 ______（填：或：）。磁极间磁感应强度大小______（用题目中所给字母表示） 【答案】 下 > 【详解】 （1）[1] 根据左手定则可知铜条所受安培力的方向向下。 （2）[2] 第一次开关闭合后铜条AB对磁铁的力向上，电子测力计的示数小于磁铁重力；改变电流方向后铜条AB对磁铁的力向下，电子测力计的示数大于磁铁重力。故 F2>F1 [3] 根据闭合电路欧姆定律得 安培力 对磁铁受力分析可知 解得 16．如图所示，在磁感应强度B=4.0×10–2T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直、长L=0.1m的通电直导线ab，通过直导线的电流强度I=5A。求： （1）在图中标出安培力的方向。 （2）直导线在磁场中受到的安培力的大小； 【答案】（1）见解析；（2）2×10-2N 【详解】（1）根据左手定则，方向如图 （2）安培力大小公式，则有 17．某磁防护装置截面如图所示，以点为圆心，内、外半径分别为、的环形区域内（边界处有磁场），有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，外圆为绝缘薄板，板上有一小孔。一带正电的粒子以速度从孔沿方向射入磁场，恰好不进入内圆，粒子每次与绝缘薄板碰撞后以原速率反弹且电荷量不变。不计粒子重力，求： (1)粒子在磁场中运动的轨迹半径； (2)粒子的比荷； (3)粒子从射入孔到离开孔与绝缘薄板碰撞的次数及所需的时间。（碰撞次数要通过计算说明） 【答案】(1) (2) (3)3， 【详解】（1）根据几何关系可知 解得 （2）根据洛伦兹力提供向心力有 解得 （3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，由几何关系得 解得 粒子在磁场中运动的周期为 粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为 因，则第一次与绝缘薄板碰撞，粒子在内圆上也运动了，可得粒子总共与绝缘薄板发生3次碰撞，所用时间为 18．4月29日中国空间站天和核心舱发射成功，将开展完全失重环境下宇宙空间实验。如图所示，某宇宙空间内存在一分界线，上、下两侧分别是区域足够大的匀强磁场B1、B2，B1=2B2=2B，方向均垂直纸面向里。在磁场B1中距边界为d的A点静止着一电荷量为q的高能离子，因过多的能量而分裂成一碎片离子和一中性粒子。碎片离子质量为m，分离速度平行于分界线向左，垂直通过界线后进入磁场B2，在C点刚好又撞上中性粒子。 (1)求碎片离子的分离速度及A、C间的距离； (2)求中性粒子的质量M； (3)若在碎片离子进入分界线下方区域后，立即将分界线上方磁场B1撤去，替换为垂直于分界线的匀强电场E，要使两粒子尽早相碰，求场强大小和方向。 【答案】(1)；；(2)；(3)，电场方向垂直于分界面向下 【详解】(1)由题意B1=2B，在磁场B1中，由几何关系可得 由 得 在磁场B2中，B2=2B，由 得 所以，可得 (2)由周期的公式，即 得 所以，碎片离子运动时间为 中性粒子的速度为 对碎片离子和中性粒子，根据动量守恒，可得 故 (3)碎片离子从B2中到达分界线时，分析可得 对中性粒子，则有 碎片离子，由于，须减速才能相碰，由（1）中情形可知碎片离子带正电，故电场方向垂直于分界线向下，有 由牛顿第二定律 可得 19．我国高压直流输电工程取得令人瞩目的成就。在输电工程中，常用间隔棒把几根输电线连接起来防止其相互碰撞，如图甲所示。已知距离长直导线为处的磁感应强度，其中K为常数，I是长直导线中的电流，则图乙通有电流I的两根距离为r的长直输电线中，长为的输电线ab所受到的安培力多大?在图乙大致位置画出ab所受安培力的示意图。    【答案】，   【详解】根据题意，由安培定则可知，导线ab处于左侧的长直导线的右侧磁场中，该处磁场方向为垂直于直面向里，大小为 根据安培力公式 可得导线ab上长为所受到的安培力为 由左手定则可知，安培力的方向水平向左，如图所示    试卷第14页，共19页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $