第一章 安培力与洛伦兹力 单元测试卷 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第一章《安培力与洛伦兹力》单元测试卷（解析版） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．如图所示，电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为（ ） A．、竖直向上 B．、竖直向上 C．、竖直向下 D．、竖直向下 【答案】A 【详解】氦原子核带正电，由左手定则可知，氦原子核受到的洛伦兹力方向竖直向上，大小 故A正确。 2．如图所示，地面附近空间存在正交的匀强电场（水平向右）和匀强磁场（垂直纸面向里）。一带电颗粒在该区域恰能做匀速直线运动，则该颗粒（    ） A．一定带正电 B．可能带负电 C．不可能沿电场E方向运动 D．可能沿任意方向运动 【答案】B 【详解】A．若颗粒带正电且水平向右运动，则颗粒受到的电场力（水平向右）、洛伦兹力（竖直向上）、重力（竖直向下）不可能平衡，故A错误； B．若颗粒带负电且斜向左上方运动，则颗粒受到的电场力（水平向左）、洛伦兹力（斜向右上）、重力（竖直向下）可能平衡，故B正确； C．若颗粒沿电场E方向运动，则颗粒受到的电场力（水平方向）、洛伦兹力（竖直方向）、重力（竖直向下）不可能平衡，故C错误； D．综上可知，不可能沿任意方向运动，故D错误。 故选B。 3．某智能手环的磁传感器内置霍尔元件（用于将磁场信号转换为电信号），其结构可简化为长方体：元件宽度为，厚度为，匀强磁场垂直元件工作面向下，磁感应强度为，元件内通入图示方向的电流。稳定后，元件左右两侧面间的电势差为。已知元件中自由移动的电荷带负电，电荷量为，单位体积内自由电荷数为。下列说法正确的是（　　） A．侧面的电势高于侧面的电势 B．自由电荷受到的电场力为 C．两侧面电势差与磁感应强度的关系为 D．元件中自由电荷由负电荷变为正电荷，两侧的电势高低不会发生变化 【答案】C 【详解】AD．元件中的自由电荷带负电，根据左手定则，自由电荷向侧面偏转，侧面的电势低于侧面的电势；同理若元件中自由电荷由负电荷变为正电荷，则侧面的电势高于侧面的电势，故AD错误； B．之间的电场强度 自由电荷受到的电场力，故B错误； C．稳定后，自由电荷所受洛伦兹力的大小等于电场力的大小，即 根据电流微观表达式 又 联立可得，故C正确。 故选C。 4．质谱仪是测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，其工作原理如图所示。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，再进入偏转磁场打在底片上。下列说法正确的是（    ） A．速度选择器中的磁场方向一定垂直纸面向里 B．能通过狭缝P的带电粒子具有相同的速度 C．打在底片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 D．该装置只能分析带正电的粒子 【答案】B 【详解】A．若粒子带正电，在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，由于粒子受到向右的电场力，故粒子受到的洛伦兹力向左，结合左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外；同理，若粒子带负电，在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，由于粒子受到向左的电场力，故粒子受到的洛伦兹力向右，结合左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误； B．由A选项分析可知，带电粒子在速度选择器中有 解得 可知能通过狭缝P的带电粒子具有相同的速度，故B正确； C．带电粒子在偏转磁场中有 联立解得 打在底片上的位置越靠近狭缝P，r越小，比荷越大，故C错误； D．由ABC选项分析可知，该装置能分析带正电的粒子和带负电的粒子，故D错误。 故选B。 5．如图所示，在匀强磁场中，一带电粒子沿垂直于磁感线方向射入，运动轨迹为一段圆弧。若仅减小粒子的入射速度，下列说法正确的是（    ） A．粒子运动周期变小 B．粒子运动半径变小 C．粒子在磁场中运动时间变短 D．粒子所受洛伦兹力不变 【答案】B 【详解】A．根据 解得粒子在磁场中做匀速圆周运动周期公式 可知周期T与速度v无关，因此周期不变，故A错误； B．根据 解得 可知若仅减小粒子的入射速度，粒子运动半径变小，故B正确； C．若仅减小粒子的入射速度，粒子运动半径变小，粒子在磁场中运动扫过的圆心角增大，根据可知，粒子在磁场中运动时间变长，故C错误； D．根据洛伦兹力可知，若仅减小粒子的入射速度，粒子所受洛伦兹力减小，故D错误。 故选B。 6．如图所示，整个装置处在与水平方向成θ＝53°角的匀强磁场中，长为l＝0.1 m的金属杆ab静止于水平导轨上，金属杆全部接入导轨并与导轨垂直，其接入电路的电阻为R＝4.5 Ω，所接电源的电动势为E＝3 V，内阻为r＝0.5 Ω，磁感应强度为B＝0.5 T，下列判断正确的是（　　） A．通过金属杆的电流大小是0.67 A B．金属杆所受安培力的大小是0.024 N C．金属杆所受安培力的大小是0.03 N D．金属杆所受安培力的方向是水平向右 【答案】C 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，电流，故A错误； BC．金属杆电流方向与磁场方向垂直，安培力大小公式为 代入数据得，故B错误，C正确； D．安培力方向垂直于电流和磁场共同决定的平面，磁场与水平成，因此安培力垂直于磁场斜向左上，故D错误。 故选C。 7．如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体围成半径为的闭合线圈，固定在垂直线圈平面向里、磁感应强度为的匀强磁场中（未画出）。、两点将线圈分为上、下两部分，且、两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为。现有大小为的恒定电流自点流入、点流出，下列说法正确的是（　　） A．整个线圈所受安培力为零 B．整个线圈所受安培力为，方向向上 C．整个线圈所受安培力为，方向向上 D．整个线圈所受安培力为，方向向下 【答案】C 【详解】线圈上下两部分对应的有效长度均为，所受安培力分别为， 方向均向上，并联电路中电流的关系为 故，方向向上。 故选C。 8．如图所示，边长为的等边三角形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，D为边的中点，一个质量为、电荷量为的带电粒子平行边从D点射入磁场，粒子的速度大小为，且刚好垂直边射出磁场。不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．该粒子带负电 B．匀强磁场的磁感应强度 C．若只改变该粒子射入磁场的速度大小，则粒子一定不能从点射出磁场 D．若只改变该粒子射入磁场的速度方向，则粒子可以从边射出磁场，且在磁场中运动的时间可能是 【答案】D 【详解】A．粒子垂直于BC边射出磁场，所以粒子向下偏转，洛伦兹力方向向下，根据左手定则可知粒子带正电，故A错误； B．粒子垂直于BC射出磁场，圆心在BC上，同时粒子从D点水平射入，圆心应该在过D点与BC垂直的垂线的垂足处，所以粒子在磁场中做圆周运动的半径为三角形BC边上高的一半，即 根据洛伦兹力提供向心力，有qv0B=m 解得，故B错误； C．改变初速度的大小，当半径r＝L，粒子从C点射出，故C错误； D．粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝＝ 粒子从C点与AC相切射出磁场时，偏转60°，运动时间为t＝T＝，故D正确。 故选D。 9．（多选）如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面上放置一根质量为m、长度为L的通电直导线通有如图所示电流，大小为I。空间中存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。重力加速度为g，导线处于静止平衡状态。下列说法正确的是（    ） A．导线所受安培力方向沿斜面向上，大小为 B．导线所受安培力方向沿斜面向上，大小为 C．若仅将磁场方向改为竖直向上，导线所受安培力方向变为水平向右 D．若仅将磁场方向改为竖直向上，导线所受安培力方向变为沿斜面向下 【答案】BC 【详解】AB．左手定则可知，导线所受安培力方向沿斜面向上，大小为BIL，故A错误，B正确； CD．若仅将磁场方向改为竖直向上，左手定则可知，导线所受安培力方向变为水平向右，故C正确，D错误。 故选BC。 10．（多选）如图，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力、、间的关系，正确的是（　　） A．最大 B．最小 C．最大 D．最小 【答案】CD 【详解】由于a静止，则，电场力向上，带负电荷，由左手定则，b受洛伦兹力竖直向下，则 由左手定则，c受洛伦兹力竖直向上，则 由此可知 故选CD。 11．（多选）如图所示，在xOy平面内，以O为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P（R，0）点沿PO射入磁场，从y轴上的Q点（未画出）射出。则（    ） A．粒子在磁场中运动的时间为 B．粒子的入射速度为 C．若粒子速度变为原来的倍，射出点仍在Q点 D．若粒子从P点沿不同方向射入，只要速度大小不变，射出磁场时速度方向均相同 【答案】ABD 【详解】A．根据带电粒子在圆形边界磁场中的运动规律可知，粒子一定从圆形边界与y轴的交点射出，粒子轨迹如图 粒子扫过的圆心角为，故粒子在磁场中运动的时间为，故A正确； B．结合A选项，几何关系可知 因为 联立解得，，故B正确； C．若粒子速度变为原来的倍，则粒子的轨迹圆半径为之前的倍，几何关系可知，粒子不可能从Q点射出，故C错误； D．若粒子从P点沿不同方向射入，只要速度大小不变，则r=R，其中沿不同方向入射的粒子，轨迹如图 以从a点出射的粒子为例，几何关系可知上图中蓝色四边形为菱形，因此一定是水平的，故粒子出射时速度方向一定竖直向上，同理从其他位置出射的粒子速度方向也一定竖直向上，即射出磁场时速度方向均相同，故D正确。 故选ABD。 12．（多选）质谱仪的示意图如图所示，电荷量相同的a、b两种不同的粒子持续从容器A下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过小孔沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上P、Q点并被吸收。已知单位时间从容器A射出的两种粒子的数目相同，P、Q点到小孔的距离之比为，不计粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两种粒子的质量之比为 B．a、b两种粒子在磁场中运动时间之比为 C．a、b两种粒子对底片的作用力大小之比为 D．要使b粒子打到P点，则加速电压变为 【答案】AC 【详解】A．在加速电场中有 在磁场中有 解得质量 由于半径之比为 则质量之比为，故A正确； B．带电粒子在磁场中，则有 运动周期 运动时间 则运动时间之比为，故B错误； C．单位时间飘出的a、b粒子数目都为N，则时间内各有数目的粒子打到底片上。 由动量定理得 解得 则作用力大小之比为，故C正确； D．在加速电场中有 在磁场中有 解得 若半径由原来的r变为，则电压变为原来的，故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 13．如图甲所示，将这种磁传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一次电势差变化，图乙为霍尔元件的工作原理图，电源电压为U1。当自行车匀速行驶时，霍尔传感器测得的电压U2随时间t变化如图丙所示，若U1变大，U2峰值______（选填 “A．会”或“B．不会”）变大；若自行车车速变大，U2峰值______（选填“A．会”或 “B．不会”）变大。要测出自行车的平均速率大小，还需要测量的物理量为______，自行车的平均速率测量公式为：______。（图中t1、t2、t3、t4作为已知量） 【答案】 A B 自行车车轮直径 【详解】[1]当稳定时满足 又因为 所以 若U1变大，则I越大，U2峰值越大。 故选A。 [2]因为 所以U2峰值与车速无关。 故选B。 [3]要测出自行车的平均速率大小，还需要测量的物理量为自行车车轮直径； [4]由图丙知车轮转动一周时间为，则自行车的速度大小为 14．某同学利用如图所示的装置探究“影响通电导线受磁场力的因素”。 (1)实验中，保持电流恒定，调节接线柱改变通电导线在磁场中的长度，观察并记录弹簧测力计的读数。实验操作时应使导线与磁场方向________（填“垂直”或“平行”）。 (2)若某次实验中，导线长度为，电流，磁感应强度，导线与磁场垂直，则导线受到的安培力大小为________N（保留2位有效数字）． (3)该实验采用的科学方法是_________（填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”或“微小量放大法”）。 (4)若保持导线长度和电流不变，将导线转动使导线与磁场方向夹角为，则导线受到的安培力大小变为原来的________倍。 【答案】(1)垂直 (2)0.020 (3)控制变量法 (4)0.5 【详解】（1）实验中要让通电导线受到的安培力最大，需要让导线与磁场方向垂直。 （2）导线受到的安培力大小为 （3）实验中保持电流恒定，改变导线长度；或保持导线长度恒定，改变电流，这种研究方法是控制变量法。 （4）当导线与磁场方向夹角为θ时，安培力公式为 若保持导线长度和电流不变，将导线转动使导线与磁场方向夹角为，则导线受到的安培力大小 五．计算题（本题共3小题，共36分） 15．两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面斜向上的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=1Ω的直流电源，现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=3.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)导体棒受到的安培力大小； (2)导体棒受到的摩擦力； (3)导体棒金属导轨间的动摩擦因数。 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得 解得 所以安培力大小为 （2）根据平衡条件可得 代入数据得 方向沿导轨向上； （3）滑动摩擦力公式为 则动摩擦因数 16．如图所示，在xOy平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，与x轴、y轴分别相切于A（L，0）、C（0，L）两点，第Ⅱ象限内有沿y轴负方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点沿y轴正方向以v0射入磁场，经C点射入电场，最后从x轴上离O点的距离为2L的P点射出，不计粒子的重力。求： (1)匀强磁场磁感应强度B的大小； (2)电场强度E的大小； (3)粒子在磁场和电场中运动的总时间。 【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子从A点沿y轴正方向以v0射入磁场，经C点射入电场，根据几何关系有 粒子圆周运动过程由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）粒子在电场中做类平抛运动，则有， 解得， （3）粒子在磁场中圆周运动的周期 粒子在磁场中运动的时间 粒子在磁场和电场中运动的总时间 解得 17．某科研小组将威尔逊云室置于如图所示的匀强电场和匀强磁场中，用来显示带电粒子的运动径迹，进而研究带电粒子的性质。平面直角坐标系xOy位于竖直平面内，x轴上有M、N、P三点，三点的横坐标满足，。在区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场；在区域内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一未知粒子从坐标原点O沿与x轴正方向成角射入（速度大小未知），在点以速度垂直于磁场边界射入磁场，并从P点射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子的重力，。 (1)求该粒子的比荷； (2)求匀强电场的电场强度E的大小及N、P两点之间的距离lNP。 (3)若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子的轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于D点（图中未画出）。求粒子由C点运动到D点的时间t，以及D点的纵坐标。 【详解】（1）由题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，且运动半径为r=d 洛伦兹力提供向心力，则 可得 （2）粒子在电场中做一个反向的平抛运动，则， 解得 由位移关系可得 可得 则 （3）由于阻力作用，粒子速度减小，故半径也减小，但是粒子运动的 周期与速度无关，由 可得 所以 又由粒子的运动轨迹可知 则粒子由C运动到D的时间为 设某时刻粒子的速度大小为v，方向如图所示，将速度分解为粒子到达D点时 把和f=kv作正交分解，则在x方向有 选择的微元过程，即上式两边同时乘以，并有； 对C点到D点全过程累加求和，且有 则 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章《安培力与洛伦兹力》单元测试卷（解析版） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第二册第1章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．如图所示，电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为（ ） A．、竖直向上 B．、竖直向上 C．、竖直向下 D．、竖直向下 2．如图所示，地面附近空间存在正交的匀强电场（水平向右）和匀强磁场（垂直纸面向里）。一带电颗粒在该区域恰能做匀速直线运动，则该颗粒（    ） A．一定带正电 B．可能带负电 C．不可能沿电场E方向运动 D．可能沿任意方向运动 3．某智能手环的磁传感器内置霍尔元件（用于将磁场信号转换为电信号），其结构可简化为长方体：元件宽度为，厚度为，匀强磁场垂直元件工作面向下，磁感应强度为，元件内通入图示方向的电流。稳定后，元件左右两侧面间的电势差为。已知元件中自由移动的电荷带负电，电荷量为，单位体积内自由电荷数为。下列说法正确的是（　　） A．侧面的电势高于侧面的电势 B．自由电荷受到的电场力为 C．两侧面电势差与磁感应强度的关系为 D．元件中自由电荷由负电荷变为正电荷，两侧的电势高低不会发生变化 4．质谱仪是测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，其工作原理如图所示。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，再进入偏转磁场打在底片上。下列说法正确的是（    ） A．速度选择器中的磁场方向一定垂直纸面向里 B．能通过狭缝P的带电粒子具有相同的速度 C．打在底片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 D．该装置只能分析带正电的粒子 5．如图所示，在匀强磁场中，一带电粒子沿垂直于磁感线方向射入，运动轨迹为一段圆弧。若仅减小粒子的入射速度，下列说法正确的是（    ） A．粒子运动周期变小 B．粒子运动半径变小 C．粒子在磁场中运动时间变短 D．粒子所受洛伦兹力不变 6．如图所示，整个装置处在与水平方向成θ＝53°角的匀强磁场中，长为l＝0.1 m的金属杆ab静止于水平导轨上，金属杆全部接入导轨并与导轨垂直，其接入电路的电阻为R＝4.5 Ω，所接电源的电动势为E＝3 V，内阻为r＝0.5 Ω，磁感应强度为B＝0.5 T，下列判断正确的是（　　） A．通过金属杆的电流大小是0.67 A B．金属杆所受安培力的大小是0.024 N C．金属杆所受安培力的大小是0.03 N D．金属杆所受安培力的方向是水平向右 7．如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体围成半径为的闭合线圈，固定在垂直线圈平面向里、磁感应强度为的匀强磁场中（未画出）。、两点将线圈分为上、下两部分，且、两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为。现有大小为的恒定电流自点流入、点流出，下列说法正确的是（　　） A．整个线圈所受安培力为零 B．整个线圈所受安培力为，方向向上 C．整个线圈所受安培力为，方向向上 D．整个线圈所受安培力为，方向向下 8．如图所示，边长为的等边三角形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，D为边的中点，一个质量为、电荷量为的带电粒子平行边从D点射入磁场，粒子的速度大小为，且刚好垂直边射出磁场。不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．该粒子带负电 B．匀强磁场的磁感应强度 C．若只改变该粒子射入磁场的速度大小，则粒子一定不能从点射出磁场 D．若只改变该粒子射入磁场的速度方向，则粒子可以从边射出磁场，且在磁场中运动的时间可能是 9．（多选）如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面上放置一根质量为m、长度为L的通电直导线通有如图所示电流，大小为I。空间中存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。重力加速度为g，导线处于静止平衡状态。下列说法正确的是（    ） A．导线所受安培力方向沿斜面向上，大小为 B．导线所受安培力方向沿斜面向上，大小为 C．若仅将磁场方向改为竖直向上，导线所受安培力方向变为水平向右 D．若仅将磁场方向改为竖直向上，导线所受安培力方向变为沿斜面向下 10．（多选）如图，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力、、间的关系，正确的是（　　） A．最大 B．最小 C．最大 D．最小 11．（多选）如图所示，在xOy平面内，以O为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P（R，0）点沿PO射入磁场，从y轴上的Q点（未画出）射出。则（    ） A．粒子在磁场中运动的时间为 B．粒子的入射速度为 C．若粒子速度变为原来的倍，射出点仍在Q点 D．若粒子从P点沿不同方向射入，只要速度大小不变，射出磁场时速度方向均相同 12．（多选）质谱仪的示意图如图所示，电荷量相同的a、b两种不同的粒子持续从容器A下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过小孔沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上P、Q点并被吸收。已知单位时间从容器A射出的两种粒子的数目相同，P、Q点到小孔的距离之比为，不计粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两种粒子的质量之比为 B．a、b两种粒子在磁场中运动时间之比为 C．a、b两种粒子对底片的作用力大小之比为 D．要使b粒子打到P点，则加速电压变为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 13．如图甲所示，将这种磁传感器固定在自行车的车架上，并在车轮辐条上固定强磁铁，当车轮转动时磁铁每次经过传感器都会在元件两侧产生一次电势差变化，图乙为霍尔元件的工作原理图，电源电压为U1。当自行车匀速行驶时，霍尔传感器测得的电压U2随时间t变化如图丙所示，若U1变大，U2峰值______（选填 “A．会”或“B．不会”）变大；若自行车车速变大，U2峰值______（选填“A．会”或 “B．不会”）变大。要测出自行车的平均速率大小，还需要测量的物理量为______，自行车的平均速率测量公式为：______。（图中t1、t2、t3、t4作为已知量） 14．某同学利用如图所示的装置探究“影响通电导线受磁场力的因素”。 (1)实验中，保持电流恒定，调节接线柱改变通电导线在磁场中的长度，观察并记录弹簧测力计的读数。实验操作时应使导线与磁场方向________（填“垂直”或“平行”）。 (2)若某次实验中，导线长度为，电流，磁感应强度，导线与磁场垂直，则导线受到的安培力大小为________N（保留2位有效数字）． (3)该实验采用的科学方法是_________（填“理想实验法”、“控制变量法”、“等效替代法”或“微小量放大法”）。 (4)若保持导线长度和电流不变，将导线转动使导线与磁场方向夹角为，则导线受到的安培力大小变为原来的________倍。 五．计算题（本题共3小题，共36分） 15．两平行金属导轨间的距离L=0.4m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面斜向上的匀强磁场，金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=1Ω的直流电源，现把一个质量m=0.1kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=3.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)导体棒受到的安培力大小； (2)导体棒受到的摩擦力； (3)导体棒金属导轨间的动摩擦因数。 16．如图所示，在xOy平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，与x轴、y轴分别相切于A（L，0）、C（0，L）两点，第Ⅱ象限内有沿y轴负方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点沿y轴正方向以v0射入磁场，经C点射入电场，最后从x轴上离O点的距离为2L的P点射出，不计粒子的重力。求： (1)匀强磁场磁感应强度B的大小； (2)电场强度E的大小； (3)粒子在磁场和电场中运动的总时间。 17．某科研小组将威尔逊云室置于如图所示的匀强电场和匀强磁场中，用来显示带电粒子的运动径迹，进而研究带电粒子的性质。平面直角坐标系xOy位于竖直平面内，x轴上有M、N、P三点，三点的横坐标满足，。在区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场；在区域内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一未知粒子从坐标原点O沿与x轴正方向成角射入（速度大小未知），在点以速度垂直于磁场边界射入磁场，并从P点射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子的重力，。 (1)求该粒子的比荷； (2)求匀强电场的电场强度E的大小及N、P两点之间的距离lNP。 (3)若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子的轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于D点（图中未画出）。求粒子由C点运动到D点的时间t，以及D点的纵坐标。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $