第一章 安培力与洛伦兹力 章末测试基础通关-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 以安培力与洛伦兹力为核心，融合35.6T全超导磁体等科技情境，通过选择、实验、计算三级题型，考查物理观念与科学思维的章末基础通关测试。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/46|磁场性质（磁感线、地磁场）、安培力（平行导线磁场）、洛伦兹力（带电小球运动）|第3题结合国际单位制考查单位推导，第6题综合感生电场与洛伦兹力分析运动| |实验题|2/14|霍尔元件测量（载流子浓度、灵敏度）|第11题通过螺旋测微器读数与图像分析，考查科学探究能力| |计算题|3/40|质谱仪（离子加速偏转）、导轨导体棒平衡、电磁场复合运动|第13题结合加速电场与磁场偏转，体现模型建构与科学推理|

《人教版高二物理选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力章末测试基础通关》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C A C D B C AD BD BC 1．D 【详解】A．磁感线是为了形象描述磁场人为引入的假想曲线，不是客观存在的物质，故A错误； B．磁感线是闭合曲线，磁铁外部磁感线从N极指向S极，内部磁感线从S极指向N极，并非终于S极，故B错误； C．武汉位于北半球，地面附近的地磁场既有水平向北的分量，也有竖直向下的分量，合场强方向斜向北下方，不是水平向北，故C错误； D．通电导线受安培力大小为（为电流方向与磁场方向的夹角），当即电流与磁场平行时，无论磁感应强度多大，安培力都为0，因此通电导线受力为0时，磁感应强度不一定为0，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】A．根据安培定则可知，a、b导线在O点产生的磁场方向均从O指向c，故O点磁感应强度不为0，故A错误； B．a导线和b导线在a、b连线之间产生的磁场方向都是竖直向上，磁场叠加后，a、b连线上的磁场方向竖直向上，故B错误； C．根据安培定则可知，a导线在d点的磁场斜向右上方，在c点的磁场指向左上方；b导线在d点的磁场斜向左上方，在c点的磁场指向右上方；根据平行四边形定则合成可知，c、d两点的磁场方向均竖直向上，且根据对称性可知c、d两点处的磁感应强度大小相等，故C正确； D．由于a、b导线与O点距离相等，故两导线在O点产生的磁感应强度等大；a导线在O点产生的磁场方向从O指向c，若将b导线电流反向，则b导线在O点产生的磁场方向从O指向d，则O点处的磁感应强度为0，故D错误。 故选C。 3．A 【详解】A．根据安培力公式，可得。由可知，单位为，单位为，代入得的单位为，故A正确； B．（韦伯）是磁通量的导出单位，不属于基本单位，故B错误； C．C是电荷量的导出单位，而，故C错误； D．是力的导出单位，不属于基本单位，故D错误。 故选A。 4．C 【详解】B．长直通电导线周围空间某点的磁感应强度大小与该点到导线的距离成反比，所以MN对的作用力要大于对的作用力。 根据同向电流吸引、反向电流排斥。总安培力向上，说明电流方向与同向（向左，即），若电流，总安培力向下，拉力会大于，与题意矛盾，B错误； A．对和受力分析：电流向左，下方磁场垂直纸面向外，由左手定则得：受力向左、受力向右，水平方向向外拉；竖直方向受力向上、受力向下，竖直方向向外拉，因此线框整体有扩张趋势，A错误； C．总安培力 ，代入 可得，即总安培力与电流成正比。 平衡方程通入时 则有 通入时 由得 ，C正确； D．MN无电流时，两根细线拉力均为，因此线框总重力 。 设正方形线框边长为，由题意得细线长度为，则， 由题知，即，因此，即处磁感应强度是处的3倍，D错误。 故选C 。 5．D 【详解】通电导线在匀强磁场中受到的安培力，其有效长度为ac连线的长度 根据安培力公式 根据左手定则，安培力的方向垂直于ac连线，方向与bc夹角的正切值 故选D。 6．B 【详解】AB．变化的磁场产生了感生电场，根据楞次定律，感生电场为顺时针方向，故小球先减速，再反向加速，洛伦兹力不做功，故A错误，B正确； C．感生电场沿圆周切线方向，电场力沿切线方向，与速度方向共线，电场力一直做功，故C错误； D．根据左手定则，小球受洛伦兹力先背离圆心，再指向圆心，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．由于金属棒ab恰能保持静止，受重力、支持力、安培力，根据平衡条件可知，安培力方向应沿斜面向上，由题图可知金属棒ab的电流方向为b到a，根据左手定则，磁场方向应该垂直导轨平面向上，故A错误； B．根据平衡条件得F安＝BIL＝mgsin θ 解得，故B错误； C．设滑动变阻器接入电阻为R，根据闭合回路欧姆定律得 解得R＝－r，故C正确； D．若减小滑动变阻器的阻值，根据闭合电路欧姆定律知电路电流增大，因此导体棒ab受到的安培力增大，由于安培力方向沿斜面向上，因此ab会向上运动，故D错误。 故选C。 8．AD 【详解】根据右手螺旋定则可知，导线与导线在a处的磁感应强度方向都向下，则点的磁感应强度方向向下，大小为 同理可知点的磁感应强度方向向下，大小为 可知点和点的磁感应强度方向相同，大小之比为 故选AD。 9．BD 【详解】A．带正电粒子从左向右运动，等效电流方向向右。根据安培定则，电流下方（磁针所在位置）的磁场方向垂直纸面向里。小磁针N极指向磁场方向，因此N极向纸内偏转，S极向纸外偏转，故A错误； B．环形电流的磁场特点：内部磁场与外部磁场方向相反。图中环形内部磁场向外（标记为点）、外部向里（标记为×），符合逆时针环形电流的磁场分布。根据安培定则：右手大拇指指向环形内部磁场方向（向外），四指环绕方向为电流方向，即逆时针，故B正确； C．根据安培定则，图丙中通电螺线管内部磁场方向向右。小磁针静止时N极指向磁场方向，因此小磁针右侧为N极，左侧为S极，故C错误； D．根据安培定则：A（电流向里）在C点产生的磁场方向垂直向左下，B（电流向外）在C点产生的磁场方向垂直向右下，两个磁感应强度大小均为，二者夹角为。根据矢量叠加原理，合磁感应强度大小： 总磁感应强度大小为，故D正确。 故选BD。 10．BC 【详解】B．电子在磁场中做圆周运动 由几何关系有 解得，选项B正确； A．由洛伦兹力提供向心力有 解得，选项A错误； C．轨迹圆心角满足，故 运动时间，选项C正确； D．加速电压满足 要使电子从右侧射出需保证，故，选项D错误。 故选BC。 11．(1)0.679/0.680/0.681 (2)> (3) (4)偏大 【详解】（1）用螺旋测微器测得该元件沿磁场方向的厚度d=0.5mm+0.01mm×18.0=0.680mm （2）接通、正常工作时，根据左手定则，电子受向右的洛伦兹力，则有侧面电势低，即2、4测脚的电势高低关系为>； （3）霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，有evB=eE 电流微观表达式IH=neSv 设霍尔元件的宽度为l，霍尔元件的电压UH=El 霍尔元件的截面面积S=ld 解得 所以有 其中磁场，电子电荷量，解得m-3 （4）如果实验时磁场方向未完全垂直元件的工作面，则式子中的B值偏大，计算得到的载流子浓度偏大。 12．(1) 红 0.60 (2)1.0（0.90-1.1均可） (3)不变 【详解】（1）[1]磁场方向从上向下，电流方向从右到左，因该霍尔元件内自由移动的粒子为电子，所以电子从左向右运动，根据左手定则，可知霍尔元件前表面的电势低于后表面，根据多用电表电流应从红表笔流进、黑表笔流出可知，红表笔应对接图甲中的； [2]使用直流电压挡，应读取表盘上的刻度线，指针指示刻度为，因为刻度对应满偏电压，故读数应为。 （2）在拟合直线上选取相距较远的两点，如和，计算出斜率 根据 可知图像的斜率 解得该霍尔元件的灵敏度 （3）电压挡的零点误差会使所有电压测量值增大（或减小）一个固定值，这导致图线整体向上（或向下）平移，但拟合直线的斜率不变，所以多用电表的电压挡没有机械调零对灵敏度的测量值无影响。 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）a离子加速过程，根据动能定理有 解得 （2）b离子加速过程，根据动能定理有 解得 磁场中，洛伦兹力提供向心力有 解得磁场中轨道半径 b离子沿y轴入射时，打在底片上的位置为； b沿与y轴成θ角入射时，水平位移为，亮线长度为 代入cos θ=0.9，解得亮线长度 （3）同一电压下，则要在底片上完全分辨出a、b两种离子，需要a离子的最小水平位移（沿θ角入射）大于b离子的最大水平位移（沿y轴入射），即 a离子的最小水平位移（沿θ角入射） b离子的最大水平位移（沿y轴入射） 代入，联立解得 14．(1)2.5N (2)3N 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律有 根据安培力公式有   代入数据解得F=2.5N （2）对导体棒受力，根据共点力平衡条件有 解得 由牛顿第三定律得压力大小为3N 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）P到Q，根据牛顿第二定律 竖直方向，匀加速直线运动 水平方向，匀速运动 联立解得，，所以 （2）粒子在Q点的速度大小为 解得 设速度方向与x轴正方向夹角为，则 可得 在磁场中洛伦兹力提供向心力 根据几何关系 联立解得， （3）如图所示 粒子从第Ⅳ象限进入第Ⅰ象限后做类似斜抛运动，速度方向与x轴正方向成37°，大小为，由运动对称性知CD沿x轴方向距离与DE沿x轴方向距离相等，则 粒子第n次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标为 又 解得 当n=5时，可得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版高二物理选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力章末测试基础通关 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8-10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于磁场的有关知识，下列说法正确的是（    ） A．磁感线是客观存在的一种物质 B．磁铁的磁感线起于N极，终于S极 C．武汉地面附近的地磁场方向是水平向北 D．磁场中的一小段通电导线受磁场力为零，该处磁感应强度不一定为零 2．两根互相平行且通有大小相等电流的长直导线a、b垂直于纸面放置，电流方向如图所示。O点为两导线连线的中点，c、d两点位于两导线连线的中垂线上，且关于O点对称。下列关于各点磁场方向的说法正确的是（    ） A．O点处的磁感应强度为零 B．a导线右侧的磁场方向垂直纸面向外 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同 D．若将b导线电流反向，则O点处的磁感应强度方向垂直于ab连线向上 3．2026年1月，我国成功研制“35.6T”全超导磁体。磁感应强度的单位“特斯拉（T）”用国际单位制中的基本单位表示正确的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，竖直平面内一质地均匀的正方形线框abcd通过两根等长的绝缘细线悬挂在长直导线MN的下方，线框中通有图示方向的恒定电流。当MN中无电流时，每根绝缘细线的拉力为T；当MN中通入大小为的电流时，每根细线的拉力均为；当MN中通入大小为的电流时，测得每根细线的拉力刚好为零。已知长直通电导线周围空间某点的磁感应强度大小与导线中的电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比，绝缘细线的长度等于线框边长的一半，不考虑线框四条边相互的磁场作用，下列说法正确的是（　　） A．MN通入电流、时，安培力使线框有收缩趋势 B．两次通入的电流方向均为 C．MN中两次所通的电流大小关系为 D．MN中有电流时，其在ad边所在处产生的磁感应强度大小是bc边所在处的2倍 5．如图所示，“L”形导线abc固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，，ab长为l，bc长为，导线通入恒定电流I，设导线受到的安培力大小为F，方向与bc夹角为，则（　　） A．， B．， C．， D．， 6．如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆管内，有一直径略小于圆管口径的带正电的小球，正以速率沿逆时针方向做匀速圆周运动。在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度随时间均匀增大的磁场。运动过程中小球所带的电荷量不变，则下列说法正确的是（　　） A．洛伦兹力对小球做正功 B．小球先做减速圆周运动，再反向做加速圆周运动 C．小球受到的电场力不做功 D．小球所受洛伦兹力始终指向圆心 7．如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨平行固定在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L；导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势为E、内阻为r；整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面的匀强磁场中。调节滑动变阻器滑动头至某一位置，将质量为m的金属棒ab垂直两导轨置于导轨上，ab恰能保持静止。已知重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻不计，ab与两导轨接触良好，则（　　） A．磁场方向垂直导轨平面向下 B．流过ab的电流大小为 C．滑动变阻器接入电路的阻值为－r D．若减小滑动变阻器的阻值，ab向下运动 8．无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比，即（式中为常数）。如图所示，两根相距的无限长直导线分别通有电流和。在两根导线的连线上有、两点，点为两根直导线连线的中点，点距导线的距离为。下列说法正确的是（　　） A．点和点的磁感应强度方向相同 B．点和点的磁感应强度方向相反 C．点和点的磁感应强度大小之比为 D．点和点的磁感应强度大小之比为 9．下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，一束带正电的粒子从左往右沿着水平方向平行地飞过磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转 B．如图乙所示，环形电流的方向沿逆时针方向 C．如图丙所示，通电螺线管内部小磁针静止时右侧是S极 D．如图丁所示，A、B、C三点恰好构成等边三角形。若两通电导线A、B在C处产生磁场的磁感应强度大小均为B0，则C处磁场的总磁感应强度大小为B0 10．如图所示，电子由静止开始，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离。已知电子的质量为m，电荷量为e，取sin53°=0.8.下列说法正确的是（　　） A．电子进入磁场时的速度大小为 B．电子在磁场中做圆周运动的半径为 C．电子在磁场中运动的时间为 D．若电场可调，为使电子能从磁场的右侧边界射出，则加速电压的最小值为 二、实验题：本题共2小题，共14分 11．为测量某霍尔元件在室温下的载流子浓度（单位体积内的载流子个数），小组同学在实验室中选取了载流子为电子的霍尔元件进行研究，并设计了如图甲所示的实验电路，匀强磁场垂直于元件的工作面向下，用一个精密可调电源通过1、3测脚为霍尔元件提供工作电流，并用一台高精度数字电压表测量2、4测脚间产生的霍尔电压。 (1)用螺旋测微器测得该元件沿磁场方向的厚度如图乙所示，则______mm； (2)接通、正常工作时，2、4测脚的电势高低关系为______（选填“”或“”）； (3)实验中，在室温条件下，改变工作电流，测出对应霍尔电压，描绘出图像如图丙所示。已知磁场，电子电荷量，根据图像及已知数据求出该霍尔元件室温下的载流子浓度______（结果保留两位有效数字）； (4)如果实验时磁场方向未完全垂直元件的工作面，则测量的载流子浓度______（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。 12．某科技社团的同学到某市光伏新能源基地后，对其核心部件霍尔元件产生浓厚兴趣，他们通过查找资料得知霍尔电压满足关系式，其中为霍尔元件的灵敏度，现通过实验探究型号SS49E霍尔元件（其内可自由移动的粒子为电子）的特性。他们用强磁体（磁感应强度为恒定值）提供磁场，将霍尔元件置于磁场中，连接成如图甲所示的电路。 (1)闭合开关，调节滑动变阻器改变电流大小，用多用电表直流电压挡测量对应的时，应接多用电表的______表笔（红，黑）；其中某次测量电压时，多用电表指针位置如图乙所示，多用电表的读数为______。 (2)重复步骤（1），根据所测数据在图丙坐标纸上描点并画出图线。若已知该强磁体的磁感应强度，则该霍尔元件的灵敏度____（保留2位有效数字）。 (3)实验前，若未对多用电表的电压挡进行机械调零，在时指针在0刻度线右侧，但该同学未修正此误差，这会导致最终计算出的灵敏度的测量值______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．某质谱仪简化结构如图所示，在xOy平面的y>0区域存在方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场，在x轴处放置照相底片，大量a、b两种离子漂入（其初速度几乎为零）电压为U的加速电场，经过加速后，从坐标原点且与y轴成θ角的范围内垂直磁场方向射入磁场，最后打到照相底片上，测得最大发射角的余弦值cosθ=0.9，已知a、b两种离子的电荷量均为-q，质量分别为2m和m，不考虑离子间相互作用。求： (1)a离子在磁场中速度大小； (2)b离子在照相底片上形成的亮线长度； (3)若加速电压在之间波动，要在底片上完全分辨出a、b两种离子，则应满足的条件是什么？ 14．如图所示，间距为的平行导轨沿水平方向固定，长为、质量为的导体棒ab垂直导轨放置，导轨的左端接有、的电源，再与一滑动变阻器串联。整个空间存在斜向上与水平方向成的匀强磁场（磁场与导体棒垂直），磁感应强度大小为。接通电路，滑动变阻器R=时导体棒ab静止。导轨、导体棒以及导线的电阻可忽略，重力加速度，。 (1)求导体棒ab受到安培力大小。 (2)导体棒ab对导轨的压力大小。 15．如图所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小。第Ⅳ象限存在垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为的带电粒子以初速度从y轴上点沿x轴正方向开始运动，经过电场后从x轴上的点Q进入磁场，粒子恰能不经过第Ⅲ象限又回到第Ⅰ象限。不计粒子重力。求： (1)点Q的坐标； (2)匀强磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第5次从第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限经过x轴的横坐标。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $