假期作业4 安培力与洛伦兹力-【创新大课堂·暑假作业】2025-2026学年高二物理快乐假期讲练测

高二物理每日一练·练出好成绩 假期作业四 安培力与洛伦兹力 垂直磁场射人大量质量为m、电荷量大小为 …0练基础题0… q、速度为的带正电粒子，不考虑粒子间的 知识点一安培力的方向、大小 相互作用及粒子重力，关于这些粒子的运动 1.在磁感应强度为1.0T的匀强磁场中，一段长 以下说法正确的是 为2m的通电导线放置方向如图所示.已知电 流强度为2A,则它受到的安培力 ×××北 × 东 A.大小为√3N,方向北偏西30° E 7777777777777777777 B.大小为3N,方向正北方 A.粒子只要对着圆心人射，出射后均可垂直 C.大小为4N,方向北偏西30 打在EF上 D.大小为4N,方向东偏南60 B.对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向 知识点二洛伦兹力的方向、大小 延长线一定过圆心 2.如图所示，竖直放置的光滑绝缘斜面处于方： C.对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场 向垂直竖直平面（纸面）向里、磁感应强度大： 中通过的弧长越长，时间也越长 小为B的匀强磁场中，一带电荷量为q(q> D.只要速度满足u=9BR,沿不同方向人射 0)的滑块自a点由静止沿斜面滑下，下降高 m 度为h时到达b点，滑块恰好对斜面无压力. 的粒子出射后均可垂直打在EF上 关于滑块自a点运动到b点的过程，下列说知识点三带电粒子在磁场中的运动 法正确的是（重力加速度为g) )4.如图所示，长方形abcd中， X 长ad=0.6m,宽ab= B 0.3m,O、e分别是ad、bc X 的中点，以e为圆心、eb为 半径的圆弧和以O为圆心、 X B X Od为半径的圆弧组成的区 域内有垂直于纸面向里的 A.滑块在a点受重力、支持力和洛伦滋力 匀强磁场(b边界上无磁场)，磁感应强度 作用 B=0.25T.一群不计重力、质量m=3× B.滑块在b点受到的洛伦兹力大小为 10-7kg、电荷量q=2×10-3C的带正电粒 qB√2gh 子以速度v=5×102m/s沿垂直于ad且垂 C.洛伦兹力做正功 直于磁场方向射入磁场区域，则下列判断正 D.滑块的机械能增大 确的是 () 3.(多选)在真空中，半径为R的虚线所围的圆 A.从Od边射入的粒子其出射点全部分布 形区域内存在磁感应强度大小为B的匀强： 在Oa边 磁场，磁场方向垂直纸面向里，EF是一水平 B.从aO边射入的粒子其出射点全部分布在 放置的感光板，从圆形磁场最右端的A点处 ab边 12 第一部分 假期作业四 C.从Od边射入的粒子其出射点全部分布在： B.粒子第一次在D2中的运动时间大于第二 ab边 次在D2中的运动时间 D.从ad边射入的粒子其出射点均为b点 C.粒子第一次与第二次在D,磁场中运动的 5.(多选)空间存在如图所示相邻的两个匀强： 轨道半径之比为1：3 磁场，磁场I的宽度为d,方向垂直纸面向 D,若仅将粒子的电荷量变为号，则交流电源 里，磁感应强度大小为B;磁场Ⅱ的宽度为 2d,方向垂直纸面向外.现让质量为m、电荷 频率应变为原来的？倍 量为g的带正电粒子以大小为的水平迷7.（多法）如图所示是质谐仪的工作原理示意 度垂直磁场从P点射入磁场，粒子在磁场中： 图.带电粒子被加速电场加速后，进入速度 选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场 运动后恰好从磁场Ⅱ的边缘C处水平射出.不： 和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上 计粒子所受的重力，取sin37°=0.6，cos37°= 有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置 0.8.下列说法正确的是 的胶片A1A2.平板S下方有强度为Bo的匀 强磁场.下列表述正确的是 () ××。 加速电场 ××。··· 速度选择器 ××··。。 E ××。· A P II S 2d ····B A,粒子在磁场I中运动的轨道半径为 3 A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 B.磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B B.质谱仪是分析同位素的重要工具 C.粒子在磁场Ⅱ中运动的周期为2π” qB C能通过狭缝P的带电粒子的递率等丁片 D.粒子在磁场中运动的总时间为7πm D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒 60gB 子的荷质比越小 知识点四质谱仪和回旋加速器 …o练高考题 0 6.回旋加速器是将半径 8.(2023·辽宁卷)安培通过实验研究，发现了 为R的两个D形盒置 电流之间相互作用力的规律.若两段长度分 于磁感应强度为B的 别为△11和△l2、电流大小分别为I1和I2的 匀强磁场中，两盒间的 平行直导线间距为r时，相互作用力的大小 狭缝很小，两盒间接电 接交流电源 压为U的高频交流电源.电荷量为q的带 可以表示为△F=Il△△.比例系数 r 电粒子从粒子源A处进人加速电场（初速 的单位是 度为零)，若不考虑相对论效应及粒子所受 A.kg·m/(s2·A) 重力，下列说法正确的是 ( ) B.kg·m/(s2·A2) A.增大狭缝间的电压U,粒子在D形盒内获： C.kg·m/(s3·A) 得的最大速度会增大 D.kg·m2/(s3·A3) 13 高二物理每日一练·练出好成绩 9.(2023·浙江·高考真题)某兴趣小组设计 (1)磁感应强度B1的大小； 的测量大电流的装置如图所示，通有电流I: （2)粒子经过yO2平面的坐标； 的螺绕环在霍尔元件处产生的磁场B=k1I, (3)电场强度E的大小. 通有待测电流'的直导线ab垂直穿过螺绕 环中心，在霍尔元件处产生的磁场B'= k2'.调节电阻R,当电流表示数为Io时，元 件输出霍尔电压UH为零，则待测电流I'的 方向和大小分别为 ( ------ 霍尔元件放大图 0经典再现0… 题点一带电粒子在组合场中的运动 例在半导体离子注入工 E 艺中，初速度可忽略的磷离 +U- 子P+和P3+,经电压为U 210 A.a→bk kyJo B.a 的电场加速后，垂直进入磁 感应强度大小为B,方向垂 k210 C.b-a: Io D.b-ak2 直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域， 如图所示.已知离子P+在磁场中转过0= …0 练综合题0… 30°后从磁场右边界射出.在电场和磁场中 10.如图所示，在三维坐标系O一xy之中存在一 运动时，可以认为两个离子的质量相同，则 长方体ABCD一abOd,yOz平面左侧存在 下列关于离子P+和P3+的说法中不正确 沿之轴负方向、磁感应强度大小为B1(未 的是 知)的匀强磁场，右侧存在沿BO方向、磁感 A.离开电场区域时的动能之比为1：3 应强度大小为B2(未知)的匀强磁场.现有 B.在电场中的加速度之比为1：1 C.在磁场中转过的角度之比为1：2 一带正电粒子以初速度。从A点沿平面 D.在磁场中运动的半径之比为√3：1 ABCD进入磁场，经C点垂直yO~平面进 【解题指导】带电粒子在电场和磁场两种 入右侧磁场，此时撤去O2平面左侧的磁： 场中运动的性质： 场B1,换上电场强度为E(未知)的匀强电 (1)在电场中 场，电场强度的方向竖直向上，最终粒子恰 ①当粒子的运动方向与电场方向平行时， 好打在Aa棱上.已知AB=2L、Aa=L, 做匀变速直线运动； B2=5√2B1,粒子的电量为q,质量为m(重 ②当粒子垂直于电场方向进入电场时，做 力不计).求： 匀变速曲线运动（类平抛运动）. (2)在磁场中 ①当粒子的运动方向与磁场方向一致时， 不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动； B ②当粒子垂直于匀强磁场方向进入磁场 时，做匀速圆周运动： 14 第一部分 假期作业四 解析A.由题意可知，两个离子的质量相同， 【解题指导】“求解带电粒子在磁场中运动 其电荷量之比是1：3，经电压为U的电场加 多解问题的技巧 速后，由动能定理则有gU=方m=风，由北 (1)分析题目特点，确定题目多解性形成 原因」 可知两离子离开电场区域时的动能之比为 (2)作出粒子运动轨迹示意图（全面考虑多 1:3,A正确，不符合题意；B.两个离子的质 种可能性) 量相同，其电荷量之比是1：3，由牛顿第二定 (3)若为周期性重复的多解问题，寻找通项 律可得离子在电场中的加速度为a=g巴， nd,可 式，若是出现几种解的可能性，注意每种解 知在电场中两个离子的加速度之比为1：3，B 出现的条件 错误，符合题意；D.由以上分析可知，离子离 解析AB.正粒子从磁场边界入射做匀速圆 周运动，洛仑兹力提供向心力，有qB= 开电场区域时的速度大小为 2qU ,则有 2 2 加号从布7一得当0为悦角时，8曲三粒 速度之比为1：5，又由qB=m,r 12) qB’ 子运动轨迹如图所示 可得两个离子在磁场中运动的半径之比为！ ◆ √5：1，D正确，不符合题意；C.由D选项分析！ 6 xx 可知，两个离子在磁场中运动的半径之比为 0 √3：1，设磁场宽度为L,离子在磁场中转的角 由几何关系可知，入射点与出射点Oa= 度等于国心角，所以有sn0-京由此可知角 2rsin 0=2musin 0 ,而粒子在磁场的运动时 gB 度的正弦值之比为1：√，已知离子P+在磁 间1=2x,一20T=2m(x。》,与速度无关；当 2π gB 场中转的角度为30°，可知P3+在磁场中转的： 0为钝角时，画出正粒子运动轨迹如图所示 角度为60°，即在磁场中转的角度之比为 由几何关系入射点与出 ××× 个y 1:2,C正确，不符合题意.故选B. 射点Oa=2rsin0= 答案B 2 musin(π-0) 题点二带电粒子在洛伦兹力作用下的多 2,而粒子在0 qB -0 解问题 磁场中运动时间1=2π。-20T=2m(一0) 例2如图所示，在x轴 qB ××× 上方存在垂直于纸面向 与第一种情况相同，则若)一定，0越大，从 ××× 0 XX 里的足够宽的匀强磁 时间公式可以看出运动时间越短；若一 定，0为锐角越大时，则Oa就越大，但0为钝 场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原 角越大时，由上式可以看出Oa不一定越远， 点O处沿与x轴正方向成0角(0<0<π)以 速率。发射一个带正电的粒子（重力不计）. 故A正确，B错误；C,由9B=ma=升 则下列说法正确的是 ( ) A.若一定，0越大，则粒子在磁场中运动的 可得粒子运动的角速度则=gB,显然与速度 时间越短 无关，故C错误；D.运动时间无论是锐角还 B.若0一定，0越大，则粒子在离开磁场的位 是钝角，时间均为1=2m(),与速度无 置距O点越远 gB C.若0一定，v越大，则粒子在磁场中运动的 关，即若0一定，无论大小如何，则粒子在 角速度越大 磁场中运动的时间都保持不变，故D错误. D.若0一定，v越大，则粒子在磁场中运动的 故选A. 时间越短 答案 A 15● 参考答案与详解 率相同，故B错误，C正确；D.光从光密介质进入光疏：入射光与出射光的夹角为90°.故选A.」 介质，当入射角等于或大于临界角时，将发生全反射现：10.解析(1)由题意可知，该透明材料的临界角为C= 象，根搭公式血C=】由道可求得孩单色光从成璃 45,则折射率n=sn45=E 进入空气时的临界角C=csin9.0到90范昌内有 (2)光路如图 该值存在，所以当α≥C时，将发生全反射，故D错误， 故选C.] 5.C[A,图乙中的条纹等间距，所以是双缝干涉条纹图 样A镂误：BC,旅搭千涉公式△-号，当增加猴链宽 B A D 度d其他不变时，干涉条纹的中心间距减小，当增加距 离L其他不变时，千涉条纹的中心间距增大，B错误，C 由题中数据可知∠0BC=90°，OB=2R,则∠0CB= 正确；D.光的路程差为半波长的奇数倍时，为相互减弱 30°，根据光的折射定律sina&=sin∠DCO=nsin30°= 区，即暗条纹，故P点一定是暗条纹，D错误.故选C.] 6.AB[A.肥皂泡表面能看到五彩斑斓条纹是发生了光 aH·。SL=.影·。S下=C1⑩ 的干涉，A正确；B.夏天雨后看到的彩虹，是通过光的 艺术摆件射出的光线与最初的入射光线相比偏转的 反射和折射形成的，B正确：C,玻璃内气泡看起来特别 角度105°： 明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上 发生了全反射，C错误；D.在太空空间站中，竖直水膜！ (3)光在透明艺术摆件中传播的速度。三一号。，传 处于完全失重状态，各处的厚度相等，则不能观察到彩！ R+R+Rcos 30 色的干涉条纹，D错误.故选AB.] (6+3√2)R 播的时间t= 2c 7.AC[把空气换成矿泉水后，根据v=入f可知，入射光 的频率∫不变，光在介质中的传播速度减小，波长减 答案(1)2 (2)105° (3)6+32)R 2c 小，振据千涉的条纹间距公式A=子入，可知，对同一 假期作业四 个装置来说，波长减小，条纹间距减小，即x2<x1,因为 :1.C[依题意，可得导体棒受到的安培力大小为F安= 1=台是为舒该时泉水的折特丰为号故选AC] BIL=1.0×2×2N=4N,根据左手定则判断知安培力 8.B[光的双缝干涉条纹中，相邻亮（暗）条纹之间的距 方向垂直导体棒，方向北偏西30°.故选C.] 离为△r=二入，式中L为双缝到光屏的距离，d为双缝 2.B[A.滑块自a点由静止沿斜面滑下，在a点不受洛 d 伦兹力作用，故A错误；BCD.滑块自a点运动到b点 的间距，入为光的波长；根据题图可知4△x甲=2△x元，L 的过程中，洛伦兹力不做功，支持力不做功，滑块机械 与A相同，对d2=子dp,B对，ACD错】 能守板mgA=之m,得=Vg,故滑块在6点交到 9.A[如图所示 的洛伦兹力为F=qB=qB√2gh,故B正确，C错误， D错误.故选B.] 出射光 :3.BD[A,对着圆心入射的粒子，当轨迹半径r=R时， 入射光 B 出射后垂直打在EF上，而速度为v的粒子的轨迹半径 T与R不一定相等，A错误；B.带电粒子的运动轨迹是 圆孤，根据几何知识可知，对着圆心入射的粒子，其出 B 45 射方向的反向延长线一定过圆心，B正确；C,对着圆心 设光线在AB边的折射角为B,根据折射定律可得= 入射的粒子，速度越大，在磁场中轨迹半径越大，孤长 m日，设光线在EC边的入射角为g,光线在AC边的入 越长，敏篷对应的调心角0烤小，由T-留( 射角为r,折射角为i;由反射定律和几何知识可知3十 9=45°，B十29十r=90°，联立解得r=B,根据折射定律！ 运动时间1越小，C错误：D由B=m,轨達半径 可得品-品，可得i=0,过D点微出帮光的手 一R侣即建度满足=9时，入翳点、出特点，0 m 行线，则该平行线与AB的夹角为0，由几何知识可知，： 点与轨迹的圆心连线构成菱形，射出磁场的点所在的 0 59 高二物理每日一练·练出好成绩 轨迹半径与OA平行，粒子的速度一定垂直EF板，D: 正确.故选BD.] mm3,第二次被加连2gU=号my,又， 理gU=1 4.D「AC.粒子进入磁场后做匀速圆 周运动，根据洛伦兹力提供向心力， 侣联立可得半径之比为号方C错误D.带仅济餐 r2√2 可得r=m=3X107X5X102 qB2×103×0.25 = 子的电荷量变为号报据T=可得离子在磁场中 Ba 0.3m,因ab=0.3m,故从Od边射 运动的周期变为原来的2倍，则电源的周期变为原来 入的所有粒子运动的轨迹形成以r e 的2倍，根据f=可知电源的颜率变为原来号倍， 为半径的平移圆孤，从点)射入的 D正确.故选D.」] 粒子从b点射出，从d,点射入的粒 B X !7.BC[A.带正电荷的粒子进入速度选择器，所受静电 子运动到e点，因边界eb上无磁场， 力向右，则洛伦兹力必须向左，根据左手定则可判断速 故这些粒子到达be段后应沿eb方 度选择器中的磁场方向垂直纸面向外.故A错误；C,能 向做直线运动，即全部通过b,点，故AC错误；BD.从 通过狭缝P的带电粒子在速度选择器中做直线运动， O边（不含O,点）射入的粒子先做一段时间的直线运 动，设某个粒子从M点进入磁场，轨迹圆心为O',如图 受力手商，到=gu,所以得后数C正清：BD 所示，根据几何关系可得，四边形OMb为菱形，则粒 粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 子一定从b,点射出.再结合选项A的分析可知，从ad1 边射入的粒子全部从b点射出，故B错误，D正确.故 剥风=m京。-景到得R=器。共中EB 选D.] 都是定值，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,则粒 5.AD[A.粒子在磁场I中运动的轨道半径为r1= 子的轨道半径R越小，粒子的荷质比越大，所以质谱仪 眉-号连项A正骑：血由几行关系可如粒子在陵场 是分析同位素的重要工具.故B正确，D错误.故 选BC.] △F·r2 中盘国周运动的羊径为2派器可得8.B由F=::2得：A 磁场Ⅱ的磁感应强度大小为B,=号B,选项B错误： 又F=ma,则比例系数k的单位为.：kg、 C粒子在磁场Ⅱ中运功的周期为T:=器-密选 m/(s2·A2),B正确. 项C错误；D.粒子在两磁场中运动时圆孤所对的圆心9.D[根据安培定则可知螺绕环在霍尔元件处产生的磁 角均为37°，粒子在磁场I中运动的周期为T1= 2πm 场方向向下，则要使元件输出霍尔电压UH为零，直导 线b在霍尔元件处产生的磁场方向应向上，根据安培 磁场中运动的总时间为(= 品(m+T) 37m,选 定则可知待测电流I'的方向应该是b→α；元件输出霍 60gB 尔电压UH为零，则霍尔元件处合场强为0，所以有 项D正确.故选AD.1 1。=r,解得I-o裁运n] 10.解析(1)带电粒子在3O:平面左侧磁场中做圆周运动， C 有几何关系得R2=(2L)+(R-L2,解得R=吾. ×× 0 由牛顿第二定律可符如B=m发解得B一咒 ×。 P× I (2)在右侧磁场中由牛顿第二定律得gvB,=m,解 r d _2d 得r=1=2rsin45=号=L-2rc0s45= L 4 6.D[A.当粒子从D形盒中出来时速度最大，根据 LL 0mB=m”R,得-，可知增大我缝间的电 即坐标为(0之，乞)： (3)粒子在电场中做类平抛运动，x轴方向上2L=v, 压U,粒子在D形盒内获得的最大速度不变，A错误； B根据T可知粒子第一次在D中的运动时间] y轴方向上L一y=2m )g52,解得E-m 4gL' 等于第二次在D,中的运动时间，B错误；C.根据动能定： 答案(1)B1= 2mv 5qL (3)E=m L 0 60