第一章 安培力与洛伦兹力 章节测试卷 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 人教版选择性必修二第一章单元卷，全面覆盖磁场、安培力、洛伦兹力等核心概念，题型梯度适配单元复习，融合科学思维与探究，助力物理观念建构。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|6|安培力计算、洛伦兹力性质、磁场中粒子运动|基础概念辨析，结合受力分析| |多选题|4|磁场方向与平衡条件、洛伦兹力做功特点|多角度考查科学推理能力| |实验题|2|霍尔效应应用、带电体电量测量|体现科学探究，联系实际技术| |解答题|4|电磁轨道炮、电磁场复合运动|综合科学思维，情境贴近科技前沿|

2026-2027人教版 选择性必修二 第一章 章节测试卷 一、单选题 1．如图所示，一根有质量的金属棒，两端用细软导线连接后悬于两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（     ） A．适当减小磁感应强度 B．使磁场反向 C．适当增大电流 D．使电流反向 【答案】C 【详解】对进行受力分析，受竖直向下的重力，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力。由平衡条件有，重力恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力，所以可增大磁场的磁感应强度B或增大通过金属棒中的电流I，或二者同时增大。 故选C。 2．如图所示，间距为1m的平行金属导轨固定在水平面内，导轨间的匀强磁场竖直向下，磁感应强度为0.5T。静止的直导体棒与导轨接触良好且夹角，通过它的电流为1A，则该导体棒所受安培力的大小为（     ） A．0.375N B．0.4N C．0.5N D．0.625N 【答案】D 【详解】导体棒在两导轨间的长度为，由几何关系有，解得= 由于导体棒在水平面内且磁场竖直向下，导体棒与磁场垂直，其所受安培力大小为 故选D。 3．关于安培力和洛伦兹力，下列说法中不正确的是（     ） A．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用，安培力是磁场对通电导线的作用 B．洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向有关，安培力的方向与电流的方向有关 C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，因此安培力也不做功 D．两种力的方向均可用左手定则判断 【答案】C 【详解】A．洛伦兹力的定义为磁场对运动电荷的作用力，安培力的定义为磁场对通电导线的作用力，表述正确，故A不符合题意； B．由洛伦兹力公式可知，其方向与带电粒子运动方向有关；由安培力公式可知，其方向与电流方向有关，表述正确，故B不符合题意； C．洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，因此洛伦兹力对运动电荷一定不做功；但安培力可对通电导线做功（如通电导线在安培力作用下发生位移时，安培力做功），“安培力也不做功”的表述错误，故C符合题意； D．安培力和洛伦兹力都属于磁场力，二者的方向均可用左手定则判断，表述正确，故D不符合题意。 本题选不正确的，故选C。 4．如图，间距为的两虚线、间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，虚线上方存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在纸面内垂直于虚线从点射入磁场，一段时间后又从点射出磁场。已知该粒子在下方磁场中运动的圆轨迹半径为，不计重力，则上、下磁场的磁感应强度大小之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据运动的对称性，可得粒子在磁场中的运动轨迹，如图所示 带电粒子在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力，有 整理得磁感应强度 由于粒子的不变，因此磁感应强度，即 由几何关系，可知与相似，则 由勾股定理得 且 联立解得 故选C。 5．如图所示，平面直角坐标系的第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场，第二象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场。带正电粒子以方向垂直于轴、大小为的速度从轴上的点射入电场中，粒子从轴上的点进入磁场，恰好垂直于轴射出磁场。已知、点到坐标原点的距离分别为、。粒子在磁场中运动的轨迹半径为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】粒子在电场中做类平抛运动，y方向做匀速运动有 可得​ 方向做匀加速运动，位移 Q点 方向的速度 粒子进入磁场时，速度与 轴夹角满足 根据粒子垂直 轴射出磁场，则圆心在 轴上，由几何关系可得 解得 故选B。 6．如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（　　） A．甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场，大量质量、电量不同的正粒子经质谱仪后，击中光屏同一位置的粒子一定是相同的粒子 B．乙图中磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越大 C．丙图的回旋加速器中所接交流电压越大，粒子获得的最终速度越大 D．丁图中，无论是电子还是质子从左向右水平射入速度选择器中均可能做匀速直线运动 【答案】D 【详解】A．质谱仪中，粒子经加速电场加速 进入偏转磁场，洛伦兹力提供向心力 联立解得半径 打在光屏上的位置由半径决定。因此击中同一位置意味着相同，即比荷相同，但比荷相同的粒子不一定是同一种粒子，如氘核与粒子的相同，因此不一定是相同的粒子，故A错误； B．乙图为带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得半径公式为 磁感应强度越大，半径越小，故B错误； C．回旋加速器中，粒子最终获得的最大速度由决定，为D形盒半径，与加速电压的大小无关。电压越大，只需更少的加速次数即可达到最大速度，但最大速度本身不变，故C错误； D．速度选择器的工作原理是电场力与洛伦兹力平衡，即 解得 因此满足的粒子无论带正电还是负电，所受电场力与洛伦兹力均反向，合力为零，可做匀速直线运动，故D正确。 故选D。 二、多选题 7．如图所示，两根平行且光滑的金属导轨所在平面的倾角固定，在两导轨的顶端接有电源和滑动变阻器Rp。整个装置处于方向未知的匀强磁场中。下列匀强磁场的方向中，可能使导轨上的金属杆ab保持静止的是（     ） A．磁场方向竖直向下 B．磁场方向垂直导轨平面向上 C．磁场方向垂直导轨平面向下 D．磁场方向水平向右 【答案】ACD 【详解】A．若磁场方向竖直向下，对金属杆受力分析，如图所示 金属杆受三个力可能处于静止状态，故A符合题意； B．若磁场方向垂直导轨平面向上，受力分析如图所示 由于金属导轨光滑，金属杆不受到摩擦力，则不能使金属杆保持静止状态，故B不符合题意； C．若磁场方向垂直导轨平面向下，受力分析如图所示 金属杆受三个力可能处于静止状态，故C符合题意； D．磁场方向水平向右，安培力竖直向上，如图所示 当安培力与金属杆的重力大小相等，方向相反时，金属杆可以保持静止状态，故D符合题意。 故选ACD。 8．下列说法中，正确的是（　　） A．长度相等的两根直导线，放在同一匀强磁场中，电流大的那根受到的安培力一定大 B．匀强磁场的磁感应强度的大小等于穿过某一平面的磁通量与面积的比值 C．带电荷量为、速度为的粒子在磁感应强度为的匀强磁场中运动时，受到的洛伦兹力的大小可能为 D．洛伦兹力对带电粒子一定不做功 【答案】CD 【详解】A．安培力公式为 ，是导线电流方向与磁场方向的夹角，安培力大小不仅和电流、长度有关，还和夹角有关。若电流大的导线平行于磁场放置，安培力为0，故A错误； B．只有当平面垂直于磁场时，磁感应强度大小才等于穿过平面的磁通量与面积的比值，故B错误； C．洛伦兹力公式为，是速度方向与磁场方向的夹角，当 时，，即 ，故C正确； D．洛伦兹力的方向始终与带电粒子的速度方向垂直，根据功的定义，力与位移方向垂直时做功为0，，故D正确。 故选CD。 9．如图是一种质谱仪原理图，质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方小孔S1无初速度进入电势差为U的加速电场，穿过小孔S2从小孔S3进入磁感应强度为B的匀强磁场，最终打在底片D上。粒子重力忽略不计，下列说法正确的有（     ） A．粒子带负电 B．粒子在磁场中的运动半径为 C．粒子进入匀强磁场时的速度大小为 D．粒子电荷量相同时，质量越大，在磁场中运动时间越长 【答案】CD 【详解】A．由图中粒子轨迹偏转方向可知，粒子在磁场中受洛伦兹力方向指向轨迹凹侧，由左手定则判断粒子带正电，故A错误； B．加速过程，得。洛伦兹力提供向心力，，故B错误； C．由动能定理，，故C正确； D．粒子在磁场中运动时间为半个周期，电荷量相同时，越大越长，故D正确。 故选CD。 10．如图所示，在坐标系的第一象限内存在匀强磁场，一带电粒子在点以与轴正方向成的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于轴射出磁场，已知带电粒子质量为、电荷量为，，不计重力，根据上述信息可以得出（　　） A．带电粒子在磁场中运动的速率 B．带电粒子在磁场中运动的时间 C．带电粒子在磁场中运动的半径 D．带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标 【答案】CD 【详解】CD．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由带电粒子垂直于轴射出磁场可知，轨迹圆心在轴上。由左手定则，粒子向左上方偏转，画出运动轨迹如下图 由几何关系可知，轨迹半径，轨迹圆心，故CD正确； A．粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得 由于磁感应强度未知，无法求出速率的具体数值，故A错误； B．运动周期 由几何关系，带电粒子在磁场中运动，偏转角 则运动时间 由于磁感应强度未知，无法求出时间的具体数值，故B错误。 故选CD。 三、实验题 11．霍尔传感器依托霍尔效应实现磁、电信号转换，广泛应用于工业电流检测与磁场探测。如图甲，竖直放置的铁芯通有待测励磁电流I0，铁芯右侧的霍尔元件所处区域形成的磁场可视为匀强磁场，且磁感应强度大小满足B=kI0（k为比例常量，且k＞0）。图乙为霍尔元件结构示意图，元件长度为a、宽度为b、厚度为h，前后左右四个表面均引出接线柱，便于接入控制电路与测量电路。元件内定向移动的载流子受洛伦兹力偏转，电荷在前后表面积累，最终形成稳定的霍尔电压。 (1)霍尔元件所在处的磁场方向为______（选填“竖直向下”、“竖直向上”）； (2)若霍尔元件中的载流子带负电，结合磁场与电流方向判断，______表面电势更高（选填“前”、“后”）； (3)已知霍尔元件单位体积内载流子数为n，每个载流子的电荷量为q，通过霍尔元件的电流为I，测得霍尔电压为U，则待测励磁电流I0=______； (4)若磁场未垂直穿过元件，实验仍按磁场垂直入射的方式计算，则测得的励磁电流与真实值相比______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)竖直向上 (2)前 (3) (4)偏小 【详解】（1）根据安培定则，检测电流​产生的磁场在环形铁芯内为逆时针方向，因此右侧霍尔元件所在处的磁场方向为竖直向上。 （2）电流方向沿霍尔元件从右到左，若霍尔元件中的载流子带负电，结合磁场方向竖直向上，由左手定则可知负电荷受洛伦兹力向后表面偏转，后表面积累负电荷，所以前表面电势更高。 （3）平衡时载流子所受洛伦兹力等于电场力，则有 根据电流微观表达式可得 联立解得 已知磁感应强度大小满足，可得待测励磁电流 （4）若磁场不垂直元件，实际对霍尔电压有贡献的是垂直于元件的磁场分量​，因此测得的霍尔电压U小于磁场垂直时的电压，根据可知，测得的励磁电流比真实值偏小。 12．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题： (1)为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹____________，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。 (2)如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是____________ A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 (3)用重力加速度，磁感应强度、和所测得物块B的质量和两物块最终的速度，可得出的表达式为____________。 【答案】(1)间距相等 (2)D (3) 【详解】（1）该步骤是平衡摩擦力，当物块匀速运动时，打点计时器打出的点迹间距相等，说明摩擦力已被平衡。 （2）A带正电，沿斜面向下运动，磁场垂直向里，由左手定则可知洛伦兹力方向垂直斜面向下。 平衡摩擦力已有 加上B和磁场后，整体合力 加速度 ，随着增大，逐渐减小，物块做加速度减小的加速运动，最终，速度保持不变，匀速运动。 打点间隔固定，速度增大则点间距逐渐增加；加速度减小，相邻点间距差逐渐减小，最终，间距差为零，间距不变。 故选D。 （3）最终匀速时，合力为零 又 整理得 四、解答题 13．如图所示，两平行金属导轨间的距离为l，金属导轨所在的平面与水平面的夹角为θ，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源。现把一个长度为l、质量为m的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好不发生滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为R，金属导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。求： (1)导体棒中的电流I； (2)导体棒所受安培力； (3)导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ。 【答案】(1) (2)，方向沿导轨向上 (3) 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得 （2）根据安培力的公式有，由左手定则可知方向沿导轨向上 （3）对导体棒受力分析可知，当摩擦力沿斜面向上时，如图所示 根据平衡条件有， 其中 解得 当摩擦力沿斜面向下时，有 同理可得 14．如图甲所示，电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图如图乙所示。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触，两导轨间距为，炮弹的质量为，炮弹在导轨间的电阻为，直流电源电动势为（内阻不计）。在发射过程中，炮弹所在位置的磁场始终可以简化为磁感应强度大小为的匀强磁场，方向为竖直方向，不计空气阻力、导轨电阻，炮弹从静止开始经过一段时间后回路中电流变为零，炮弹达到最大速度，之后离开导轨。求： (1)炮弹所在位置磁场的方向，炮弹开始运动时的安培力F。 (2)炮弹达到最大速度。 (3)炮弹从静止开始运动到最大速度的过程电源提供的电荷量q。 【答案】(1)竖直向上，，方向向右 (2) (3) 【详解】（1）炮弹开始运动向右，可知受安培力向右，电源左负右正，结合电流方向和左手定则可知磁场的方向竖直向上。 直流电源电动势为，电阻为，可知电流为 可得安培力 方向向右。 （2）炮弹达到最大速度时，有 可得最大速度 （3）对炮弹应用动量定理，可得 电源和炮弹串联，可得电源提供的电荷量 15．如图所示，平面直角坐标系的第一、二象限存在着沿轴负方向的匀强电场，第四象限内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）。一带电粒子从，点，以速度大小为、方向与轴正方向成夹角、平行于平面飞入第二象限，粒子经点飞出电场区域，之后粒子某次穿过轴由第四象限进入第一象限时，恰好经过点，。已知带电粒子的质量为，带电荷量为，，不计粒子重力影响，，。求 (1)粒子所带电荷的电性及匀强电场的电场强度大小； (2)磁感应强度的大小； (3)粒子从O点运动到点的时间。 【答案】(1)带正电； (2)= (3)= 【详解】（1）设粒子在电场中的加速度大小为，沿轴和轴正方向的初速度分量分别为、，则 由关系式 由水平方向的匀速运动得= 取竖直向上为正方向，竖直方向有 解得= 粒子的加速度方向沿轴负方向，与电场方向相同，故粒子带正电。 由 整理得 粒子到达点时，，由关系式 故速度大小仍为，方向与轴正方向成角且斜向下。 （2）设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力得 解得 由几何关系，每段磁场轨迹沿轴方向的位移为 粒子离开磁场进入电场时，速度方向与轴正方向成角且斜向上，因此每段电场轨迹与点到点的轨迹平移后相同，其沿轴方向的位移为，设粒子第次穿过轴由第四象限进入第一象限时到达点，则 由，整理得 结合 整理得 由，得，又为正整数，所以 （3）每段磁场轨迹对应的圆心角为 粒子在磁场中运动的角速度为 所以每段磁场运动的时间为= 每段电场运动的时间与粒子从点运动到点的时间相同，为 从点到点共经历段磁场运动和段电场运动，故总时间为 代入第（2）问所得磁感应强度，得 16．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为，在第二、四象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小相同。一比荷为的带正电的粒子以初速度v0由P点沿x轴正方向做匀速直线运动，已知P点坐标为（-L，L），粒子受到的重力忽略不计。求： (1)第二、四象限内匀强电场的电场强度大小E； (2)粒子从P点到第一次运动到x轴的运动时间； (3)粒子运动轨迹与x轴的交点横坐标。 【答案】(1) (2) (3)，，其中 【详解】（1）粒子在第二象限沿轴正方向做匀速直线运动，电场力沿轴正方向，洛伦兹力沿轴负方向，因此二者大小相等，根据平衡条件有 解得 代入解得 （2）设粒子由点运动到轴上的点所用时间为，该过程为匀速直线运动，根据运动学公式有 解得 粒子进入第一象限后只受洛伦兹力，做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有 解得 粒子在点的速度沿轴正方向，洛伦兹力沿轴负方向，因此圆心为。设粒子第一次到达轴的位置为，由且圆心到轴的距离为，根据几何关系可得 粒子做圆周运动的角速度为 粒子由点运动到点所用时间为 解得 因此粒子从点到第一次运动至轴所用的总时间为 解得 （3）粒子第一次到达轴时，由圆的几何关系有 解得 在点，圆周运动速度沿圆的切线方向斜向右下方，根据几何关系，其速度分量分别为， 粒子进入第四象限后只受沿轴正方向的电场力，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，根据牛顿第二定律有 解得 设粒子从点出发后再次到达轴所用时间为，根据运动学公式分别有， 舍去的解，解得， 因此第二个交点的横坐标为 解得 粒子第二次到达轴时的竖直分速度为 解得 此时粒子速度大小仍为，方向斜向右上方。粒子重新进入第一象限后做半径为2L的匀速圆周运动，圆心位于交点右侧、下方处，因此该段圆弧与轴的下一个交点相对当前交点向右移动 粒子再次进入第四象限时，其速度分量又恢复为，，故此后的运动重复进行，每段第四象限内的运动使交点横坐标增加，每段第一象限内的运动使交点横坐标增加。 因此各交点横坐标依次为、、、、、、 写成通项为，，其中 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 $ 2026-2027人教版 选择性必修二 第一章 章节测试卷 一、单选题 1．如图所示，一根有质量的金属棒，两端用细软导线连接后悬于两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以（     ） A．适当减小磁感应强度 B．使磁场反向 C．适当增大电流 D．使电流反向 2．如图所示，间距为1m的平行金属导轨固定在水平面内，导轨间的匀强磁场竖直向下，磁感应强度为0.5T。静止的直导体棒与导轨接触良好且夹角，通过它的电流为1A，则该导体棒所受安培力的大小为（     ） A．0.375N B．0.4N C．0.5N D．0.625N 3．关于安培力和洛伦兹力，下列说法中不正确的是（     ） A．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用，安培力是磁场对通电导线的作用 B．洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向有关，安培力的方向与电流的方向有关 C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，因此安培力也不做功 D．两种力的方向均可用左手定则判断 4．如图，间距为的两虚线、间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，虚线上方存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在纸面内垂直于虚线从点射入磁场，一段时间后又从点射出磁场。已知该粒子在下方磁场中运动的圆轨迹半径为，不计重力，则上、下磁场的磁感应强度大小之比为（     ） A． B． C． D． 5．如图所示，平面直角坐标系的第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场，第二象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场。带正电粒子以方向垂直于轴、大小为的速度从轴上的点射入电场中，粒子从轴上的点进入磁场，恰好垂直于轴射出磁场。已知、点到坐标原点的距离分别为、。粒子在磁场中运动的轨迹半径为（     ） A． B． C． D． 6．如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（　　） A．甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场，大量质量、电量不同的正粒子经质谱仪后，击中光屏同一位置的粒子一定是相同的粒子 B．乙图中磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越大 C．丙图的回旋加速器中所接交流电压越大，粒子获得的最终速度越大 D．丁图中，无论是电子还是质子从左向右水平射入速度选择器中均可能做匀速直线运动 二、多选题 7．如图所示，两根平行且光滑的金属导轨所在平面的倾角固定，在两导轨的顶端接有电源和滑动变阻器Rp。整个装置处于方向未知的匀强磁场中。下列匀强磁场的方向中，可能使导轨上的金属杆ab保持静止的是（     ） A．磁场方向竖直向下 B．磁场方向垂直导轨平面向上 C．磁场方向垂直导轨平面向下 D．磁场方向水平向右 8．下列说法中，正确的是（　　） A．长度相等的两根直导线，放在同一匀强磁场中，电流大的那根受到的安培力一定大 B．匀强磁场的磁感应强度的大小等于穿过某一平面的磁通量与面积的比值 C．带电荷量为、速度为的粒子在磁感应强度为的匀强磁场中运动时，受到的洛伦兹力的大小可能为 D．洛伦兹力对带电粒子一定不做功 9．如图是一种质谱仪原理图，质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方小孔S1无初速度进入电势差为U的加速电场，穿过小孔S2从小孔S3进入磁感应强度为B的匀强磁场，最终打在底片D上。粒子重力忽略不计，下列说法正确的有（     ） A．粒子带负电 B．粒子在磁场中的运动半径为 C．粒子进入匀强磁场时的速度大小为 D．粒子电荷量相同时，质量越大，在磁场中运动时间越长 10．如图所示，在坐标系的第一象限内存在匀强磁场，一带电粒子在点以与轴正方向成的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于轴射出磁场，已知带电粒子质量为、电荷量为，，不计重力，根据上述信息可以得出（　　） A．带电粒子在磁场中运动的速率 B．带电粒子在磁场中运动的时间 C．带电粒子在磁场中运动的半径 D．带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标 三、实验题 11．霍尔传感器依托霍尔效应实现磁、电信号转换，广泛应用于工业电流检测与磁场探测。如图甲，竖直放置的铁芯通有待测励磁电流I0，铁芯右侧的霍尔元件所处区域形成的磁场可视为匀强磁场，且磁感应强度大小满足B=kI0（k为比例常量，且k＞0）。图乙为霍尔元件结构示意图，元件长度为a、宽度为b、厚度为h，前后左右四个表面均引出接线柱，便于接入控制电路与测量电路。元件内定向移动的载流子受洛伦兹力偏转，电荷在前后表面积累，最终形成稳定的霍尔电压。 (1)霍尔元件所在处的磁场方向为______（选填“竖直向下”、“竖直向上”）； (2)若霍尔元件中的载流子带负电，结合磁场与电流方向判断，______表面电势更高（选填“前”、“后”）； (3)已知霍尔元件单位体积内载流子数为n，每个载流子的电荷量为q，通过霍尔元件的电流为I，测得霍尔电压为U，则待测励磁电流I0=______； (4)若磁场未垂直穿过元件，实验仍按磁场垂直入射的方式计算，则测得的励磁电流与真实值相比______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 12．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题： (1)为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹____________，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。 (2)如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是____________ A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 (3)用重力加速度，磁感应强度、和所测得物块B的质量和两物块最终的速度，可得出的表达式为____________。 四、解答题 13．如图所示，两平行金属导轨间的距离为l，金属导轨所在的平面与水平面的夹角为θ，在导轨所在平面内分布着磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源。现把一个长度为l、质量为m的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好不发生滑动。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为R，金属导轨的电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。求： (1)导体棒中的电流I； (2)导体棒所受安培力； (3)导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ。 14．如图甲所示，电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图如图乙所示。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触，两导轨间距为，炮弹的质量为，炮弹在导轨间的电阻为，直流电源电动势为（内阻不计）。在发射过程中，炮弹所在位置的磁场始终可以简化为磁感应强度大小为的匀强磁场，方向为竖直方向，不计空气阻力、导轨电阻，炮弹从静止开始经过一段时间后回路中电流变为零，炮弹达到最大速度，之后离开导轨。求： (1)炮弹所在位置磁场的方向，炮弹开始运动时的安培力F。 (2)炮弹达到最大速度。 (3)炮弹从静止开始运动到最大速度的过程电源提供的电荷量q。 15．如图所示，平面直角坐标系的第一、二象限存在着沿轴负方向的匀强电场，第四象限内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）。一带电粒子从，点，以速度大小为、方向与轴正方向成夹角、平行于平面飞入第二象限，粒子经点飞出电场区域，之后粒子某次穿过轴由第四象限进入第一象限时，恰好经过点，。已知带电粒子的质量为，带电荷量为，，不计粒子重力影响，，。求 (1)粒子所带电荷的电性及匀强电场的电场强度大小； (2)磁感应强度的大小； (3)粒子从O点运动到点的时间。 16．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为，在第二、四象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小相同。一比荷为的带正电的粒子以初速度v0由P点沿x轴正方向做匀速直线运动，已知P点坐标为（-L，L），粒子受到的重力忽略不计。求： (1)第二、四象限内匀强电场的电场强度大小E； (2)粒子从P点到第一次运动到x轴的运动时间； (3)粒子运动轨迹与x轴的交点横坐标。 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 $