第一章 安培力与洛伦兹力 章末练习题 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第二册(河北)

**基本信息** 聚焦安培力与洛伦兹力单元核心，通过基础巩固与能力提升梯度设计，融合医用回旋加速器等科技情境，适配高中物理单元复习，强化相互作用观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|13|安培力（题1）、洛伦兹力（题3）、质谱仪（题7）|结合斜面平衡考查安培力方向判断，通过速度选择器强化科学推理| |多选题|2|电流磁场叠加（题14）、回旋加速器（题15）|涉及多磁场叠加分析，融入2026年医用回旋加速器科技情境| |解答题|1|电路与安培力平衡（题16）|综合磁通量计算、闭合电路欧姆定律及受力平衡，体现模型建构能力|

第一章：安培力与洛伦兹力章末练习题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础巩固题 1、 单选题 #安培力 1．如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面上放置一根质量为、长度为的通电直导线通有如图所示电流，大小为。空间中存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。重力加速度为，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左 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 2．如图所示，图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和通电导线所受安培力F的方向，其中正确的是（　　） A． B． C． D． #洛伦兹力 3．下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以初速度按如图所示的方向进入匀强电场或匀强磁场中，其中可以做匀速圆周运动的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 4．如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。通电直导线周围所产生磁场的磁感应强度，式中k为比例系数，I为导线中的电流，r为该点到直线电流的距离。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。下列说法正确的是（　　） A．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反 B．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同 C．静止在O点处的电子所受洛伦兹力方向由O指向c D．经O点垂直纸面向里运动的电子所受洛伦兹力方向由O指向a #带电粒子在磁场中运动 5．如图所示，矩形区域ACDE内有垂直于纸面向里的匀强磁场，现有两个比荷大小相等的带电粒子甲和乙，先后以不同的速率从AE的中点垂直于AE射入磁场，它们在磁场内的运动轨迹如图中实线所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列物理量中，粒子甲大于粒子乙的是（　　） A．在矩形区域中运动的时间 B．在磁场中做圆周运动的周期 C．向心加速度大小 D．速率 6．如图所示，一质量为m、带电量为+q的粒子从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好能垂直于y轴射出，已知OP=a，v与x轴夹角θ=60°，不计粒子重力，则粒子在第一象限运动的时间为（　　） A． B． C． D． #质谱仪和回旋加速器 7．如图所示，速度选择器的两板间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场，甲、乙两个带电粒子先后以一定的速度从速度选择器左侧射入，恰好都能沿直线飞出速度选择器，不考虑两粒子间的相互作用，不计粒子受到的重力和空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两粒子一定都带正电 B．甲、乙两粒子一定都带负电 C．甲、乙两粒子的速度大小可能不同 D．甲、乙两粒子的速度大小一定相同 8．长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块（载流子为自由电子），如图所示。则下面说法中正确的是（　　） A．金属块中自由电子受洛伦兹力向上偏转 B．金属块上表面电势低，下表面电势高 C．金属块上表面电势高，下表面电势低 D．若磁场反向，金属块中自由电子受洛伦兹力方向不变 9．如图所示是1932年物理学家劳伦斯发明的回旋加速器装置，其主体部分是两个形金属盒，两金属盒处于垂直盒底的匀强磁场中，、分别与高频交流电源两极相连，不计带电粒子通过盒间窄缝的时间及相对论效应，下列说法正确的是（   ） A．带电粒子从磁场中获得能量 B．带电粒子每次经过窄缝时都被加速 C．增大加速电场的电压，可使粒子射出加速器时的动能增大 D．为使带电粒子每次通过窄缝时都被加速，交变电流频率要不断调整 10．一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板之间有一个很强的磁场，将等离子体持续喷入磁场，两板间便产生电压。如果把和用电器连接，就是一个直流电源的两个电极。则（　　） A．A板是电源的正极 B．磁场越强，电源的电动势越大 C．离子数量越多，电源的电动势越大 D．离子的电荷量越大，电源的电动势越大 #带电粒子在复合场中运动 11．质量为m、电荷量为q的微粒以与水平方向成θ角的初速度从O点进入方向如图所示的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场正交组成的复合场区，恰好沿直线运动，A点为轨迹上一点，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　） A．该微粒可能带负电荷 B．该微粒可以以同样大小的初速度从A运动到O C．该微粒的初速度大小为 D．该电场的场强大小为 12．如图所示，空间中存在着方向竖直向上大小为E的匀强电场与方向垂直于纸面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场叠加的区域。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以某一速度射入该区域。已知粒子在该区域恰做直线运动。不计粒子重力，则该粒子（　　） A．可能做匀加速直线运动 B．入射速度的大小一定为 C．入射速度的方向水平向右 D．该粒子一定带正电 13．图为某一类型质谱仪的结构示意图，在两平行电极板间有一匀强电场，在电极板的右端有一阻隔板，板上有一小孔只能让没有偏向的带电粒子穿过，整个仪器置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。一带电粒子的比荷为，由电极板的左端，对准小孔、平行于电极板射入，从小孔射出后，粒子打在板上距离小孔为d的位置，忽略粒子重力，则电场强度E的大小为（　　） A． B． C． D． 能力提升题 二、多选题 14．如图所示，两根完全相同的长直导线a、b平行正对固定，O为两导线之间与两导线等距离的一点，且O点在两导线所在平面内。整个空间存在垂直两导线所在平面向里的匀强磁场（未画出），当a、b中分别通入图示方向的恒定电流I1、I2时，O点的磁感应强度为零。已知通电长直导线在其周围某点产生的磁场的磁感应强度大小（k为已知常量，I为导线中的电流大小，r为该点到导线的距离），则（　　） A． B． C．a、b所受安培力大小相等 D．a、b所受安培力大小不等 15．2026年4月，我国自主研制的国内首台超紧凑医用回旋加速器成功出束。如图所示为回旋加速器的示意图，两个中空的半径为的半圆形金属盒、置于方向与盒面垂直、磁感应强度大小为的匀强磁场中，且接在电压为的高频交变电源上，位于圆心处的粒子源不断释放出初速度可以忽略、重力不计的带电粒子，粒子在两盒之间被电场加速。已知粒子质量为、电荷量为，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑粒子质量变化，则（     ） A．高频交变电源的频率为 B．粒子在电场中加速的次数为 C．若和的半径均增大为原来的2倍，则粒子获得的最大动能是原来的4倍 D．若和的半径均增大为原来的2倍，则粒子在加速器中运动的总时间是原来的2倍 三、解答题 16．如图所示，水平面内两金属导轨平行放置，间距，两导轨左端连接电动势、内阻的直流电源。一质量的金属棒MN垂直放置于导轨上并保持静止，与导轨及电源构成一个面积的闭合回路。整个装置置于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面成角斜向下。已知，金属棒接入电路的电阻，导轨电阻忽略不计。求： (1)穿过闭合回路的磁通量； (2)金属棒中的电流大小I； (3)金属棒所受摩擦力的大小和方向。 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 《第一章：安培力与洛伦兹力章末练习题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C B A C D C B B 题号 11 12 13 14 15 答案 C B A BD BC 1．A 【详解】AB．导线中的电流方向与磁场方向垂直，故导线所受安培力大小为。根据左手定则，安培力方向沿斜面向上，故A正确，B错误。 CD．磁场方向改为竖直向上后，根据左手定则，导线所受安培力方向水平向右，故C、D错误。 故选A。 2．B 【详解】A．由于电流方向与磁场方向平行，则通电导线不受安培力作用，A错误； B．根据左手定则可知，通电导线所受安培力方向垂直于导线向上，B正确； C．由左手定则可知通电直导线所受安培力方向竖直向上，C错误； D．由左手定则可知通电直导线所受安培力方向竖直向下，D错误。 故选B。 3．C 【详解】A．图甲中粒子受到水平向右的电场力，向右做匀加速直线运动，故A错误； B．图乙中受到水平向右的电场力，做类平抛运动，属于匀变速曲线运动，故B错误； C．图丙中粒子受到垂直纸面向外的洛伦兹力，在垂直纸面的平面内做匀速圆周运动，故C正确； D．图丁中粒子平行磁场方向进入磁场，不受洛伦兹力，故粒子向右做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 4．B 【详解】根据安培定则作出各点的磁感应强度合成图如图所示 A．根据上述，结合对称性可知，a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故A错误； B．根据上述，结合对称性可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故B正确； CD．O点处的磁感应强度方向向下，但静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力；根据左手定则可知，经O点垂直纸面向里运动的电子所受洛伦兹力方向由O指向b，故CD错误。 故选B。 5．A 【详解】B．根据牛顿第二定律可得 粒子做圆周运动的周期为 联立，可得 由于带电粒子甲和乙比荷大小相等，且在相同的磁场中运动，所以两粒子的周期相同，故B错误； A．由图可知，甲粒子运动轨迹对应的圆心角大于乙粒子的圆心角，根据（为粒子做圆周运动的圆心角）可知，粒子甲运动的时间大于粒子乙运动的时间，故A正确； CD．根据牛顿第二定律可得 可得 由图可知，粒子乙的半径较大，所以粒子乙的速率较大，根据 可得 所以，粒子乙的加速度较大，故CD错误。 故选A。 6．C 【详解】由左手定则结合题意画出带电粒子在第一象限运动轨迹,其对应圆心角为 易知轨道半径为 则粒子在第一象限运动的时间为 故选C。 7．D 【详解】甲、乙两粒子恰好都能沿直线飞出速度选择器，可知洛伦兹力和电场力等大反向，即 可得 可知甲、乙两粒子的速度大小一定相同，但无法确定甲、乙两粒子的电性。 故选D。 8．C 【详解】ABC．由于电子带负电，由左手定则可知，金属块中自由电子受洛伦兹力向下偏转，金属块下表面积累电子，则金属块上表面电势高，下表面电势低，故AB错误，C正确； D．若磁场反向，金属块中自由电子受到的洛伦兹力方向变为向上，与原来方向相反，故D错误。 故选C。 9．B 【详解】ABC．带电粒子每次经过窄缝时都被加速，带电粒子在电场中获得能量，粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 解得 粒子获得的最大动能 由此可知粒子射出加速器时的动能与磁感应强度B和盒半径R有关，与加速电场的电压U无关，故B正确，AC错误； D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，加速电场变化的频率与粒子在磁场中运动频率相等，所以不需要不断调整交变电流的频率，故D错误。 故选B。 10．B 【详解】A．带电粒子在磁场中受洛伦兹力发生偏转，利用左手定则，正离子向B极板偏转，可判断出A板为电源负极，故A错误； BCD．发电装置稳定后，根据粒子在极板间受力平衡可知 整理可得到 所以磁场越强，电源的电动势越大，与离子数量和电荷量无关，故B正确，CD错误。 故选B。 11．C 【详解】A．若粒子带正电，电场力向右，洛伦兹力垂直于OA线斜向左上方，则电场力、洛伦兹力和重力可能平衡；粒子受力如图 若粒子带负电，类比前面分析得电场力、洛伦兹力和重力不可能平衡，故A错误； B．该微粒以同样大小的初速度沿AO从A发出，则粒子在A点洛伦兹力垂直于OA线斜向右下方，三力不平衡，且三力的合力与初速度不共线，粒子要做曲线运动，故B错误； CD．由平衡条件竖直方向有 解得 ， 故C正确； 水平方向有 解得，故D错误。 故选C。 12．B 【详解】A．由题知，粒子做直线运动，且电场力是恒力，若粒子做加速直线运动，则洛伦兹力会随速度变化而变化，合力方向就会改变，则粒子就不能做直线运动，所以粒子只能做匀速直线运动，故A错误； BCD．若粒子带正电，电场力方向竖直向上，则洛伦兹力方向竖直向下，根据左手定则，可知粒子入射速度方向水平向左；若粒子带负电，电场力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向上，根据左手定则，可知粒子入射速度方向也是水平向左，故不管粒子是带正电，还是带负电，其入射速度的方向水平向左，且电场力与洛伦兹力平衡，则有 解得，可知入射速度的大小与粒子的电性无关，则无法判断粒子的电性，故B正确 ，CD错误。 故选B。 13．A 【详解】由题意可知，粒子在右侧做圆周运动的半径为 根据牛顿第二定律可得 解得 粒子在两平行电极板间运动时，受平衡力作用 解得 故选A。 14．BD 【详解】AB．设匀强磁场的磁感应强度为，根据右手螺旋定则，电流在点的磁场方向垂直两导线所在平面向里，大小为，电流在点的磁场方向垂直两导线所在平面向外，大小为，依题意O点的磁感应强度为零，故有，即，依题意有，由知，A错误，B正确； CD．设a、b间距离为，由 得所在处的磁场，所在处的磁场 由安培力，其中L相同 得，，可知，C错误，D正确。 故选BD。 15．BC 【详解】A．回旋加速器中带电粒子在磁场中的运动周期 高频交变电源频率应等于粒子回旋频率 不是，故A错误； BC．粒子在盒内做圆周运动，轨道半径最大为时，由 得 最大动能为 每次通过两盒间电场获得动能，加速次数 若两盒半径均变为，由知最大动能变为原来的倍，故B正确，C正确； D．忽略粒子在电场中运动的时间，粒子每运动半周通过一次电场，半周时间 不随半径变化，总时间 两盒半径均变为时总时间变为原来的倍，不是倍，故D错误。 故选BC。 16．(1) (2) (3)，水平向左 【详解】（1）由磁通量计算公式 解得 （2）由闭合电路欧姆定律有 解得 （3）金属棒MN处于静止状态，其受力平衡，有 解得，方向水平向左。 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 $