第一章 安培力与洛伦兹力（1-4讲单元自测）试题版-高二物理人教版

第一章安培力与洛伦兹力单元自测

建议用时：90分钟，满分：100分

一、单项选择题：本题共12小题，每小题3分，共36分.在每个小题绐出的四个选项中，只有一项是符合

题目要求的.

1.下列说法正确的是（）

A.电场线和磁感线都是客观存在的，都能通过实验显示出来

B.电场中某点的电场强度方向即为正点电荷在该点所受电场力的方向

C,磁场中某点的磁感应强度方向即为小磁针在该点静止时S极所指的方向

D.同一通电导线，所处位置的磁感应强度越大，受到的磁场力一定越大

2.关于磁场的认识，下列说法正确的是（）

A.将一小段通电导线置于磁场中某处，若该导线不受磁场力，则说明此处的磁感应强度为零

B.磁感应强度的方向与置十该处的通电导线受到的磁场力的方向相同

C.将小磁针放在磁场中某处，小磁针静止时N极所指的方向就是该处磁感应强度的方向

D.根据磁感应强度的定义式可知，8与产成正比，与〃成反比

3.如图中分别标明了通电直导线中电流/、匀强磁场的磁感应强度8和通电导线所受安培力F的方向，其中

正确的是（）

4.下列四图表示真空中不计重力的带正电粒子分别以速度口按如图所示的方向进入匀强电场E或匀强磁场B

中，下列说法正确的是（）

—►

V

•—►ETE1[__fB

ifv

v与E平行v与£垂直v与8垂直v与8平行

甲乙丙T

A.图甲中带电粒子做匀速直线运动

B.图乙中带电粒子做匀变速曲线运动

C.图丙中带电粒子在纸面所在的平面内做匀速圆周运动

D.图J.中带电粒子做匀加速直线运动

5.如图所示，粒子。和粒子人所带的电荷量相同，以相同的动能从八点射入匀强磁场中，做圆周运动的半

径也=2法，则下列说法正确的是（重力不计）（）

A.两粒子都带正电，质量之嗡=4B.两粒子都带负电,质量之喷=4

C.两粒子都带正电，质量之嗤乏D.两粒子都带负电,质量之喷W

6.)

A.纵向收缩,径向膨胀

B.纵向伸长,径向膨胀

C.纵向伸长,径向收缩

D.纵向收缩,径向收缩

7.五一期间，小明同学游览了中华苏维埃共和国临时中央政府旧址群——瑞金市叶坪景区和红井景区等,

接受了一次爱国主义和革命传统教育。图甲中广场上鲜艳的红王角星令他印象深刻，为致敬先烈，返校后

他用同种材质、粗细均匀的硬质导线制成了一个标准的“五角星”线框，固定在垂直线框平面的匀强磁场中,

并在M、P间接有电源（如图乙所示）。若MNP边所受安培力大小为F,不考虑导线间的相互作用力，则五

角星线框受到的安培力大小为（）

8.速度选择器的简化模型如图所示，平行板器件中，电场强度E和磁感应强度4互相垂直。一质子以速度

】，从左侧沿两板中线进入，恰好沿直线运动，不计粒子重力，下列说法正确的是（）

B.若质子以速度v从右侧沿两板中线进入，将向下偏转

C.若电子以速度v从左侧沿两板中线进入，将向上偏转

D.若a粒子以速度u从左侧沿两板中线进入，将向下偏转

9.2024年12月，由中国航天科技集团有限公司六院801所研制的国内首款磁阳极霍尔推力器在国际上实

现首次飞行应用。如图1所示，霍尔推力器是一种先进的电推在装置，被广泛应用在卫星位置保持和姿态

控制领域，其工作原理涉及闭合环轨道中的电子在磁场中受到约束。如图2所示，在较窄的环形空间内有

沿径向向内的磁场，该磁场在环形空间内的磁感应强度近似认为大小均为&在垂直于环面同时加上方向向

右的匀强电场E（场强大小未知）和方向向左的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为（k为常数，

k>0）。在各个场的共同作用下，电子恰好能在环形空间内沿图中方向做半径为R的匀速圆周运动。已知

电子的质量为加，电荷量大小为&不计电子重力，则下列说法正确的是（）

电子

图1图2

A.沿径向向内的磁场产生的洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动的向心力

B•电子的运动周期为詈

C.电子的运动速率为普

2m

D.电场强度大小为嗒

10.传感器技术是现代测最和自动化系统的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到

现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器，其中压力传感器的应用较为广泛。有些压力传感器是通

过霍尔元件将压力信号转化为电信号，当压力改变时有电流通过霍尔元件。如图所示，一块宽为4、长为C、

厚为h的长方体半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为-e的自由电子，通入如图所示方向的电流。

若元件处于磁感应强度大小为8,方向垂直于上表面向下的匀强磁场中稳定时，前、后表面形成的电势差大

小为U、下列说法中正确的是（

A.自由电子受到洛伦兹力的方向垂直前表面向外

B.前表面电势比后表面电势高

C.若仅增大霍尔元件的宽度。，则元件的前、后表面间电压U会减小

D.工作稳定后，前后表面间电势差为鬻

11.如图所示，某空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，。处有一粒子源，可以在纸面内沿各个方向均匀发射

质量为m、电荷量为+q、速度大小为□的带电粒子，在粒子源上方固定一足够大的水平挡板MN,0A垂直于MN

且0力=L,已知粒子打到挡板最左侧的点到4点的距离是打到最右侧的点到A点距离的|。若不计粒子重力和

粒子间的相互作用,打到挡板上的粒子全被吸收，sin370=0.6c则磁感应强度的大小为（）

M—A

XX：X三N

XX'XX

©

o

XXXX

XXXX

.AQm.v--C.5qL

5qLB・瓷8mvD•鼠

12.如图，石墨烯的长为小宽为。，它的载流子为电子，石墨潘处在磁感应强度垂直纸面向里、大小为8

的匀强磁场中，当电极1、3间通以恒定电流时，电极2、4间将产生霍尔电压S”已知载流子的运动速率

为？，下列说法正确的是（）

XXXXXXX

XXXXXXX

A.电极2的电势高于电极4的电势

B.霍尔电压

C.。越小，霍尔电压越大

D.a越大，霍尔电压U”越大

二、多项选择题：本题共3小题，每小题4分，共12分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全

部选对的得4分，部分选对的得2分，有选错的得。分

13.利用质谱仪可分析碘的各种同位素，如图所示，电荷量均为的碘131和碘127质量分别为〃?/和〃⑵

它们从容器A下方的小孔Si进入电压为U的加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从S2小孔射出，

垂直进入磁感应强度为8的匀强磁场中，最后打到照相底片上。下列说法正确的是（）

131127

A.磁场的方向垂直于纸面向里

B.碘131进入磁场时的速率为酗

C.碘131与碘127在磁场中运动的时间差值为典工

D.打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为！

14.下列关于如图的说法，正确的是（）

A.图甲是回旋加速器示意图，电压U越大，粒子加速时间越短

B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的正极

C.图内是速度选择器，带电粒子能够通过速度选择器的条:牛是u与粒子电性无关

D.图丁是霍尔效应示意图，若导体中的自由电荷是电子，则导体上表面的电势比下表面的电势高

15.已知僦核质量约为质子质量的3倍（m以=3m质）、电荷量为e,a粒子质量约为质子质量的4倍（血&二

4m侦）、电荷量为2e,三者在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，下列关于它们运动半径之比的说法正确的是

（）

A.若它们的速度大小相等，则半径之比r质:=1:3:2

B.若它们的速度大小相等，则半径之比r质:r«：Q=1:3:4

C.若它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场，则半径之比r质:厂试:％=1:百:企

D.若它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场，则半径之比r质:r疝q=1:75:2

三、实验题：本题共2小题，共计12分.

16.图中虚线框内存在一沿水平方向、与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培

力，来测最磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材如图所示，其中D为位于纸面内的U形

金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关。此外还有

细沙、天平、米尺和若干轻质导线。

实验步骤如下：

a.按图接线。

力.保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量机1。

c.闭合开关S,调节电阻箱的阻值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态,

然后读出电流表的示数L并用天平称出此时细沙的质最TH?。

“用米尺测最D的底边长度L

⑴用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=。

（2）判定磁感应强度方向的方法是：若"726"磁感应强度方向垂直纸面向外；若〃?2_________〃?/，

磁感应强度方向垂直纸面向里。（填或"=''或"V"）

17.如图（I）所示，实验小组通过拉力传感器探究直线电流周闱磁感应强度大小规律，将直导线外直线

固定，通过开关接上直流电源，选取一小段长度为L的直导线〃接入电路，并在中点处与拉力传感器相连，

护力传感器接入计更机中，测出直导线ah中通过大的电流强度为育导线”中通过小的电流强度为/?，

将导线W围绕中点。垂直纸面缓慢旋转90。过程中，得到拉力传感器读数随转过角度变化关系如图（2）所

示；若将导线cd沿纸平面缓慢向右移动距离x时，得到拉力传感器读数随距离倒数变化关系如图（3）所示，

不考虑导线cd所产生的磁场。

（I）初始时导线cd所在位置的磁感应强度大小为：

（2）导线cd旋转90。时，。点磁感应强度方向；

（3）直线电流产生磁场的磁感应强度大小与离导线距离4成（填“正比”或"反比”）。

四、解答题：本题共3小题，共计40分.

18.如图所示是某同学模拟电磁炮工作原理和发射过程的装置示意图。在距离地面高度为力的水平台面上，

足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ置于塑料圆筒内，质量为机的金属炮弹置于圆筒内的导机上，导轨左

端连着电容为C、两极板间电势差为仆的平行板电容器，闭合开关S,电容器放电过程中金属炮弹在安培力

作用下开始运动，达到最大速度后平抛离开轨道，此时电容器两极板间电势差为外,金属炮弹落到水平地

面上时水平位移为2.5队已知电容器储存电能的表达式为E=^C(72,其中C为电容器的电容，U为电容器

两极板间的电势差，金属炮弹始终与导轨接触良好，重力加速度为g,求：

(1)金属炮弹离开水平台面时速度日的大小；

⑵电容器的电能转化为金属炮弹动能的效率必

19.如图所示，两平行金属