002选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 第1-2节同步练习

PAGE1PAGE深入探究安培力同步练习（答题时间：40分钟）1.关于通电导线所受安培力F的方向、磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是（）A.F、B、I三者必须保持相互垂直B.F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C.B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D.I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直2.如图所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极附近，磁铁处于水平位置并和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将（）A.转动同时靠近磁铁B.转动同时离开磁铁C.不转动，只靠近磁铁D.不转动，只离开磁铁3.如图所示，原来静止的圆线圈可以自由移动，在圆线圈直径MN上靠近N点处放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流从外向里流动。当在圆线圈中通以逆时针方向的电流I′时，圆线圈将会（）A.受力向左平动B.受力向右平动C.不受力，平衡不动D.以MN为轴转动*4.如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（）A.如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是N极B.如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N极C.无论如何台秤的示数都不可能变化D.以上说法都不正确5.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点，三根直导线均通入大小相等、方向垂直纸面向里的电流，则R受到的磁场力的方向是（）A.垂直R，指向y轴负方向B.垂直R，指向y轴正方向C.垂直R，指向x轴正方向D.垂直R，指向x轴负方向*6.如图所示，直角形导线abc通以恒定电流I，两段导线的长度分别为3L和4L，导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线受到磁场力的合力为（）A.3BIL，方向b→cB.4BIL，方向b→aC.7BIL，方向垂直于ac连线斜向上D.5BIL，方向垂直于ac连线斜向上*7.如图所示，在水平面上有一根通有恒定电流的直导线，直导线周围空间存在无限大的匀强磁场，磁场方向与水平面成60°夹角，通电直导线在磁场力作用下沿水平面始终做匀速直线运动，导线与水平面间的动摩擦因数为0.7，现使磁场方向顺时针转30°直到竖直向上，则磁感应强度（）A.一直变大 B.一直变小C.先变大后变小 D.先变小后变大8.如图是4个同学所画的通电导线在磁场中的受力示意图，其中正确的是（）9.如图是自动跳阐的闸刀开关，闸刀处于垂直纸面向里匀强磁场中，当CO间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时，闸刀A端会向左弹开断开电路。以下说法正确的是（）A.闸刀刀片中的电流方向为C至OB.闸刀刀片中的电流方向为O至CC.跳闸时闸刀所受安培力没有做功D.增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值减小*10.如图所示，矩形金属框CDEF用两根绝缘细线悬挂于天花板上，其中CD和EF质量均为m，CF和DE重力不计，金属框处于竖直向下的匀强磁场中。现使金属框中通过图中所示的恒定电流。当系统稳定后，则（）A.CD边将垂直纸面向里偏离至某处B.EF边将垂直纸面向外偏离至某处C.两根绝缘细线的拉力均大于mgD.两根绝缘细线的拉力均等于mg*11.如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上？*12.如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形金属导轨上，两导轨相互平行且间距为L，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B；当开关闭合时，导体棒向纸面外滑动，最终静止在与竖直方向成37°角的位置，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：（1）判断磁场的磁感应强度方向；（2）求磁场的磁感应强度大小；（3）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN。

深入探究安培力同步练习参考答案1.【答案】B【解析】选B。F、B、I三者间的关系是：F⊥I、F⊥B、I与B不一定垂直。2.【答案】A【解析】把环形电流等效成一个小磁针，由安培定则知，此小磁针的N极向里S极向外。由于条形磁铁的N极吸引小磁针的S极排斥N极，故线圈将发生转动同时靠近磁铁。等效图如图所示。3.【答案】D【解析】长直导线通电后，在它周围形成以导线上的点为圆心的圆形磁场区域，如图中虚线所示。圆线圈就是在该磁场中的通电导体，要受到安培力的作用，其方向可由左手定则判断出。圆线圈下半部分所在处磁场方向斜向上，所以受的安培力方向垂直纸面向外；上半部分线圈受的安培力垂直纸面向里。因此线圈以MN为轴转动，故选项D正确。4.【答案】A【解析】如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为N极，故选A。5.【答案】A【解析】由安培定则可知，通电直导线P、Q在R处产生的合磁场方向水平向右，即沿x轴正方向，则R处的磁场方向沿x轴正方向；由左手定则可知，通电直导线R所受安培力垂直于R指向y轴负方向，选项A正确，B、C、D错误。6.【答案】D【解析】导线受到磁场力的合力相当于直线ac受到的安培力，由左手定则可知，安培力的方向垂直于ac连线斜向上。导线在磁场内有效长度为：＝5L，故该通电导线受到安培力大小为F＝5BIL，选项D正确。7.【答案】A【解析】选A。以金属棒为研究对象，受力分析如图所示，F＝BIL，θ＝90°－α，Ff＝μFN，由平衡条件得：G＝FN＋BILsinθ，Ff＝BILcosθ，解得B＝，60°≤α≤90°，则B在磁场缓慢转过30°的过程中，一直变大，故A正确，B、C、D错误。8.【答案】BC【解析】通电导线在磁场中受到安培力作用，其方向均由左手定则来确定。左手定则内容是：伸开左手大拇指垂直四指且在同一平面内，让磁感线穿过掌心，四指指的是电流的方向，则大拇指就是安培力的方向。所以安培力方向与磁场方向垂直、与电流方向垂直，即其与磁场和电流的方向所构成的平面垂直。图A电流方向垂直纸面向里，磁场水平向右，由左手定则可知安培力竖直向下，故A错误；图B电流方向垂直纸面向外，磁场竖直向下，由左手定则可知安培力向右，故B正确；图C电流方向向上，磁场的方向垂直纸面向里，由左手定则可得安培力方向向左，故C正确；图D电流方向水平向左，磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可知，安培力方向竖直向上，故D错误。9.【答案】BD【解析】当MN通电后，闸刀开关会自动跳开，可知安培力应该向左，由左手定则判断，电流方向O→C，故A错误，B正确。跳闸时闸刀受到安培力而运动断开，故跳闸时闸刀所受安培力做正功，故C错误。跳闸的作用力是一定的，依据安培力F＝BIL可知，增大匀强磁场的磁感应强度，电流I变小，故D正确。10.【答案】BD【解析】EF棒受到重力、水平方向的安培力和两个金属杆的拉力，其中安培力：F2＝BIL设金属杆EF与竖直方向的夹角为θ，则：tanθ＝；由左手定则可知，EF边将垂直纸面向外偏离至某处。如图对CD棒和EF棒组成的系统进行受力分析（从左向右看），整体受到两个重力，两个安培力和两个绝缘绳子的拉力，竖直方向受力平衡，所以绳子仍然沿竖直方向，得：2FT＝mg＋mg＝2mg，解得：FT＝mg；由以上分析可知，选项B、D正确。11.【答案】【解析】由闭合电路欧姆定律得：E＝IR导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得F安＝mgtanθF安＝BId由以上各式可得出E＝。12.【答案】（1）竖直向下（2）（3）mg【解析】（1）导体棒受到的安培力向外，根据左手定则可知磁场方向竖直向下。（2）从左向右看受力分析如图所示：由受力平衡得到：＝tan37°解得B＝即磁场的磁感应强度B的大小为。（3）两个导轨对棒的支持力为2FN，满足：2FNcos37°＝mg解得：FN＝eq\f(5,8)mg即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg。

深入探究洛伦兹力同步练习（答题时间：40分钟）1.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管（阴极射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是（）A.向上 B.向下 C.向左 D.向右*2.（多选）如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是（）A.两小球到达轨道最低点的速度vM＞vNB.两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FM＞FNC.小球第一次到达M点的时间大于到达N点的时间D.在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能到达轨道另一端最高处3.如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点。P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点，在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）A.向上 B.向下 C.向左 D.向右4.如图为电视显像管的俯视图，偏转线圈中没有通入电流时，电子束打在荧光屏正中的O点，通过改变线圈中的电流，可使得电子打到荧光屏上各点，则（）A.电子在偏转线圈中被加速B.电子的偏转是因为电场力的作用C.若电子束打到A点，线圈区域中有平行纸面向右的磁场D.若电子束打到A点，线圈区域中有垂直纸面向外的磁场*5.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是（）A.洛伦兹力对带电粒子做功B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能C.洛伦兹力的大小与速度无关D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向*6.来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将（）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地点，稍向东偏转C.相对于预定地点，稍向西偏转D.相对于预定地点，稍向北偏转7.如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是（）A.沿路径a运动 B.沿路径b运动C.沿路径c运动 D.沿路径d运动8.如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束沿着管颈轴线射向纸内的电子将（）A.向上偏转 B.向下偏转C.向左偏转 D.向右偏转9.两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b，从同一高度自由落下，分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场，如图所示，然后再落到地面上，设两球运动所用的总时间分别为ta、tb，则（）A.ta＝tb B.ta>tb C.ta<tb D.条件不足，无法比较10.下列关于电荷所受静电力和洛伦兹力的说法中，正确的是（）A.电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用B.电荷在电场中一定受静电力的作用C.电荷受静电力的方向与该处的电场方向一致D.电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直*11.电子以1×106m/s的速度垂直射入磁感应强度为B＝0.25T的匀强磁场中，求：（1）电子受到的洛伦兹力的大小。（2）电子因受到洛伦兹力作用获得的加速度大小。（电子电荷量1.6×10－19C、质量0.91×10－31kg）*12.质量为m、带电荷量为＋q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示。用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A，然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2。

深入探究洛伦兹力同步练习参考答案1.【答案】B【解析】电子束带负电，电子束由负极向正极运动，在电子束运动的过程中，条形磁铁产生的磁场由N极指向S极，根据左手定则可判断出电子受到的洛伦兹力方向向下，故电子束的偏转方向向下，B正确，A、C、D错误。2.【答案】ABD【解析】选ABD。小球在磁场中到达轨道最低点时只有重力做功，vM＝。在电场中到达轨道最低点时，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理有mgR－qER＝mv，vN＝，所以vM＞vN；因为＝，所以该过程所用时间tM＜tN，故A正确，C错误；据能量守恒定律，D正确；在M点F′M＝mg＋qvMB＋m，在N点F′N＝mg＋m，不难看出，F′M＞F′N，由牛顿第三定律可知FM＝F′M，FN＝F′N，所以B项正确。3.【答案】A【解析】P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点可知条形磁铁的磁场的方向向外，电子向右运动，由左手定则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上。4.【答案】D【解析】电子在偏转线圈中受到洛伦兹力的作用而偏转，洛伦兹力没有使电子加速，选项A、B错误；若电子束打到A点，由左手定则可知，线圈区域中有垂直纸面向外的磁场，选项C错误，D正确。5.【答案】B【解析】洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，不会改变粒子的动能，故选B。6.【答案】B【解析】质子带正电，地球表面的地磁场方向由南向北，根据左手定则可判定，质子自赤道上空的某一点竖直下落的过程中受到洛伦兹力的方向向东，故正确选项为B。7.【答案】B【解析】由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错误；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误。8.【答案】D【解析】由安培定则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手定则知电子所受洛伦兹力方向向右，故向右偏转，D正确。9.【答案】C【解析】a球进入匀强电场后，始终受到水平向右的电场力F电＝qE作用，这个力不会改变a在竖直方向运动的速度，故它下落的总时间ta与没有电场时自由下落的