2022年粵教版高中物理選擇性必修第二冊第一章磁場 課時(shí)練習(xí)題及章末檢測含答案解析

第一章磁場

1、安培力安培力的應(yīng)用.....................................................1

2、洛倫茲力..................................................................7

3、洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù).......................................................12

章末綜合檢測................................................................20

1、安培力安培力的應(yīng)用

1.關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是（）

A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線

B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向

C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)

D.將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?/p>

解析：選B由左手定則可知，安培力的方向一定與磁場方向和直導(dǎo)線垂直，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B

正確；安培力的大小尸=〃8sin〃與直導(dǎo)線和磁場方向的夾角有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將直導(dǎo)線從中

點(diǎn)折成直角，假設(shè)原來直導(dǎo)線與磁場方向垂直，若折成直角后一段與磁場仍垂直，另一段與磁場

平行，則安培力的大小變?yōu)樵瓉淼囊话耄蝗粽鄢芍苯呛?，兩段都與磁場垂直，則安培力的大小變

為原來的多，因此安培力大小不一定是原來的一半，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

2.19世紀(jì)20年代，以塞貝克（數(shù)學(xué)家）為代表的科學(xué)家已認(rèn)識到：溫度差會引起電流，安培

考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地磁場是由繞地球

的環(huán)形電流引起的。則該假設(shè)中的電流方向是（注：磁子午線是地磁場N極與S極在地球表面的

連線）（）

A.由西向東垂直磁子午線

B.由東向西垂直磁子午線

C.由南向北沿磁子午線

D.由赤道向兩極沿磁子午線

解析：選B地磁場的N極在地理南極附近，根據(jù)安培定則，大拇指指向地磁場的N極，則

四指的繞向即為電流的方向，即安培假設(shè)中的電流方向應(yīng)該是由東向西垂直磁子午線，故B正確。

3.如圖所示，通以恒定電流/的導(dǎo)線腸V在紙面內(nèi)從a位置繞其一端M轉(zhuǎn)至6位置時(shí)，通電

導(dǎo)線所受安培力的大小變化情況是（）

A.變小B.不變

C.變大D.不能確定

XXXXX

B...b

XXX,姿，X

X..*AXX

?—1a

MxX/'XN

解析：選B當(dāng)明V在原位置時(shí)，安培力的大小為尸=6〃，當(dāng)?shù)腣繞步端旋轉(zhuǎn)時(shí)，其大小仍是

B1L,故安培力的大小是不變的，選項(xiàng)B正確。

4.（2021?廣州高二檢測）如圖所示，〃是置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂

直于紙面向里。在開關(guān)S接通后，導(dǎo)線〃所受磁場力的方向是（）

______,±（_____

左I⑼右

J~\、

TTtVti軟鐵芯

A.豎直向上B.豎直向下

C.水平向左D.水平向右

解析：選A在開關(guān)S接通后，線圈中電流由左側(cè)流入，由安培定則可知電磁鐵右側(cè)為N極,

故導(dǎo)線所在處的磁場方向向左，由左手定則可知，導(dǎo)線所受安培力方向豎直向上，選項(xiàng)A正確。

5.（2021?廣東高考）截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導(dǎo)線，長管外表面固定

著對稱分布的四根平行長直導(dǎo)線。若中心直導(dǎo)線通入電流九四根平行直導(dǎo)線均通入電流12,lx

?12,電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是（）

解析：選C因/1?72,則可不考慮四個(gè)邊上的直導(dǎo)線之間的相互作用；根據(jù)兩通電直導(dǎo)線

間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導(dǎo)線L

要受到人吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導(dǎo)線七要受到排斥的安培力，形成

凸形，故變形后的形狀如選項(xiàng)C所示。

6.如圖是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，線圈中a、6兩條

導(dǎo)線長均為/，通以圖示方向的電流/,兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為6,則（）

A.該磁場是勻強(qiáng)磁場

B.線圈平面總與磁場方向垂直

C.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動

D.線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動

解析：選D該磁場明顯不是勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場的磁感線應(yīng)該是一系列方向相同的平行的

直線，故A錯(cuò)誤；由題圖可知，線圈平面總與磁場方向平行，故B錯(cuò)誤；由左手定則可知，a導(dǎo)

線受到的安培力向上，6導(dǎo)線受到的安培力向下，故線圈將順時(shí)針轉(zhuǎn)動，故C錯(cuò)誤，D正確。

7.將一段通電直導(dǎo)線a6c從中點(diǎn)6折成120。，分別放在圖甲、乙所示的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線

中電流大小保持不變。圖甲中導(dǎo)線所在平面與磁場的磁感線平行，圖乙中導(dǎo)線所在平面與磁場的

磁感線垂直，若兩圖中導(dǎo)線所受的安培力大小相等，則甲、乙兩圖中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比

理

3

亞

6

解析：選B設(shè)導(dǎo)線的總長為21,通過導(dǎo)線的電流為/,題圖甲中導(dǎo)線受到的安培力大小為

&H+&COS60°?〃=|臺〃；題圖乙中導(dǎo)線受到的安培力的大小為28〃cos30°=小8〃，

根據(jù)題意有四〃=|用"則有今=乎，B正確。

8.如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連

接起來，此時(shí)臺秤讀數(shù)為現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖所示，

當(dāng)加上電流后，臺秤讀數(shù)為則以下說法正確的是（）

A.B.R<Fz

C.彈簧長度將變長D.彈簧長度將不變

解析：選A選通電導(dǎo)線為研究對象，根據(jù)左手定則判斷可知，通電導(dǎo)線所受安培力方向?yàn)?/p>

斜向右下方，根據(jù)牛頓第三定律分析得知，磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，則磁鐵將向左運(yùn)

動，彈簧被壓縮，所以長度將變短，故C、D錯(cuò)誤；由于磁鐵受到的安培力方向斜向左上方，對

臺秤的壓力減小，則￡>邑故A正確，B錯(cuò)誤。

9.如圖所示，在與水平方向夾角為60°的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距1m的平行導(dǎo)

軌上放一質(zhì)量為w=0.3kg的金屬棒ab,通以從Zr-a、/=3A的電流，磁場方向豎直向上，這

時(shí)金屬棒恰好靜止(金=10m/s")o求：

(1)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；

(2)aA棒對導(dǎo)軌的壓力的大小.

解析：(1)金屬棒加靜止，受力情況如圖所示，沿斜面方向受力平衡,

則有儂sin60°=BILcos60°,

儂tan60°0.3X10X-J3

解得人上^2—=—3X1丫Tgl.73T。

(2)根據(jù)平衡條件及牛頓第三定律得，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力為:

n,g0.3X10

-iN=6No

FN-—cos60

2

答案:(1)1.73T(2)6N

10.電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示，兩相距很近的通電平行線圈I和II,線

圈I固定，線圈】【置于天平托盤上。當(dāng)兩線圈均無電流通過時(shí)，天平示數(shù)恰好為零。下列說法正

確的是（）

A.當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時(shí)，兩線圈電流方向相同

B.當(dāng)天平示數(shù)為正時(shí)，兩線圈電流方向相同

C.線圈I對線圈II的作用力大于線圈11對線圈I的作用力

D.線圈I對線圈II的作用力與托盤對線圈II的作用力是一對相互作用力

解析：選A裝置的構(gòu)造模型為兩個(gè)線圈和一個(gè)杠桿，當(dāng)線圈中通有同向電流時(shí)互相吸引，

通有異向電流時(shí)互相排斥，故當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時(shí)表示兩線圈互相吸引，所以為同向電流，A正確,

B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第三定律可知線圈I對線圈H的作用力等于線圈H對線圈I的作用力，C錯(cuò)誤;

由相互作用力的特點(diǎn)知，線圈I對線圈II的作用力與托盤對線圈II的作用力，不是一對相互作用

力,D錯(cuò)誤。

11.電磁炮是一種新式武器，其工作原理如圖所示.當(dāng)水平放置的兩光滑平行導(dǎo)軌接入電源

時(shí)，強(qiáng)電流從一導(dǎo)軌流出，經(jīng)滑塊（炮彈）從另一導(dǎo)軌流回時(shí)，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場，磁感

應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比。通有電流的炮彈在安培力的作用下加速一段距離后，會以很大的動能

射出。關(guān)于電磁炮，下列說法正確的是（不考慮滑塊移動產(chǎn)生的電動勢）（）

平行導(dǎo)軌滑;央（炮彈）

+V-X7X

A.當(dāng)平行導(dǎo)軌通有如圖所示的電流時(shí)，導(dǎo)軌間的磁場方向豎直向下

B.當(dāng)回路中電流一定時(shí)?，炮彈將做勻加速直線運(yùn)動

C.若只將電流增大到原來的2倍，則炮彈射出的動能也會增大到原來的2倍

D.若只將導(dǎo)軌長度增大到原來的2倍，則炮彈射出的動能會增大到原來的4倍

解析：選B當(dāng)平行導(dǎo)軌通有題圖所示的電流時(shí)，根據(jù)安培定則可知導(dǎo)軌間的磁場方向豎直

向上，A錯(cuò)誤；當(dāng)回路中電流一定時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得尸安=6〃=儂，解得炮彈加速度a

=—,所以炮彈將做勻加速直線運(yùn)動，B正確；若只將電流增大到原來的2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度也變

m

為原來的2倍，則安培力增大到原來的4倍，根據(jù)動能定理廠女x=笈-0,可得炮彈射出時(shí)的動

能也會增大到原來的4倍，C錯(cuò)誤；若只將導(dǎo)軌長度x增大到原來的2倍，根據(jù)動能定理尸安戶

〃一0,可得炮彈射出時(shí)的動能也會增大到原來的2倍，D錯(cuò)誤。

12.（2021?珠海高二檢測）如圖所示為一電流表的原理示意圖。質(zhì)量為R的勻質(zhì)細(xì)金屬棒期V

的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的絕緣彈簧相連，絕緣彈簧的勁度系數(shù)為九在矩形區(qū)域a6cd

內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,方向垂直紙面向外。與屈V的右端N連接的一絕緣輕指針可

指示標(biāo)尺上的示數(shù)，砌V的長度大于石。當(dāng)也“中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí)，赫V與矩形區(qū)

域的cd邊重合，當(dāng)環(huán)'中有電流通過時(shí)，指針示數(shù)可表示電流的大小。重力加速度為g。

MdgcN

(,:】二U

a6F

(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長量為多少？

(2)若要電流表正常工作，助V的哪一端應(yīng)與電源正極相接？

(3)若4=2.ON/m,商=0.20m,~cb^0.05m,6=0.20T,則此電流表的量程是多少？(不

計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場的作用)

(4)在(3)的條件下，若將量程擴(kuò)大為原來的2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?/p>

解析：(1)設(shè)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長量為則有勿g=AAx,解得△*=等。

(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒創(chuàng)V的安培力必須向下，由左手定則分析

知，物端應(yīng)接電源正極。

(3)設(shè)電流表滿偏時(shí)通過也V的電流為幾X,則有By~7b+mg=kC^+△力

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得加,=2.5A,故電流表的量程為0~2.5A?

(4)設(shè)量程擴(kuò)大后，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,則有

28'7Mx?ab+m『k(cb+△x)

解得B'=0.1T。

答案：(1泮⑵〃端(3)0-2.5A(4)0.1T

K

2、洛倫茲力

1.（多選）下列說法中正確的是（）

A.運(yùn)動電荷不受洛倫茲力的地方一定沒有磁場

B.運(yùn)動電荷受到的洛倫茲力方向既與其運(yùn)動方向垂直，又與磁感線方向垂直

C.帶電荷量為（7的電荷，在磁場中運(yùn)動速度大小不變，則所受洛倫茲力大小一定不變

D.洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功

解析：選BD運(yùn)動電荷的速度方向跟磁場方向平行時(shí)，不受洛倫茲力作用，故A錯(cuò)誤；由左

手定則可知洛倫茲力垂直于速度方向與磁場方向所決定的平面，故B正確；帶電荷量為g的電荷，

在磁場中受到的洛倫茲力為/>=（/出sin0,運(yùn)動速度不變，若6的大小或。發(fā)生變化，則電荷所

受洛倫茲力大小發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；洛倫茲力只改變運(yùn)動電荷速度的方向，不改變速度的大小，

對運(yùn)動電荷不做功，故D正確。

2.關(guān)于靜電力、安培力與洛倫茲力，下列說法正確的是（）

A.電荷放入靜電場中一定會受靜電力，靜電力的方向與該處電場強(qiáng)度的方向相同

B.通電導(dǎo)線放入磁場中一定受安培力，安培力的方向與該處磁場方向垂直

C.電荷放入磁場中就會受到洛倫茲力，洛倫茲力的方向與該處磁場方向垂直

D.當(dāng)電荷的速度方向與磁場方向垂直時(shí)受到的洛倫茲力最大，方向與磁場方向垂直

解析：選D電荷放入靜電場中一定會受靜電力，正電荷受到的靜電力的方向與該處電場強(qiáng)

度的方向相同，負(fù)電荷受到的靜電力的方向與該處電場強(qiáng)度的方向相反，故A錯(cuò)誤；通電導(dǎo)線放

入磁場中不一定受安培力，例如電流方向與磁場方向平行時(shí)不受安培力，故B錯(cuò)誤；靜止的電荷

放入磁場中不受洛倫茲力，運(yùn)動電荷的速度方向與磁感線平行時(shí)也不受洛倫茲力，故C錯(cuò)誤；當(dāng)

電荷的速度方向與磁場方向垂直時(shí)受到的洛倫茲力最大，即歷，方向與磁場方向垂直，故D

正確。

3.在磁場中有如圖所示的甲、乙兩個(gè)運(yùn)動電荷，甲運(yùn)動方向與磁場方向垂直，乙運(yùn)動方向與

磁場方向平行，則（）

四甲

A.甲、乙都受洛倫茲力作用

B.甲、乙都不受洛倫茲力作用

C.只有甲受洛倫茲力作用

D.只有乙受洛倫茲力作用

解析：選C電荷在磁場中運(yùn)動，當(dāng)電荷速度方向與磁場方向平行時(shí)，電荷所受洛倫茲力為

零，當(dāng)電荷速度方向與磁場方向垂直時(shí)，電荷所受洛倫茲力最大，故只有甲電荷受洛倫茲力作用,

選項(xiàng)C正確。

4.（多選）如圖所示，一陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線

時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的運(yùn)動軌跡向下彎曲，則（）

A---------------------B

A.導(dǎo)線中的電流方向?yàn)閺?到8

B.導(dǎo)線中的電流方向?yàn)閺?到4

C.要使電子束的徑跡向上彎曲，可以通過改變4?中的電流方向來實(shí)現(xiàn)

D.電子束的運(yùn)動軌跡與中的電流方向無關(guān)

解析：選BC電子在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動，無論直導(dǎo)線中的電流方向如何，電子的

運(yùn)動方向都和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直。根據(jù)左手定則，由于是負(fù)電荷，四指應(yīng)指向左方，根據(jù)電

子的偏轉(zhuǎn)方向可以確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铩８鶕?jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流方向?yàn)?/p>

從6到4如果導(dǎo)線中的電流反向，則其產(chǎn)生的磁場方向也相反，會影響到電子的偏轉(zhuǎn)方向，故

選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤。

5.初速度為％的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始

運(yùn)動方向如圖所示，則（）

A.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變

B.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變

C.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變

D.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變

%

-e

左右

解析：選A由右手螺旋定則判斷通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在電子一側(cè)的方向垂直紙面向里，

再由左手定則判斷電子在該磁場中受洛倫茲力方向向右，故電子向右偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力不做功，即

電子速率不變，選項(xiàng)A正確。

6.在長直通電螺線管中通入變化的電流/（如圖所示電流的方向周期性改變），并沿著其中心

軸線比'的方向射入一顆速度為y的電子，則此電子在螺線管內(nèi)部空間運(yùn)動的情況是（）

舛0942

A.勻速直線運(yùn)動B.來回往復(fù)運(yùn)動

C.變速直線運(yùn)動D.曲線運(yùn)動

解析：選A通電螺線管內(nèi)部的磁場方向與軸線平行，故電子進(jìn)入螺線管后不受洛倫茲力,

應(yīng)做勻速直線運(yùn)動。

7.如圖，一束負(fù)離子從S點(diǎn)沿水平方向射出，在沒有電、磁場時(shí)恰好擊中熒光屏上的坐標(biāo)

原點(diǎn)0；若同時(shí)加上電場和磁場后，負(fù)離子束最后打在熒光屏上坐標(biāo)系的第HI象限中，則所加電

場2和磁場8的方向可能是（不計(jì)離子重力及相互作用力）（）

A.E向上，目向上B.E向下，占向下

C.￡向上，8向下D.￡向下，8向上

解析：選A由題意可知，負(fù)離子在電場中受力應(yīng)向下，故電場方向應(yīng)向上；而負(fù)離子在磁

場作用下向左偏轉(zhuǎn)，故說明洛倫茲力向左，由左手定則可知，8應(yīng)向上，故A正確。

8.（多選）如圖甲所示，某空間存在著足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁場沿水平方向。磁場中有/、B

兩個(gè)物塊疊放在一起，置于光滑水平面上。物塊4帶正電荷，物塊5不帶電且表面絕緣。在?=0

時(shí)刻，水平恒力廠作用在物塊8上，物塊46由靜止開始做加速度相同的運(yùn)動。在物塊從B-

起運(yùn)動的過程中，圖乙反映的可能是（）

XXXX

XpxExX

r777777V777777~77r7

XXXX

甲乙

A.物塊/所受洛倫茲力大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系

B.物塊4對物塊8的摩擦力大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系

C.物塊4對物塊8的壓力大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系

D.物塊5對地面壓力大小隨時(shí)間￡變化的關(guān)系

解析：選CD物塊4受到的洛倫茲力尸洛=g歷=g&3t=0時(shí)，?洛=0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物塊

4對8的摩擦力大小f=?a,所以f隨時(shí)間￡的變化保持不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；/對8的壓力時(shí)=

mig+qvB=mtg+qBat,選項(xiàng)C正確；8對地面的壓力“=（"?+/加什涵3選項(xiàng)D正確。

9.如圖所示，質(zhì)量為m的帶正電荷小球能沿著絕緣墻面豎直下滑，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大

小為8方向垂直紙面向外。若小球帶電荷量為q,球與墻面間的動摩擦因數(shù)為〃，重力加速度

為g,則小球下滑的最大速度和最大加速度分別是多少？

/??

If

解析：當(dāng)小球剛開始下滑時(shí)有最大加速度，即4=4當(dāng)小球的加速度為0時(shí)有最大速度，即

mg=uF*,F*=qvB,解得

10.顯像管原理的示意圖如圖所示，當(dāng)沒有磁場時(shí)，電子束將打在熒光屏正中的。點(diǎn)，安裝

在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面向里的磁場方向?yàn)檎较颍?/p>

若使高速電子流打在熒光屏上的位置由6點(diǎn)逐漸移動到a點(diǎn)，下列變化的磁場能夠使電子發(fā)生上

述偏轉(zhuǎn)的是（）

電子束

電子槍

熒光屏

偏轉(zhuǎn)線圈

-B1

解析：選C高速電子流打在熒光屏上的位置由6點(diǎn)逐漸移動到a點(diǎn)，根據(jù)左手定則可知，

磁場的方向開始時(shí)垂直紙面向里，方向?yàn)檎抑饾u減弱，后來電子又向上偏轉(zhuǎn)，磁場方向垂直

紙面向外，方向?yàn)樨?fù)，且逐漸增強(qiáng)，故C項(xiàng)正確。

11.（2021?茂名高二檢測）如圖所示，一質(zhì)量為辦電荷量為g的帶正電荷絕緣物塊位于高

度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長，物塊上、下表面與隧道上、下表面間的

動摩擦因數(shù)均為〃，整個(gè)空間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為6的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)給物塊水平向

右的初速度出空氣阻力忽略不計(jì)，物塊電荷量不變，則物塊（）

XXXXXXX

"上表面

xmqxxxx

///////////////////下表面

XXXXXX

A.一定做勻速直線運(yùn)動B.一定做減速運(yùn)動

C.可能先減速后勻速運(yùn)動D.可能加速運(yùn)動

解析：選C根據(jù)左手定則可知物塊受到的洛倫茲力方向向上，如果洛倫茲力等于重力，則

物塊做勻速直線運(yùn)動；如果洛倫茲力小于重力，物塊與隧道下表面間存在摩擦力，物塊做減速運(yùn)

動；如果洛倫茲力大于重力，物塊與隧道上表面間存在摩擦力，做減速運(yùn)動，當(dāng)減速到洛倫茲力

等于重力時(shí)做勻速運(yùn)動，故選項(xiàng)C正確。

12.（多選）如圖所示，絕緣容器內(nèi)部為長方體空腔，容器內(nèi)盛有NaCl的水溶液，容器上、

下端裝有伯電極4和G置于與容器表面垂直的勻強(qiáng)磁場中，開關(guān)K閉合前容器兩側(cè)只0兩管中

液面等高，閉合開關(guān)后()

A."處鈉離子濃度大于十處鈉離子濃度

B./V處電勢高于M處電勢

C.M處電勢高于/V處電勢

D.。管中液面高于0管中液面

解析：選AD根據(jù)左手定則可知，鈉離子在洛倫茲力作用下，向M處偏轉(zhuǎn)，因此M處鈉離子

濃度大于4處鈉離子濃度，故A正確；依據(jù)正離子的定向移動方向與電流方向相同，而負(fù)離子移

動方向與電流方向相反，根據(jù)左手定則可知，正、負(fù)離子均偏向同一方向，因此肌N兩處電勢

相等，故B、C錯(cuò)誤；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，液體中有從力到。方向的電流，根據(jù)左手定則可知，液體

將受到指向明的安培力作用，因此尸端的液面將比0端的高，故D正確。

13.如圖所示，來自太陽和其他星體的宇宙射線含有大量高能帶電粒子，幸好由于地磁場的

存在而改變了這些帶電粒子的運(yùn)動方向，使很多帶電粒子不能到達(dá)地面，避免了其對地面上生命

的危害。已知北京上空某處由南指向北的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2Xl(r'T,如果有一速率v=5.0X10'

m/s、電荷量g=1.6Xl()T9C的質(zhì)子豎直向下運(yùn)動穿過此處的地磁場。

(1)此時(shí)該質(zhì)子受到的洛倫茲力是多大？向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？

(2)在地球兩極處地磁場方向可近似認(rèn)為垂直于地面，在赤道處地磁場方向可近似認(rèn)為由地

理南極指向地理北極。那么，地球兩極處和赤道處相比，哪個(gè)區(qū)域地磁場對高能帶電粒子的阻擋

效果更好？為什么？

解析：(D己知質(zhì)子運(yùn)動方向與地磁場方向垂直，根據(jù)洛倫茲力計(jì)算公式，得戶=04=1.6

X10-19X5.0X105X1.2X10~429.6X10''N。

根據(jù)左手定則可知，質(zhì)子受到的洛倫茲力由西向東，因此質(zhì)子向東偏轉(zhuǎn)。

(2)赤道處阻擋效果更好。由于地球兩極處地磁場可近似認(rèn)為垂直于地面，因此帶電粒子的

運(yùn)動方向與兩極處的地磁場方向平行，在地球兩極處不受洛倫茲力，該區(qū)域地磁場對宇宙射線的

阻擋效果較弱。而在赤道處，地磁場的方向由地理南極指向地理北極，帶電粒子運(yùn)動方向與地磁

場方向垂直，帶電粒子受到了洛倫茲力的作用而偏轉(zhuǎn)，所以該區(qū)域地磁場對宇宙射線的阻擋效果

更好。

答案：（1）9.6X10"N向東偏轉(zhuǎn)（2）見解析

3、洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)

1.如圖所示是速度選擇器的原理圖，已知電場強(qiáng)度為反磁感應(yīng)強(qiáng)度為6并相互垂直分布,

某一帶電粒子（重力不計(jì)）沿圖中虛線水平通過。則該帶電粒子（）

A.一定帶正電荷

p

B.速度大小為

D

C.可能沿處方向運(yùn)動

E

D.若沿⑶方向運(yùn)動的速度大于方將一定向下極板偏轉(zhuǎn)

解析：選B粒子從左射入時(shí)，不論帶正電荷還是負(fù)電荷，電場力大小為洛倫茲力大小

E

為F=qv4qE,兩個(gè)力平衡，可得速度七分粒子做勻速直線運(yùn)動，故A錯(cuò)誤，B正確；此粒子

從右端沿虛線方向進(jìn)入時(shí)，電場力與洛倫茲力在同一方向，不能做直線運(yùn)動，故C錯(cuò)誤；若速度

E

-＞方則粒子受到的洛倫茲力大于電場力，使粒子偏轉(zhuǎn)，只有當(dāng)粒子帶負(fù)電荷時(shí)粒子向下偏轉(zhuǎn)，

故D錯(cuò)誤。

2.質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子尸和0（均不計(jì)重力），以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻

強(qiáng)磁場，運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是（）

XXXX

Bp

XQXX--.X

…、、/、'、

1__XXX：

St

A.粒子〃帶正電，粒子。帶負(fù)電

B.粒子一在磁場中運(yùn)動的速率大于0的速率

C.洛倫茲力對粒子/做負(fù)功、對粒子。做正功

D.粒子P在磁場中運(yùn)動的時(shí)間大于粒子。運(yùn)動的時(shí)間

[/mv

解析：選B由左手定則知?帶負(fù)電，0帶正電，A錯(cuò)誤；由°的=”得Q次可見速率大

的粒子做圓周運(yùn)動的半徑較大，故夕的速率大于。的速率，B正確；洛倫茲力的方向與粒子瞬時(shí)

速度的方向總是垂直，故洛倫茲力不做功，C錯(cuò)誤；粒子做圓周運(yùn)動的周期7=號，可見周期

qB

與粒子的運(yùn)動速率無關(guān)，兩粒子做圓周運(yùn)動的周期相等，又兩粒子轉(zhuǎn)過的圓心角相等，故一的運(yùn)

動時(shí)間等于0的運(yùn)動時(shí)間，D錯(cuò)誤。

3.如圖所示，一束正離子先后經(jīng)過速度選擇器和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，不計(jì)離子的重力，則在速度

選擇器中沿直線運(yùn)動，且在勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)半徑又相等的離子具有相同的（）

A,電荷量和質(zhì)量B.質(zhì)量和動能

C.速度和比荷D.速度和質(zhì)量

解析：選C在速度選擇器中，離子不偏轉(zhuǎn)，說明離子受力平衡，在速度選擇器中，離子受

E

電場力和洛倫茲力，則qvB、=qE,得/=石，可知這些正離子具有相同的速度；進(jìn)入只有勻強(qiáng)磁

D\

場的區(qū)域時(shí)，偏轉(zhuǎn)半徑相等，由「=多和可知這些正離子具有相同的比荷。故選項(xiàng)C正

qBiBy

確。

4.如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置，其核心部分是兩

個(gè)D形金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。下列說法正確的是（）

A.粒子從磁場中獲得能量

B.粒子被電場加速后，運(yùn)動越來越快，走過半圓的時(shí)間越來越短

C.D形盒的半徑越大，粒子離開回旋加速器時(shí)最大動能越小

D.粒子第2次和第3次經(jīng)過兩I）形盒間狹縫后軌道半徑之比為也:小

解析：選D帶電粒子從電場中獲得能量，不是從磁場中，故A錯(cuò)誤；根據(jù)周期公式7=岑,

走過半圓所用時(shí)間f=T，與速率無關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)半徑公式「=多知，,則粒子的

qBqbm

最大動能民=■=?，與加速的電壓無關(guān)，與D形盒的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，D形盒的

半徑斤越大，粒子加速所能獲得的最大動能越大，故C錯(cuò)誤；只有電場力做功，粒子第2次和第

3次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后的動能之比是2:3,所以速度之比是正：木,根據(jù)「=卷得，軌道

半徑之比為故D正確。

5.質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子比荷和分析同位素的重要儀器。圖中的鉛盒力中的放射源放出

大量的帶正電粒子（可認(rèn)為初速度為零），從狹縫S進(jìn)入電壓為〃的加速電場區(qū)加速后，再通過狹

縫S從小孔G垂直于秘V射入偏轉(zhuǎn)磁場，該偏轉(zhuǎn)磁場是邊界與直線也V相切，磁感應(yīng)強(qiáng)度為A方

向垂直于紙面向外，半徑為"的圓形勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)在例V上的方,點(diǎn)（圖中未畫出）接收到該粒子，

且小%則該粒子的比荷為（粒子的重力忽略不計(jì)）（）

9〃4U

A-WB.而

選C設(shè)粒子被加速后獲得的速度為匕由動能定理有據(jù)題意，畫出粒子偏轉(zhuǎn)磁

場中的運(yùn)動軌跡如圖所示（若粒子帶正電），由幾何關(guān)系知，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌道

半徑又qvB=，可求2=黑，選項(xiàng)C正確。

3rmRB

6.如圖，半徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為3的勻強(qiáng)磁場，磁場垂直圓所在的平面。一

帶電荷量為q、質(zhì)量為"的帶電粒子從圓周上a點(diǎn)對準(zhǔn)圓心〃點(diǎn)射入磁場，從b點(diǎn)射出，若a=

60°,則帶電粒子射入磁場時(shí)的速度大小為（）

a

x米

?

?/

xM

A迎amqBd

D.

C2qBdD3qBd

解析：選B如圖所示，根據(jù)幾何知識可知，粒子運(yùn)動的軌跡半徑為r=d?tan600=y[3d,

voBr

因?yàn)榱Ｗ邮艿降穆鍌惼澚μ峁┫蛐牧Γ?M=%：,所以粒子射入磁場時(shí)的速度大小為v=%=

木枷,選項(xiàng)B正確。

XXX

X*/X

X?X,

7.（多選）帶電量相同，質(zhì)量不同的粒子從容器力下方的小孔S飄入電勢差為少的加速電場,

其初速度幾乎為零。然后經(jīng)過S沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場中，最后

打在照相底片D上，如圖所示。運(yùn)動過程中粒子之間的相互作用忽略不計(jì)，下列說法正確的是

A.這些粒子經(jīng)過S時(shí)的動能相同

B.這些粒子經(jīng)過S時(shí)的速率相同

C.這些粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑與質(zhì)量成正比

D.這些粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間與質(zhì)量成正比

解析：選AD帶電粒子在電場中加速，由動能定理得：qU=^mv,解得經(jīng)過星時(shí)的速率為r

=葉哈經(jīng)過S時(shí)的動能為瓜=%可知這些粒子經(jīng)過S時(shí)的速率不一定相同，但動能一定

相等，故A正確，B錯(cuò)誤；粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為/型，這些粒子在磁場

qBBNq

中運(yùn)動的軌跡圓半徑與6成正比，故C錯(cuò)誤；粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為t』二蒜,所以這

些粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間與質(zhì)量成正比，故D正確。

8.回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示。它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩

盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場，使帶電粒子每次通過

窄縫都得到加速。兩盒放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動,

通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出。如果用同一回

旋加速器分別加速僦核（JH）和a粒子（『He），比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大

動能的大小，有（）

A.加速僦核的交流電源的周期較大，僦核獲得的最大動能也較大

B.加速僦核的交流電源的周期較大，晁核獲得的最大動能較小

C.加速僦核的交流電源的周期較小，晁核獲得的最大動能也較小

D.加速晁核的交流電源的周期較小，瓶核獲得的最大動能較大

解析：選B帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期與交流電源的周期相同，根據(jù)"，因笊核

（「H）的質(zhì)量與電荷量的比值大于a粒子（/He）,所以肅核在磁場中運(yùn)動的周期大，則加速氟核的

交流電源的周期較大。根據(jù)得，最大速度片運(yùn)；則最大動能E產(chǎn)%/=*,已知

rm22zz?

311

旅核的質(zhì)量是a粒子的亍，瓶核的電荷量是a粒子的5,則笳核的最大動能是a粒子的可，即今核

4乙o

的最大動能較小。故B正確。

9.如圖所示，空間存在一方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為，的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，一電荷

量為一。的粒子（不計(jì)重力）從4點(diǎn)沿力夕方向以速度/射入磁場，粒子從回邊上的￡點(diǎn)離開磁場,

旦AE=2BE=2d0求：

BEC

叫

D

（1）磁場的方向；

（2）帶電粒子的質(zhì)量及其在磁場區(qū)域的運(yùn)動時(shí)間。

解析：（1）粒子沿圓弧力￡運(yùn)動，根據(jù)左手定則，從帶電粒子所受洛倫茲力的方向可判斷出磁

場的方向垂直紙面向里。

Al-------------『O

（2）如圖所示，連接4區(qū)作線段4?的中垂線，交4〃的延長線于。點(diǎn)，。即為圓心，。為弦

切角，因AE=2BE=2d,所以a=30°；〃為圓弧軌跡的圓心角，。=2。=60°。為等邊

三角形，R=2d,由°出=成得，；7=—=—,所以粒子在磁場區(qū)域的運(yùn)動時(shí)間t

Rvvv

72nd

6=-37C

答案：（1）垂直紙面向里（2）“刎卡

v3v

10.質(zhì)譜儀又稱質(zhì)譜計(jì)，是分離和檢測不同同位素的儀器。某質(zhì)譜儀的原理圖如圖所示，速

度選擇器中勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為兒偏轉(zhuǎn)磁場（勻強(qiáng)磁場）

的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為反。一電荷量為q的粒子在加速電場中由靜止加速后進(jìn)入速度選擇器，恰好

能從速度選擇器進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場做半徑為斤的勻速圓周運(yùn)動。粒子重力不計(jì)，空氣阻力不計(jì)。該粒

子的質(zhì)量為（）

AqBBRqBBR

B，2E

迎

BzE。嚕

解析：選A在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動的粒子能進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，由平衡條件得=

E_v

qE,粒子速度v=后粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得”氏=,,解得卬

絲絲，選項(xiàng)A正確。

11.如圖甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒,

在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻交流電源相連。帶電粒子在磁場

中運(yùn)動的動能笈隨時(shí)間方的變化規(guī)律如圖乙所示。忽略帶電粒子在電場中的加速時(shí)間，則下列判

斷中正確的是（）

A.在E-r圖像中應(yīng)有t.—ts<t3—^2<t2—tj

B.加速電壓越大，粒子最后獲得的動能就越大

C.粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動能一定越大

D.要想粒子獲得的最大動能增大，可增加D形盒的面積

解析：選D帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的回旋周期與速度大小無關(guān)，因此在&-t圖中應(yīng)有勿

-t3=U-t2=t2-A錯(cuò)誤；加速電壓越小，粒子加速次數(shù)就越多，由粒子做圓周運(yùn)動的半徑r

=3="孕=半，即粒子獲得的最大動能決定于D形盒的半徑，與加速電壓和加速次

qBqB2m

數(shù)無關(guān)，故D形盒的面積增加時(shí)半徑增大，粒子的最大動能增大，故B、C錯(cuò)誤，I）正確。

12.如圖所示，a、6是一對平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一擋板，正中間

開有一小孔d,在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里，

在a、8兩板間還存在著勻強(qiáng)電場瓦從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子（不計(jì)重力），這些正離

子都沿直線運(yùn)動到右側(cè)，從d孔射出后分成3束。則下列判斷正確的是（）

4XXX*

xxlXX

A.這三束正離子的速度一定不相同

B.這三束正離子的質(zhì)量一定不相同

C.這三束正離子的電荷量一定不相同

D.這三束正離子的比荷一定不相同

F

解析：選D帶電粒子在金屬板中做直線運(yùn)動，受力平衡qvAEq,/=力表明帶電粒子的

速度一定相等，而正離子的帶電荷量、質(zhì)量的關(guān)系均無法確定；在磁場中Q丁，由于帶電粒子

Bq

的速度大小和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，而運(yùn)動半徑不同，所以比荷一定不同，D項(xiàng)正確。

13.質(zhì)量為以電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開始，經(jīng)肌N板間的電場加速后，從4點(diǎn)垂

直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，該粒子離開磁場時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L,

如圖所示。已知限A'兩板間的電壓為〃，粒子的重力不計(jì)。

n

uXXXX

XXX

i-

一

--一

1XXX

N-XXX

oD

XXX

（1）正確畫出粒子由靜止開始至離開勻強(qiáng)磁場時(shí)的軌跡圖（用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖）;

（2）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度仇

解析：（1）作出粒子經(jīng)過電場和磁場的運(yùn)動軌跡圖如圖所示。

（2）設(shè)粒子在M、1兩板間經(jīng)電場加速后獲得的速度為r,由動能定理得：ql/=3版①

粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)其半徑為八貝IJ：

2

QVB=HT^)

由幾何關(guān)系得：步=（「一力2+"③

9/2mU

聯(lián)立①@③式解得：夕=萬17

2￡2mU

答案：（1）見解析圖（2）百才

章末綜合檢測

（本試卷滿分：100分）

一、單項(xiàng)選擇題（本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有

一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.（2021年1月新高考8省聯(lián)考?湖北卷）一長為L的直導(dǎo)線置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3的勻

強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線中的電流為人下列說法正確的是（）

A.通電直導(dǎo)線受到安培力的大小為1LB

B.無論通電直導(dǎo)線如何放置，它都將受到安培力

C.通電直導(dǎo)線所受安培力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面

D.安培力是載流子受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以安培力對通電直導(dǎo)線不做功

解析:選C只有當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)，通電直導(dǎo)線受到安培力的大小才等于ILB,

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí)，它不受安培力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線所受安培

力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電流方向構(gòu)成的平面，選項(xiàng)C正確；安培力是載流子受到的洛

倫茲力的宏觀表現(xiàn)，安培力對通電直導(dǎo)線能做功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

2.（2021?浙江6月選考改編）如圖所示，有兩根用超導(dǎo)材料制成的長直平行細(xì)導(dǎo)線a、b,

分別通以80A和100A流向相同的電流，兩導(dǎo)線構(gòu)成的平面內(nèi)有一點(diǎn)小到兩導(dǎo)線的距離相等。

下列說法錯(cuò)誤的是（）

a-----------------------80A

,P

b-----------------------100A

A.兩導(dǎo)線受到的安培力凡=125先

B.導(dǎo)線所受的安培力可以用戶="8計(jì)算

C.移走導(dǎo)線6前后，p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向改變

D