一轮复习：洛伦兹力测试练习及答案.docx

2025届高考物理一轮复习专题卷： 安培力与洛伦兹力一、单选题1．如图所示，一带负电的粒子(不计重力)进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是( )A.B.C.D.2．速度选择器是质谱仪的重要组成部分，工作时电场和磁场联合作用，从各种速率的带电粒子中选择出具有一定速率的粒子。

下列结构能成为速度选择器的是( )A. B.C. D.3．图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。

定子是仅匝数n 不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O 的距离相等，且均连接阻值为R 的电阻，转子是中心在O 点的条形磁铁，绕O 点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。

不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是( )12n nA.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等4．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。

按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。

下列说法正确的是( )A.未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势B.未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用C.接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势D.接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用5．如图所示，为高中物理实验室常用的磁电式电流表的内部结构，基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，其物理原理就是通电线圈因受安培力而转动。

电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。

关于磁电式电流表，下列说法正确的是( )A.铁质圆柱内部磁感应强度为零B.线圈的磁通量始终为零C.线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动D.电流不为零，线圈停止转动后不再受到安培力6．如图所示，一段长方体金属导电材料，左右两端面的边长为a 和b 内有带电量为的自由电子，已知该导电材料单位体积内自由电子数为n ；导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度为B 。

洛伦兹力与现代科技练习一、选择题1．如图所示，在容器A 中有同一种元素的两种同位素正粒子，它们的初速度几乎为0，粒子可从容器A 下方的小孔S 1飘入加速电场，然后经过S 3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后第一种同位素粒子打到照相底片D 上的M 点，第二种同位素粒子打到照相底片D 上的N 点．不计同位素粒子的重力．量出M 点、N 点到S 3的距离分别为x 1、x 2，则第一种与第二种同位素粒子在磁场中运动的时间之比为( )A.x 1x 2B.x 1x 2C.x 21x 22D.2x 1x 22.如图为回旋加速器的示意图，真空容器D 形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中，且磁感应强度B 保持不变．两盒间狭缝间距很小，粒子从粒子源A 处(D 形盒圆心)进入加速电场(初速度近似为零)．D 形盒半径为R ，粒子质量为m 、电荷量为＋q ，两D 形盒间接电压为U 的高频交流电源．不考虑相对论效应、粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间．下列论述正确的是( )A ．粒子的能量是由加速电场提供的，能获得的最大动能与加速电压U 有关B ．加速氘核(21H)和氦核(42He)时，两次所接高频交流电源的频率应不同C ．加速氘核(21H)和氦核(42He)时，它们能获得的最大动能相等D ．若增大加速电压U ，则粒子在D 形盒内运动的总时间减少3．某回旋加速器的示意图如图，两个半径均为R 的D 形盒置于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，并与高频电源两极相连，现对氚核(31H)加速，所需的高频电源的频率为f.已知元电荷为e.下列说法正确的是( )A ．D 形盒可以用玻璃制成B ．氚核的质量为eBf 2πC ．高频电源的电压越大，氚核从P 处射出的速度越大D ．若对氦核(42He)加速，则高频电源的频率应调为32f4．(多选)回旋加速器是高能物理中的重要仪器，其原理是利用磁场和电场使带电粒子回旋加速运动，在运动中经高频电场反复加速从而使粒子获得很高的能量．如图甲所示，两个D 形金属盒置于恒定的匀强磁场中，并分别与高频电源相连(电压随时间变化如图乙所示)，D 形盒半径为R ，匀强磁场的磁感应强度为B ，两D 形盒间距离为d(d R)．若用回旋加速器加速氘核21H(设氘核质量m 、电荷量q)，则下列判断正确的是( )A ．加速电压U 0越大，氘核获得的最大动能越大B ．氘核加速的最大动能为q 2B 2R 22mC ．氘核在电场中运动的总时间为BRd U 0D ．该回旋加速器不可以用来加速氦核(42He)5.如图所示，宽度为h 、厚度为d 的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，当恒定电流I 通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生电压，这样就实现了将电流输入转化为电压输出．为提高输出的电压，可采取的措施是( )A ．增大dB ．减小dC ．增大hD ．减小h6．(多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I ，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B 与I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为I H ，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压U H 满足：U H ＝k I H B d ，式中k 为霍尔系数，d 为霍尔元件两侧面间的距离．电阻R 远大于R L ，霍尔元件的电阻可以忽略，则( )A．霍尔元件前表面的电势低于后表面B．若电源的正负极对调，电压表将反偏C．I H与I成正比D．电压表的示数与R L消耗的电功率成正比7．(多选)如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N 间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是()A．M板比N板电势高B．导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大C．导体中自由电子定向移动的速度为v＝U BdD．导体单位体积内的自由电子数为BI eUb8. (多选)如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源的两极上，右边有一块挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成三束，则下列判断正确的是()A ．这三束正离子的速度一定不相同B ．这三束正离子的比荷一定不相同C ．a 、b 两板间的匀强电场方向一定由a 指向bD ．若这三束离子改为带负电而其他条件不变则仍能从d 孔射出9．(多选)磁流体发电是一项新兴技术，它可把气体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图，平行金属板A 、C 间有一很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)喷入磁场，两极板间便产生电压，现将A 、C 两极板与电阻R 相连，两极板间距离为d ，正对面积为S ，等离子体的电阻率为ρ，磁感应强度为B ，等离子体以速度v 沿垂直磁场方向射入A 、C 两板之间，则稳定时下列说法中正确的是( )A ．极板A 是电源的正极B ．电源的电动势为BdvC ．极板A 、C 间电压大小为BdvSR RS ＋ρdD ．回路中电流为Bdv R10．(多选)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a ＝1 m 、b ＝0.2 m 、c ＝0.2 m ，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B＝1.25 T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，用电压表测得两个电极间的电压U＝1 V．且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力F f＝kLv，其中比例系数k＝15 N·s/m2，L为污水沿流速方向的长度，v 为污水的流速．下列说法中正确的是()A．金属板M电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多B．污水中离子浓度的高低对电压表的示数没有影响C．污水的流量(单位时间内流出的污水体积)Q＝0.16 m3/sD．为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为Δp＝1 500 Pa11．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定．质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场．若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍．此离子和质子的质量比约为()A．11 B．12C．121 D．14412．(多选)如图所示为磁流体发电机的原理图．金属板M、N 之间的距离d＝20 cm，磁场的磁感应强度大小B＝5 T，方向垂直纸面向里．现将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性)从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率P＝100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻R ＝100 Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子(e ＝1.6×10－19 C)，则下列说法中正确的是()A．金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷B．该发电机的电动势为100 VC．离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/sD．每秒钟有6.25×1018个离子打在金属板N上13．某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下．污水(含有大量的正、负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c 两端的电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则()A ．a 侧电势比c 侧电势低B ．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大C ．污水流量Q 与U 成正比，与L 、D 无关D ．匀强磁场的磁感应强度B ＝πDU 4Q二、非选择题14.带电粒子的电荷量与质量之比⎝ ⎛⎭⎪⎫q m 叫作比荷，比荷的测定对研究带电粒子的组成和结构具有重大意义．利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷，如图所示为一种质谱仪的原理示意图．某带电粒子从容器A 下方的小孔飘入加速电场(其初速度可视为零)，之后自O 点沿着与磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P 点．忽略重力的影响．当加速电场的电势差为U ，匀强磁场的磁感应强度为B 时，O 点与P 点间的距离为L.(1)请判断该带电粒子带正电还是带负电；(2)求该带电粒子的比荷．15．一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为＋q 、质量不同的离子飘入电压为U 0的加速电场，其初速度几乎为零．这些离子经加速后通过狭缝O 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场，最后打在底片上．已知放置底片的区域MN ＝L ，且OM＝L.某次测量发现MN 中左侧23区域MQ 损坏，检测不到离子，但右侧13区域QN 仍能正常检测到离子．在适当调节加速电压后，原本打在MQ区域的离子即可在QN区域检测到．(1)求原本打在MN中点P点的离子质量m；(2)为使原本打在MN中点P点的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围．16．一台质谱仪的工作原理如图所示．大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上．已知甲、乙两种离子的电荷量均为＋q，质量分别为2m和m，图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹．不考虑离子间的相互作用．(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x；(2)用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度d；(3)若考虑加速电压有波动，在(U0－ΔU)到(U0＋ΔU)之间变化，要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，求狭缝宽度L满足的条件．答案：1． C 2. D 3． D 4． BC 5. B 6． CD 7． CD 8. BCD9． BC 10． BCD 11． D 12． BD 13． D14. (1)根据粒子在磁场中的运动轨迹，结合左手定则可判断带电粒子带正电．(2)带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理qU ＝12mv 2，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力qvB ＝m v 2R ，由题知R ＝12L ，解得带电粒子的比荷q m ＝8U B 2L 215． (1)离子在电场中加速qU 0＝12mv 2，在磁场中做匀速圆周运动qvB ＝m v 2r ，解得r 0＝1B 2mU 0q ，代入r 0＝34L ，解得m ＝9qB 2L 232U 0.(2)由(1)知，U ＝qB 2r 22m 即U ∝r 2，离子打在Q 点r ＝56L ，U ＝100U 081，离子打在N 点r ＝L ，U ＝16U 09，则电压的范围为100U 081≤U ≤16U 09.16． (1)设甲种离子在磁场中的运动半径为r 1电场加速qU 0＝12×2mv 2，且qvB ＝2m v 2r 1， 解得r 1＝2B mU 0q根据几何关系x ＝2r 1－L ，解得x ＝4BmU 0q －L (2)(见图) 最窄处位于过两虚线交点的垂线上d ＝r 1－r 21－⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22解得d ＝2B mU 0q －4mU 0qB 2－L 24(3)设乙种离子在磁场中的运动半径为r 2r 1的最小半径r 1min ＝2Bm （U 0－ΔU ）q r 2的最大半径r 2max ＝1B 2m （U 0＋ΔU ）q由题意知2r 1min －2r 2max >L ， 即4B m （U 0－ΔU ）q －2B 2m （U 0＋ΔU ）q >L 解得L<2B m q [2U 0－ΔU －2（U 0＋ΔU ）]。

高考物理一轮复习（选修3-1）专题十四磁场第3课时洛伦兹力——练1、【2014•北京市顺义区高三第一次统练】如右图所示空间有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m=1 kg的带正电的绝缘小滑块，沿斜面先向上运动，当滑到最高点后又沿斜面下滑。

关于滑块在斜面上的整个运动中所受的洛伦兹力方向，下列说法正确的是A．一直垂直斜面向上．一直垂直斜面向下C．先垂直斜面向上后垂直斜面向下．先垂直斜面向下后垂直斜面向上2、【北京市丰台区2015—2016学年度第一学期期末高三物理练习】如图所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场. 一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O 射入匀强磁场，又都从该磁场中射出. 这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短. 若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子（）A．速率一定越小B．轨道半径一定越大C．周期一定越大D．在穿过磁场过程中速度方向变化的角度越小【答案】A【解析】考点：带电粒子在匀强磁场中的运动。

3、【北京市东城区2016届第一学期高三期末教学统一检测物理试题】科学研究中经常利用磁场来改变带电粒子的运动状态。

现有两个速率相同的质子分别在磁感应强度大小为B 1、B 2的匀强磁场中做匀速圆周运动。

已知212B B =，下列说法正确的是A ．两质子所受洛仑兹力大小之比2:1:21=f fB ．两质子加速度的大小之比1:2:21=a aC ．两质子运动的轨道半径之比1:1:21=r rD ．两质子运动的角速度之比1:1:21=ωω 【答案】B 【解析】考点：质子在磁场中的运动。

4、（2016大兴1模）洛伦兹力演示仪是由励磁线圈（也叫亥姆霍兹线圈）、洛伦兹力管和电源控制部分组成的。

励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。

洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪，能够连续发射出电子，电子在玻璃泡内运动时，可以显示出电子运动的径迹。

洛伦兹力一、洛伦兹力基础1、关于安培力和洛伦兹力,下列说法正确的是()A. 安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B. 安培力可以对通电导线做功，洛伦兹对运动电荷的一定不做功C. 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁场强度一定为零D. 洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的运动状态2、关于带电粒子所受洛伦兹力F. 磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系,下列说法正确的是（）A.F.B.v三者必定均保持垂直 B.F必定垂直于B.v，但B不一定垂直于vC.B必定垂直于F.v，但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F.B，但F不一定垂直于B3、在下列各图中,匀强磁场的磁感应强度B. 粒子的带电量q及运动速率v均相同,试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小,并标出洛伦兹力的方向。

4、可视为质点的带正电小球,质量为m,如图所示,用长为L的绝缘轻杆分别悬挂在(甲)重力场、(乙)悬点O处有正点电荷的静电场、(丙)垂直纸面向里的匀强磁场中,偏角均为θ(θ<10°),当小球均能由静止开始摆动到最低点A时,下列说法正确的是( )A.三种情形下，达到A点时所用的时间相同B.三种情形下，达到A点时绳子的拉力相同C.三种情形下，达到A点时的向心力不同D.三种情形下，达到A点时的动能不同5、如图所示，美国物理学家安德森在研究宇宙射线时，在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反，从而发现了正电子，获得了诺贝尔物理学奖。

云雾室中磁场方向可能是（）A.垂直纸面向外B.垂直纸面向里C.沿纸面向上D.沿纸面向下6、每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来,地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向,使它们不能到达地面,这对地球上的生命有十分重要的意义。

假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来,(如图,地球由西向东转,虚线表示地球自转轴,上方为地理北极),在地球磁场的作用下,它将()A. 向东偏转B. 向南偏转C. 向西偏转D. 向北偏转7、显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。