1、2022年高三物理专项训练：选择题【安培力与洛伦兹力】强化训练题必刷一、单选题1（2017福建泉州市教科所）如图所示，三角形为匀强磁场的边界，磁场方向垂直于纸面，三个同种粒子垂直边射入匀强磁场中做匀速圆周运动，、和三条实线分别为它们的运动轨迹，其中、两条轨迹长度相等，则关于它们的速率和在磁场区域中飞行时间的关系，正确的是（）A，B，C，D，2（2022北京市顺义区第二中学）如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相
2、互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列说法中正确的是（）Aa、b两粒子所带电荷的电性可能相同B射入圆形磁场区域时a粒子的速率较大C穿过磁场区域的过程洛伦兹力对a做功较多D穿过磁场区域的过程a粒子运动的时间较长3（2022四川资阳）如图甲、乙所示，在两个倾角均为的光滑斜面上，有磁感应强度均为B、方向分别为垂直于斜面向上和竖直向上的磁场，两段相同的通电直导体棒分别通有电流I1和I2，两导体棒均处于平衡状态。则两种情况下的电流之比I1：I2为（）ABCD4（2022吉林长春北师大附属学校）如图所示，带负电的小球用绝缘丝线悬挂于O点在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点A时（）A摆球受到的磁场
3、力相同B摆球的动能相同C摆球的速度相同D向右摆动通过A点时悬线的拉力等于向左摆动通过A点时悬线的拉力5（2022北京东城）质谱仪的简化原理如图所示。质子在入口处从静止开始被加速，再经匀强磁场偏转后从出口离开磁场，图中虚线表示质子在磁场中的偏转轨迹。若保持加速电压恒定，用该装置加速某种一价正离子，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4倍。下列说法正确的是（）A质子和离子在磁场中运动的时间之比为1：1B质子和离子在磁场中运动的时间之比为1：4C质子和离子的质量之比为1：4D质子和离子的质量之比为1：26（2021全国周至中学）如图所示，下端封闭、上端开口、长度H5
4、m的内壁光滑的竖直细玻璃管，管底有一个质量为m10g、电荷量为q0.1C的带正电小球（其半径略小于玻璃管内径），整个装置处在垂直纸面向里、磁感应强度为B1T的匀强磁场中，在外力作用下玻璃管在磁场中开始以初速度v02m/s、向右做匀速直线运动，已知重力加速度g取10m/s2，则（）A小球不可能上升到管口B小球经过时间1.5s离开管口C在小球上升到管口过程中机械能增加1JD在小球上升到管口过程中玻璃管对小球做功0.5J7（2022浙江天略外国语学校）如图所示，当有电流I垂直于磁场方向通过半导体板时，连接在半导体板两侧的电压表指针发生偏转，说明半导体板两侧之间存在霍尔电压。用同种材料制成的不同规格的
5、半导体板进一步实验，记录数据结果如表格所示。由于粗心，表格第一行没有记录全部相关的物理量，只记得第一列为实验次数，第三列为通入的电流强度，第五列为霍尔电压，已知，一块厚度（边长）为h、宽度（边长）为l，长度（边长为d）。请用你学过的物理知识并结合表中数据，判断表格中空格处应填写的物理量（ ）实验次数通入电流强度霍尔电压1234A第二列为板的边长度lB第四行数据为C霍尔电压正负与半导体中导电粒子正负无关D只要其尺寸相同，在相同电流、磁感应强度下，更换另一种材料，霍尔电压一定不变8（2022上海崇明）在光滑水平桌面上有A、C两个绝缘钉子，相距2L，一根长度为L的软导线固定在两个钉子之间，并通有大小
6、为I的稳定电流。当桌面上加上一个磁感强度为B的匀强磁场后，稳定时，钉子A上受到导线的拉力大小为（）ABILB2BILCBILD2BIL9（2021重庆巴蜀中学）如图，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为和（abBa、b两球沿槽运动的最大速度为va和vb，则vavbCa、b两球沿直槽运动的最大位移为sa和sb，则sasbDa、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则tatb10（2022山东德州）某同学要测量德州市某点地磁场的磁感应强度，选取的电流元的电流大小为I，长度为L。测得电流元竖直放置时地磁场对它的力的大小为；水平东西放置时地磁场对它的力的大小为，设地磁场在该点磁感应强度的大小为B
7、，与水平方向的夹角为，则（）A，B，C，D，11（2022河南省新郑市新郑高级中学）如图，圆的半径为，内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，圆心与圆周上、两点构成一个正三角形。大量带负电的粒子以相同的速率沿着不同方向从点射入磁场，经磁场偏转后，粒子从劣弧区域射出，圆周上其他区域无粒子射出。不计粒子重力，下面说法正确的是（）A从点离开磁场的粒子末速度和初速度方向成B从点离开磁场的粒子在磁场中的运动时间为C洛伦兹力对粒子做功为D粒子的比荷为12（2022北京市顺义区第二中学）一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分
8、别与交流电源相连，两盒间的电压为U。设质子的质量为m，电荷量为q，则下列说法正确的是（）A只增大R可增加质子被加速后的最大速度B只增大加速电压U可增加质子被加速后的最大速度CD形盒之间交变电场的变化周期为D其它条件不变，质子被加速的总次数n与R成正比13（2022吉林松原）如图所示，正方形abcd区域（含边界）存在垂直于纸面向里的匀强磁场，M、N两个粒子以相同的速率均从d点沿da方向射入磁场区域，经磁场偏转后粒子M从ab边的中点离开磁场，粒子N从dc边的中点离开磁场，不计粒子重力以及粒子之间的相互作用，则粒子M与粒子N的比荷之比为（）A1：8B1：5C1：4D2：514（2021吉林长春十一高
9、）如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束等离子体以一定速度垂直于磁场喷入板间，相距为L的两光滑平行金属导轨，固定在垂直于导轨平面斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与P、Q相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，下列说法正确的是（）A金属板P可视为电源的正极B两金属板间形成的电势差只与磁感应强度B1大小有关C等离子体喷入金属板间的速度D等离子体喷入金属板间的速度15（2022北京石景山）如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管
10、竖直放置，管底有一带电小球，玻璃管的右侧存在有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。从某时刻开始，玻璃管在外力作用下，始终保持不变的速度，沿垂直于磁场方向进入磁场中运动，最终小球从上端管口飞出。在这一过程中，小球所带电荷量保持不变，下列说法正确的是（）A带电小球受到的洛伦兹力做正功B玻璃管对带电小球的弹力不做功C带电小球在竖直方向做匀加速直线运动D带电小球的机械能保持不变16（2022河南南阳）如图所示，区域和区域是宽度相同的匀强磁场，区域内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；区域内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。一质量为、电荷量为的粒子从区域的左边界垂直于边界射入区域，粒子离开区
11、域时速度方向改变了60，然后进入区域，不计粒子重力，粒子在磁场中运动的时间为（ ）ABCD参考答案1C【详解】根据可得由于同种粒子，在同一磁场中，可知而粒子在磁场中运动的过程中，运动周期运动周期相同，而圆心角关系为因此运动的时间关系为故选C。2D【详解】A粒子的运动偏转轨迹相反，根据左手定则可知，粒子电性相反，故A错误；B粒子沿圆形磁场的直径飞入，根据径向对称定圆心如图所示由图可知粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力解得两粒子的质量和电荷量大小相等，所以，故B错误；C根据左手定则可知洛伦兹力始终与速度垂直，不做功，故C错误；D粒子在磁场中运动的周期圆心角为，在磁场中运动的时间两粒子的质量和电荷量大
12、小相等，所以周期相等，因为，所以穿过磁场区域过程中所用时间：，故D正确。故选D。3C【详解】导体棒受力如图根据共点力平衡可得则两种情况下的电流之比为故选C。4B【详解】A由于小球的运动方向不同，则根据左手定则可知，洛伦兹力的方向不同，则受到的磁场力不同。故A错误；BC由题意可知，拉力与洛伦兹力对小球不做功，仅仅重力做功，则小球机械能守恒，所以小球分别从左边和右边向最低点A运动且两次经过A点时的动能相同，速度大小相等，方向不同，故B正确，C错误；C根据牛顿第二定律可知，速度大小不变，则向心力大小不变，由于速度方向不同，导致产生的洛伦兹力的方向也不同，则拉力的大小也不同，向左摆动通过A点时所受洛伦
13、兹力的方向向上，充当一部分向心力，故绳子拉力较小，向右摆动通过A点时所受洛伦兹力的方向向下，悬线的拉力较大，悬线的拉力大于向左摆动通过A点时悬线的拉力，故D错误。故选B。5B【详解】设粒子经过加速后获得的速度大小为v，根据动能定理有 设粒子在磁场中运动的半径为r，根据牛顿第二定律有 联立解得 粒子在磁场中运动的时间为 由题意可知质子和离子在磁场中运动半径相同，根据式可知质子和离子的质量之比为1：16。根据式可知质子和离子在磁场中运动的时间之比为1：4，故ACD错误，B错误。故选B。6C【详解】AB开始初速度为v02m/s时小球受到向上的洛伦兹力大小为小球上升加速度大小为应用位移公式有解得故AB
14、错误；根据速度公式可知离开管口竖直分速度为CD由于洛伦兹力不做功，设玻璃管做功为W，在此过程中对小球应用动能定理有解得根据能量守恒定律可知玻璃管对小球做功等于小球机械能的增加量，故C正确，D错误。故选C。7B【详解】A当半导体中带电粒子的洛伦兹力与电场力平衡时化简则通电导线电流化简则在电流强度相等时，霍尔电压与磁感应强度成正比，与宽度h成反比，所以第二列为边厚度h，第四列为磁感应强度B，A错误；B根据可知，在h不变，磁感应强度B增加到原先2倍时，霍尔电压不变，说明通入电流只有原来一半，即，B正确；C半导体导电粒子为正，带电粒子在磁场中所受洛伦茲力与半导体导电粒子的洛伦兹力方向是不同的，所以霍尔
15、电压正负与半导体中导电粒子正负有关，C错误；D根据公式可知，尺寸相同下，在相同电流、磁感应强度下，更换材料，则单位体积粒子个数n会发生变化，霍尔电压不能一定不变，D错误。故选B。8A【详解】根据题意，导线在安培力作用下张紧成半圆，其有效长度等于2L，导线受到两个钉子的弹力和安培力，对导线根据平衡条件解得故选A。9ACD【详解】A两小球受到的洛伦兹力都与斜面垂直向上，沿斜面方向的合力为重力的分力，则其加速度为aa=gsinab=gsin可见aaab，故A错误，符合题意；B当加速到洛伦兹力与重力沿垂直斜面向下分力相等时，小球脱离斜面则mgcos=Bqv所以由于（vb，故B正确，不符合题意；C又v2
16、=2gsinsa求得同理得因sb，故C错误，符合题意；D又由v=gsinta得同理得则tatb，故D错误，符合题意。故选ACD。10A【详解】因为地磁场的外部磁场的方向由地理南极到地理北极，故地磁场在该点磁感应强度的大小为B，与水平方向的夹角为，所以地磁场在该点水平方向的分磁感应强度为所以电流元竖直放置时地磁场对它的力的大小为水平东西放置时地磁场与导线垂直，则此时地磁场对它的力的大小为解得故选A。11D【详解】A由题意可知，从点离开磁场的粒子在磁场中运动了以为直径的半个圆周，末速度和初速度方向成，A错误；B从点离开磁场的粒子在磁场中的运动时间为，B错误；C洛伦兹力不做功，C错误；D由几何关系知
17、粒子在磁场中的运动半径根据半径公式可得比荷D正确。故选D。12A【详解】AB由可得当r=R时，v最大，为，由此可知，粒子的最大速度随B、R的增大而增大，与电压无关，故A正确，B错误；C使质子每次经过D形盒间缝隙时都能得到加速，应使交变电压的周期等于质子的回旋周期，有故C错误；D粒子的最大动能为每一次加速增加的动能为质子被加速的总次数其它条件不变，n与R平方成正比，故D错误。故选A。13B【详解】作出粒子的运动轨迹如图设正方形边长为L，粒子沿da方向射入磁场区域，粒子N从dc边的中点离开磁场，则粒子N的半径粒子M从ab边的中点离开磁场，由图可知由几何关系可知解得根据洛伦兹力提供向心力有解得粒子的
18、比荷所以粒子M与粒子N的比荷之比为故选B。14D【详解】A平行金属板P、Q之间磁感应强度方向由N极指向S极，由左手定则判断，等离子体中的正离子向金属板Q偏转，负离子向金属板P偏转，可知金属板Q可视为电源的正极，金属板P可视为电源的负极，故A错误；B两金属板间形成的电势差时，有解得可知，两金属板间形成的电势差与磁感应强度B1、板间距d，等离子体的速度v都有关，故B错误；CD金属棒ab中电流方向由a流向b，已知磁场B2的方向垂直导轨平面，由左手定则可知，金属棒ab所受安培力平行于导轨平面向上，金属棒ab处于静止，由受力平衡可得B2IL=mgsin由闭合电路欧姆定律可得，平行金属板P、Q之间的电压U
19、=IR金属板P、Q之间电场强度等离子体的正负离子在磁场B1中受到电场力与洛伦兹力，稳定后此二力平衡，则qvB1=qE联立解得故C错误，D正确。故选D。15C【详解】A洛伦兹力始终与速度垂直不做功，故A错误；B带电小球在磁场中运动时，有水平向右的速度分量和竖直向上的速度分量，由左手定则知洛伦兹力斜向左上方，因此玻璃管对带电小球有向右的弹力，该弹力对小球做正功，故B错误；C玻璃管在外力作用下始终保持不变的速度，则小球向右的速度分量保持不变，竖直向上的洛伦兹力分量保持不变，因此在竖直方向小球做匀加速直线运动，故C正确；D小球在磁场中运动过程中，受重力，洛伦兹力和玻璃管对其向右的弹力，洛伦兹力不做功，弹力对其做正功，因此小球的机械能不守恒，故D错误。故选C。16B【详解】粒子在磁场中运动的轨迹如图在区域中，根据牛顿第二定律得解得磁场宽度为运动时间为在区域中，根据牛顿第二定律得解得磁场宽度为解得运动时间为粒子在磁场中运动的时间为故选B
