高中物理选修2安培力与洛伦磁力单元测试专项训练
姓名：__________班级：__________考号：__________
一、选择题（共8题）
1、关于分子电流，下面说法中正确的是（）
?A．分子电流假说最初是由法国学者法拉第提出的
?B．分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的
?C．“分子电流”是专指分子内部存在的环形电流
?D．分子电流假说无法解释加热“去磁”现象
2、面积是S的矩形导线框，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当线框平面与磁场方???向垂直时，穿过导线框所围面积的磁通量为（??）
A．0??B．BS??C．???D．
3、安培提出分子电流假说，他的依据是（???）
A．安培通过精密仪器观察到分子电流
B．安培根据环形电流的磁性与磁铁相似，提出分子电流的假设
C．安培根据原子结构理论，进行严格推理得出的
D．安培凭空想象出来的
4、如图所示，在xOy平面内，匀强电场的方向沿x轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里．一电子在xOy平面内运动时，速度方向保持不变．则电子的运动方向沿
?
???A．x轴正向???B．x轴负向???C．y轴正向???D．y轴负向
5、如图（甲）所示，两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计。整个装置分别处在如图（乙）所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是
6、如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块，a、b叠放与粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段
??
A．a、b一起运动的加速度不变
B．a、b一起运动的加速度增大
C．a、b物块间的摩擦力减少
D．a、b．物块间的摩擦力增大
7、如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中有电流时，小磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是
A．安培，小磁针的N极垂直转向纸内
B．安培，小磁针的S极垂直转向纸内
C．奥斯特，小磁针的N极垂直转向纸内
D．奥斯特,小磁针的s极垂直转向纸内
8、如图所示，a、b是一对分别接直流电源两极的平行金属板，板间存在匀强电场E，右端连一正中间开有小孔d的挡板．现置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，它们
??都沿直线运动并从d孔射出后分成3束．则
??A．这三束正离子的速度一定不相同
??B．这三束正离子的质量一定不相同
??C．这三束正离子的电荷量一定不相同
??D．这三束正离子的荷质比一定不相同
二、填空题（共5题）
1、磁化了的物体，经过高温或剧烈震动容易??.
2、磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示。因为F所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B＝?????。
3、如图,在x轴的上方（y≥0）存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m、电量为q的正离子,速率都为v.对那些在xy平面内运动的离子,在磁场中可能到达的最大x=________________,最大y=________________.
4、如图所示直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷量为e），它们从磁场中射出时相距___________；射出的时间差是__________
5、如图所示，两块水平放置的金属板用导线与一个n匝螺线管连接，并置于方向竖直向上、磁感强度变化的磁场中，金属板的板间距为d，在两板之间有一个质量为m、电量为q的正电荷微粒恰好处于静止状态．磁通量的变化率_________．
三、实验,探究题（共1题）
1、图中虚线框内存在一沿水平方向、且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，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，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；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．
(1)在图中画线连接成实验电路图________．
(2)完成下列主要实验步骤中的填空：
①按图接线．
②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m1．
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出________，并用天平称出________．
④用米尺测量________．
(3)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＝________．
(4)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．
四、综合题（共4题）
1、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)．现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如右图所示，问：
(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？
(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？
2、如右图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合：当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．
(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？
(3)若k＝2.0N/m，＝0.20m，＝0.050m，B＝0.20T，此电流表的量程是多少？(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？
3、磁流体发电是一种新型发电方式，下图是其工作原理示意图。图中发电导管是一个水平放置的上下、前后封闭的矩形塑料管，其宽度为，高度为，内部充满电阻率为的水银，前后两个侧面有宽度为、电阻可略的导体电极，这两个电极用电阻不计的导线相连，导体电极间有竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场。发电导管内水银的流速随磁场有无而不同。设发电导管内水银不可压缩且流速处处相同，水银所受摩擦阻力总与流速成正比，不存在磁场时，发电导管两端由涡轮机产生的压强差维持水银具有恒定流速为。
（1）加磁场后，两个电极区域间的电阻的表达式；
（2）加磁场后，水银稳定流速为，写出水银所受的磁场力与关系式并指出的方向；
（3）加磁场后，仍维持水银具有恒定流速，求发电导管的输入功率。
?
4、如图14所示，第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1，E的大小为1.5×103V/m，B1大小为0.5T；第一象限的某个矩形区域内，有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场的下边界与x轴重合。一质量m＝1×10－14kg，电荷量q＝2×10－10C的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向或60°角的M点射入，沿直线运动，经P点后即进入处于第一象限内的磁场B2区域。一段时间后，微粒经过y轴上的N点并沿与y轴正方向成60°角的方向飞出。M点的坐标为(0，－10)，N点的坐标为(0,30)，不计微粒重力，g取10m/s2。则求：
图14
(1)微粒运动速度v的大小；
(2)匀强磁场B2的大小；
(3)B2磁场区域的最小面积。
五、计算题（共4题）
1、如图所示，半径为的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。现有一带电离子（不计重力）从A以速度沿圆形区域的直径射入磁场，已知离子从A点入射到C点射出磁场时速度方向改变了60o
（1）该离子带何种电荷；（2）求该离子的电荷量与质量之比
2、图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电量为＋q、质量为m、速率为的粒于，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向已知先后射人的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，P到0的距离为L不计重力及粒子间的相互作用
（1）求所考察的粒子在磁场中的轨道径
（2）求这两个粒子从O点射人磁场的时间间隔
3、如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝、、和，外筒的外半径为，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B，在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场，一质量为、带电量为的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝的S点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U应是多少？（不计重力，整个装置在直空中）
4、如图所示，在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板，其上有一小孔P，现有一质量m=4×10－20kg，带电量q=+2×10－14C的粒子，从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向里的一正三角形区域．该粒子在运动过程中始终不碰及竖直档板，且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上，粒子重力不计．求：
??（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；
??（2）粒子在磁场中运动的时间；
??（3）正三角形磁场区域的最小边长．
六、多项选择（共4题）
1、关于磁场中的通电导线和运动电荷的有关说法中正确的是(???)???
A．磁场对通电导线的作用力方向一定与磁场方向垂直
B．通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用
C．带电粒子在磁场中也可能做匀速直线运动
D．在磁场中运动的带电粒子，其动能一定不变，而速度一定变化
2、下列说法中，符合物理学史实的是
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体或静止
B．牛顿认为，力是物体运动状态改变的原因，而不是物体运动的原因
C．麦克斯韦发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场
D．奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转
3、如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平向左．当长为L、质量为m的金属棒通以图示方向的电流Ⅰ后，恰能静止在光滑斜面上，已知重力加速度为g，则导线所受的安培力????
A．大小为BIL，方向竖直向上
B．大小为BIL，方向竖直向下
C．大小为mg，方向竖直向上
D．大小为mg，方向竖直向下
4、下列关于传感器说法中正确的是（）
A．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
B．光敏电阻随光照强度的增大其阻值逐渐升高
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
D．金属热电阻随温度的升高其阻值逐渐升高
============参考答案============
一、选择题
1、考点：?分子电流假说．
分析：?原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动等作用后分子电流的排布重新变的杂乱无章，分子电流仍然存在且强度也没有发生变化，但分子电流产生的磁场相互抵消，这样就会失去磁性．
解答：?解：A、分子电流假说最初是由安培提出来的，A错误；
B、C、“分子电流”并不是专指分子内部存在环形电流的，分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质，即磁场都是由电荷的运动形成的，所以C错误B正确；
D、加热去磁现象可以根据分子电流假说解释，构成磁体的分子内部存在一种环形电流﹣﹣分子电流通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，D错误
故选：B
点评：?掌握了安培分子电流假说的内容即可顺利解决此类问题，故要重视基本概念的学习和掌握．
2、B
3、C
4、C
5、B
6、C
7、C
8、D
二、填空题
1、【答案】退磁
2、?(2μF/A)1/2
3、、
4、
5、
三、实验,探究题
1、(1)如图所示
???重新处于平衡状态???电流表的示数I???此时细沙的质量m2???D的底边长度L?????
【详解】
（1）如图所示
（2）③重新处于平衡状态；读出电流表的示数I；此时细沙的质量m2；④D的底边长度l;（3）（4）开关S断开时，D中无电流，D不受安培力，此时D所受重力Mg=m1g；S闭合后，D中有电流，左右两边所受合力为0，D所受合力等于底边所受的安培力，如果m2＞m1，有
m2g=m1g+BIL
则安培力方向向下，根据左手定则可知，磁感应强度方向向外；如果m2＜m1，有
m2g=m1g-BIL
则安培力方向向上，根据左手定则可知，磁感应强度方向向里；综上所述，则
．
四、综合题
1、解析：从b向a看侧视图如图所示．
(1)水平方向：F＝FAsinθ①
竖直方向：FN＋FAcosθ＝mg②
又FA＝BIL＝BL③
联立①②③得：FN＝mg－，F＝.
(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有FA＝mg
Bmin＝，根据左手定则判定磁场方向水平向右．
答案：(1)mg－
(2)方向水平向右
2、解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx，则有mg＝kΔx①
由①式得：Δx＝.②
(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端应接正极．
(3)设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im.则有
BIm＋mg＝k(＋Δx)③
联立②③并代入数据得Im＝2.5A．④
(4)设量程扩大后，磁感应强度变为B′，则有
2B′Im＋mg＝k(＋Δx)．⑤
由①⑤式得：B′＝⑥
代入数据得：B′＝0.10T.
答案：(1)(2)M端(3)2.5A(4)0.10T
3、（1）由题意可知
??????①???????????
（2）水银进入磁场，等效导体棒切割磁感线，产生的电动势
?????②
根据闭合电路欧姆定律有
???????③
等效导体棒所受磁场力
?????④???
解得：???⑤???
磁场力的方向与水银的流速方向相反。⑥
（2）水银流速为时，磁场力
??⑦
不加磁场时，有平衡有
?????⑧
水银流速为时，水银受到的阻力
?????⑨
水银流速为时，根据平衡有
????⑩
发电导管的输入功率
???
解得：
评分标准：①⑩各式3分，②④⑧式各2分，其余各式均1分，共计20分。
4、解析：(1)带正电微粒在电场和磁场复合场中沿直线运动，qE＝qvB1，解得v＝E/B1＝3×103m/s。
(2)画出微粒的运动轨迹如图，粒子做圆周运动的半径为R＝m。
由qvB2＝mv2/R，解得B2＝3/4T。
(3)由图可知，磁场B2的最小区域应该分布在图示的矩形PACD内，由几何关系易得PD＝2Rsin60°＝20cm＝0.2m，PA＝R(1－cos60°)＝/30m。
所以，所求磁场的最小面积为S＝PD·PA＝m2。
答案：(1)3×103m/s(2)T
(3)m2
五、计算题
1、?
2、解：（1）设粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径为R，
由牛顿第二定律，有：qvB=mv2/R
得R=mv/qB①
（2）如图所示，以OP为弦可画两个半径相同的圆，分别表示在P点相遇的两个粒子的轨道。圆心和直径分别为O1、O2和OO1Q1,OO2Q2,在0处两个圆的切线分别表示两个粒子的射入方向，用θ表示它们之间的夹角。由几何关系可知：∠PO1Q1=∠PO2Q2θ②
从0点射入到相遇，粒子1的路程为半个圆周加弧长
Q1P：Q＝Pθ③
粒子2的路程为半个圆周减弧长PQ2=2???：PQ2=Rθ④
粒子1运动的时间：t1=（1/2T）+（Rθ/v）⑤
其中T为圆周运动的周期。粒子2运动的时间为：
t2=（1/2T）-（Rθ/v）⑥
两粒子射入的时间间隔?：△t=t1-t2=2Rθ/V①
因Rcos（θ/2）=1/2L
得θ=2arccos（L/2R）③
由①、①、③三式得：△t=4marccos（lqB/2mv）/qB?
3、解：带电粒子从S出发，在两筒之间的电场力作用下加速，沿径向穿出而进入磁场区，在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，粒子再回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝，只要穿过了，粒子就会在电场力作用下选减速，再反向回速，经重新进入磁场区，然后，粒子将以同样方式经过、，再经过回到S点。
设粒子射入磁场区的速度为，根据能量守恒，有：??
设粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径为R，由洛仑兹力公式和牛顿定律得
?????????
由并面分析可知，要回到S点，粒子从到必经过圆周，所以半径R必定等于筒的外半径，即：?????????
由以上各式解得：???????
4、（1）由，得：
?
（2）画出粒子的运动轨迹如图，可知，得：
（3）由数学知识可得：得：
六、多项选择
1、AC
2、ABD
3、AC
4、ACD
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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