2023届高考物理一轮总复习——安培力与洛伦兹力综合复习卷 WORD版含解析.docx

1、2023届高中物理高考备考一轮总复习安培力与洛伦兹力综合复习卷一、单选题（共7题）1历史上，电流的单位“安培”是利用电流间的相互作用力来定义的，定义方式为真空中相距1米的两根无限长的平行细直导线内通过相同大小的恒定电流，当两导线每米长度之间产生的力等于210-7牛顿时，则规定导线中通过的电流为1安培。考虑两根平行的高压输电线，假设其距离为1米，输电电流为1000安培，已知电流产生的磁场正比于电流大小，空气对导线间作用力的影响可以忽略，则两根输电线每米长度之间的相互作用力大小约为（）A210-7牛顿B210-4牛顿C410-4牛顿D210-1牛顿2如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架。其

2、中、边均与边成60角，长度为的电阻丝电阻为，框架与一电动势为，内阻的电源相连接，垂直于框架平面有垂直于纸面向里磁感应强度为的匀强磁场，则梯形框架受到的安培力的大小为（）A0BCD3场是高中物理中一个非常重要的概念，我们已经学习了电场和磁场，下列有关场的说法正确的是（）A电场线和磁感线都是闭合的曲线B同一试探电荷在电场强度越大的地方受到的电场力越大C带电粒子如果只受电场力的作用，一定沿电场线运动D处于磁场中的带电粒子一定会受到磁场对它的力的作用4质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源产生一个质量为、电荷量为的正离子，离子产生出来时的速度很小，可以认为是静

3、止的。离子产生出来后经过电压加速，进入磁感应强度为的匀强磁场，沿着半圆周运动最后到达照相底片上，测得它在上的位置到入口处的距离为，若某离子通过上述装置后，测得它在上的位置到入口处的距离大于，则说明（）A离子的质量一定变大B加速电压一定变大C磁感应强度一定变大D离子所带电荷量可能变小5如图所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的足够长感光板。从圆形磁场最高点P以大小为的速度垂直磁场沿各方向射入大量带正电的粒子，且粒子所带电荷量为q、质量为m。不考虑粒子间的相互作用力及粒子的重力，关于这些粒子的运动，以下说法正确的是（）A射出磁场的粒子不能垂直打在MN上B粒子在

4、磁场中运动的圆弧轨迹不可能过圆心OC射出磁场的粒子其出射方向的反向延长线不可能过圆心OD射出磁场的粒子的速度方向都是相互平行的6如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，一点电荷从图中A点以速度v0垂直磁场射入，当该电荷离开磁场时，速度方向刚好改变了180如图，不计电荷的重力，下列说法不正确的是（）A该点电荷带负电B该点电荷离开磁场时速度反方向延长线通过O点C该点电荷的比荷为D该点电荷在磁场中的运动时间为7如图所示，在长方形MNPQ中有一垂直纸面向里的匀强磁场。质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场。图中实

5、线是它们的轨迹，已知O是PQ的中点。不计粒子重力。下列说法中正确的是（）A粒子c带负电，粒子a、b带正电B射入磁场时，粒子a的速率最小C粒子c在磁场中运动的时间最长D若匀强磁场磁感应强度增大，其他条件不变，则粒子a在磁场中的运动时间不变二、多选题（共5题）8下列关于磁感应强度的方向的说法正确的是（）A某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向9如图所示，半径为r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B。

6、现有一带电粒子（不计重力）从A以速度v沿圆形区域的直径射入磁场，已知带电粒子从C点射出磁场的方向与入射方向夹角为，则（）A该粒子带正电B该粒子带负电C带电粒子的电荷量与质量之比D带电粒子从A到C所用的时间10如图所示，半径为R的半圆形区域内，有一匀强磁场（图中未画出），磁场方向垂直于纸面向外。一质量为m、带电量为的粒子（不计重力），以速度v从P点垂直磁场方向射入，速度方向与PO的夹角，POMN，最后粒子垂直于MN射出，则下列说法正确的是（）A磁感应强度的大小为B磁感应强度的大小为C粒子在磁场中运动时间为D粒子在磁场中运动时间为11如图所示，平行板电容器所带的电荷量为Q，板间距离为d。竖直平面M

7、N的右侧有一个垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度为B。带电粒子以初速度v0从左侧进入电容器，入射方向与电场垂直，之后从MN上的P点进入磁场，接着再从Q点离开磁场，整个装置处于真空环境中，不计粒子受到的重力，忽略电场的边缘效应，下列说法正确的是（）A增大初速度v0，粒子在磁场中运动的时间会变短B减少电容器所带的电荷量Q，P、Q间的距离会变小C增大磁感应强度B，P、Q间的距离会变小D增大板间距离d，粒子在磁场中运动的半径会变小12如图，匀强磁场中位于P处的粒子源可以沿垂直于磁场向纸面内的各个方向发射质量为m、电荷量为q、速率为v的带正电粒子，P到荧光屏MN的距离为d。设荧光屏足够大，不计粒子

8、重力及粒子间的相互作用。下列判断正确的是（）A若磁感应强度，则发射出的粒子到达荧光屏的最短时间为B若磁感应强度，则同一时刻发射出的粒子到达荧光屏的最大时间差为C若磁感应强度，则荧光屏上形成的亮线长度为D若磁感应强度，则荧光屏上形成的亮线长度为三、解答题（共4题）13如图所示，边长为L的等边三角形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，d、e分别为、边的中点，a点左侧有两平行正对极板，两极板中心分别开有小孔O、，且O、a、b在同一直线上。在两极板上加上电压，将质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点由静止释放，粒子被加速后进入磁场区域，并恰好从d点射出磁场，不计粒子所受重力。（1

9、）求两极板间所加电压的大小；（2）若改变加速电场的电压，求粒子在磁场中运动的最长时间t。14如图所示，在直角三角形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。从离子源产生的正离子的质量为m，电荷量为q，由静止经加速电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上与x轴的夹角为45，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求：（1）磁场的磁感应强度大小；（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。15如图所示，将原长为L的轻质绝缘弹簧固定在一倾斜角为=37的绝缘光滑斜面底部，原长

10、处为O点，OM的长度为，MPN为绝缘的光滑半圆弧轨道。虚线MN垂直于斜面，MN下方的匀强电场沿斜面向下，MN上方的匀强电场沿斜面向上，电场强度大小相等。可视为质点的B球带正电，电荷量为q，质量为m，将其靠在弹簧的上端（不粘连），压缩弹簧至其长度变为时，弹簧的弹性势能为Ep=3mgL。释放B之后，B刚好运动到M点速度减小为零，整个过程小球带电量不变。求（1）电场强度的大小；（2）若小球B仍从相同的位置释放，但MN下方的电场减小为原来的一半，小球将冲上半圆轨道，求求小球冲到M点的动能为多大？若要保证小球能沿轨道运动到达N点，则轨道半径R的取值范围？16如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二、三象限

11、内存在着沿y轴正方向的有界匀强电场，宽度为d。在第一、四象限内有一个半径为R的圆形区域，圆心O的坐标为（R，0），圆形区域内存在方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场。一质量为m、带电量为+q的粒子以初速度v0从A点沿半径方向垂直射入匀强磁场，粒子恰好通过坐标原点O进入匀强电场，粒子射出电场时的速度大小为2v0。已知OA与x轴之间的夹角=60，粒子重力不计，求（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；（2）匀强电场的电场强度E的大小；（3）粒子从A点进入磁场到从电场中射出的总时间t。参考答案1D【详解】根据安培力的公式电流为1000倍，所以磁场为1000倍，根据上述公式可知，力为1000000倍，故D正

12、确。故选D。2B【详解】因为abcd部分的电阻为3R0，而ad部分的电阻为2R0，可知并联电阻为电路总电流对线框的整体研究，则整个线框受安培力为故选B。3B【详解】A电场线从正电荷出发到负电荷终止，不是闭合曲线，A错误；B电荷受到的电场力，F=qE，同一试探电荷在电场强度越大的地方受到的电场力越大，B正确；C电场线的切线方向表示某点的场强方向，所以带电粒子的受力分向不沿电场线的方向，所以带电粒子不一定沿电场线运动，C错误；D当粒子运动的方向与磁场平行时，不受洛伦兹力的作用，D错误。故选B。4D【详解】在加速电场中，根据动能定理有得进入磁场后，有又所以可以看出，变大，可能是因为变大或变大或变小或

13、变小。故选D。【规律总结】质谱仪是研究同位素的一种重要的设备，带电粒子加速后，获得动能，以一定的初速度进入偏转磁场，洛伦兹力提供向心力，到达照相底片上的位置和入射点间的距离是偏转半径的两倍。5D【详解】A带电粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力有带入数据，可得粒子平行于感光板射入磁场时，一定垂直打在MN上。故A错误；B射入磁场的粒子沿各个方向均有，故磁场中运动的圆弧轨迹有可能过圆心O。故B错误；C如图所示，两个三角形全等，粒子一定沿着半径方向射出磁场，其出射方向的反向延长线一定通过圆心O。故C错误；D根据上面选项分析，轨迹圆的半径等于磁场圆的半径，则沿不同方向射入的带电粒子的入射点、出射点、磁场圆

14、的圆心和轨迹圆的圆心，四点构成一个棱形，根据对称性可得，射出磁场的粒子的速度方向都是相互平行的。故D正确。故选D。6B【详解】点电荷在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹如图所示A根据点电荷偏转方向可知，该电荷带负电，故A正确，不符合题意；B根据题意电荷离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向相反，其反向延长线不通过O点，故B错误，符合题意；C电荷在磁场中刚好运动，电荷做圆周运动的半径洛伦兹力提供向心力，有联立解得故C正确，不符合题意；D电荷在磁场中运动的时间为故D正确，不符合题意。故选B。7B【详解】A根据左手定则和粒子的偏转方向可以判定粒子a、b带负电，粒子c带正电，故A错误；B根据牛顿第二定律和

15、洛伦兹力公式有可得粒子a的运动半径最小，所以速率最小，故B正确；C粒子在磁场中运动的周期为运动的时间t与转过的圆心角满足关系式粒子a在磁场中转过的圆心角最大，所以运动时间最长，故C错误；D根据周期公式可知若匀强磁场磁感应强度增大，其他条件不变，则粒子a在磁场中的运动时间变短，故D错误；故选B。8BD【详解】A某处磁感应强度的方向与一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向垂直，A错误；B根据磁场的方向的规定可知，小磁针N极受磁力的方向就是该处磁感应强度的方向，B正确；C根据左手定则可知，垂直于磁场放置的通电导线的受力方向与磁感应强度的方向垂直，C错误；D磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场

16、方向，D正确。故选BD。9BC【详解】AB离子在A点受到的洛伦兹力向下，根据左手定则判断得知该离子带负电，选项A错误，B正确；C离子的偏向角为=60， 轨迹如图所示，由 由几何知识得R=rcot30得选项C正确；D带电粒子从A到C所用的时间选项D错误。故选BC。10BC【详解】AB根据牛顿第二定律得解得A错误，B正确；CD运动时间为解得C正确，D错误。故选BC。11AC【详解】BC设粒子离开电场时速度的偏角为，可得进入磁场的速度为设粒子在磁场中的轨道半径为r，由牛顿第二定律可得P、Q的间距为联立可得B错误，C正确；D极板间的场强增大板间距离d，场强E不变，离开电场时速度的偏角满足故偏角不变，粒

17、子在磁场中运动的半径保持不变，D错误；A由几何关系可知，粒子在磁场中运动的圆心角为，运动周期为故粒子在磁场中的运动时间为由D的分析可知，增大初速度v0，偏角减小，故粒子在磁场中运动的时间会变短，A正确。故选AC。12BD【详解】AB若磁感应强度，即粒子的运动半径为r=d如图所示：粒子运动的周期T=到达荧光屏的粒子运动时间最长的是发射速度沿垂直且背离MN运动的粒子，其运动时间为运动时间最短的是以d为弦长的粒子，运动时间为所以最大时间差为故A错误，B正确；CD若磁感应强度，即粒子的运动半径为R=2d如图所示：到达荧光屏最下端的粒子的轨迹是与MN相切的，设下半部分的亮线长度为x1，根据几何关系，有解

18、得到达荧光屏最上端的粒子与屏的交点与P点连线为轨迹的直径，设上半部分亮线的长度为x2，根据几何关系，有解得所以亮线的总长度为，故C错误，D正确。故选BD。13（1）；（2）【详解】(1)画出粒子的运动轨迹，如图甲所示当粒子从d点射出时，由几何关系可得解得由洛伦兹力提供向心力可知粒子在电场中加速，由动能定理可知联立解得(2)为使粒子在磁场中运动时间最长，即粒子在磁场中运动的圆心角最大，轨迹如图乙所示分析可知，当粒子射入磁场速度越小，圆心角越大，当粒子从边射出磁场时，由于弦切角始终为，故圆心角最大为，由洛伦兹力提供向心力可知粒子的周期粒子在磁场中运动的最长时间联立解得14（1）；（2）【详解】（1

19、）设带电粒子的质量为m，电荷量为q，加速后的速度大小为v，由动能定理有 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 由几何关系知 联立各式得 （2）由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x轴经过的路程为 带电粒子从射入磁场到运动到x轴的时间为 15(1)；(2)，【详解】(1)由动能定理得解得(2)小球冲到M点的过程中，由动能定理得解得受力分析可知，小球在圆弧轨道运动的等效最高点在N点。若小球刚好能够运动到N点，则R最大为，M点到N点动能定理得在N点，合力提供向心力得联立解得轨道半径R的取值范围是16（1）；（2）；（3）【详解】（1）带电粒子运动轨迹如图所示设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则由几何关系得由牛顿第二定律得联立解得（2）带电粒子从O点垂直进入匀强电场，做类平抛运动，有d=v0t1qE=mavy=at1又联立解得（3）带电粒子在磁场运动的周期为轨迹所对应的圆心角为=60带电粒子在磁场中运动的时间为带电粒子运动的总时间联立解得