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1、高中物理备考一轮复习卷-安培力与洛伦兹力一、单选题（共7题）1如图所示，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为q（q>0）、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，若带电粒子速率不变，磁场方向改为垂直纸面向里，带电粒子从磁场射出时与射入磁场时运动方向的夹角为（）A30°B45°C60°D120°2图所示，直线OM上方存在着垂直纸面方向的匀强磁场（未画出），一电子从O点垂直OM射入磁场，经过时
2、间t0从O点右侧某位置射出磁场现使电子从O点向左上方射入磁场，速度方向与OM成150°角，则（）A磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中经历的时间为 t0B磁场方向垂直纸面向外，电子在磁场中经历的时间为t0C磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中经历的时间为 t0D磁场方向垂直纸面向外，电子在磁场中经历的时间为t03如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）质量为、电荷量为的粒子可在环中做半径为的圆周运动。、为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过板准备进入之间时，板电势升高为，板电势仍保持为
3、零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开板时，板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径不变。（设极板间距远小于）下列说法正确的是（）A粒子从板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行圈后回到板时获得的总动能为B粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间不变C为使粒子始终保持在半径为的圆轨道上运动，磁场的磁感应强度大小必须周期性递减D粒子从板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行第圈时的磁感应强度为4如图所示为回旋加速器的示意图两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速。已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高
4、频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m、电荷量为q，下列说法错误的是（）A质子的最大速度不超过2RfB质子的最大动能为C质子的最大动能与电压U无关D只增大磁感应强度B，回旋加速器仍可正常工作5如图所示，在轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为，在平面内，从原点处与轴正方向成角（），以速率发射一个带正电的粒子（重力不计），则下列说法正确的是（）A若一定，越大，则粒子离开磁场的位置距点越远B若一定，越大，则粒子在磁场中运动的时间越短C若一定，越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D若一定，越大，则粒子在磁场中运动的时间越短6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
5、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7下列说法正确的是（）A通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B运动电荷在某处不受洛伦兹力，则该处的磁感应强度一定为0C带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期与轨道半径成正比D通电直导线在磁场中受到的安培力方向一定与磁
6、场方向垂直二、多选题（共5题）8如图所示，纸面内半径为R、圆心为O的圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，纸面内的线段PA与圆形区域相切与A点，。若P点处有一粒子源沿PA方向射出不同速率的带正电粒子（质量为m，电荷量为q，不计重力），则能射入圆形区域内部的粒子的速率可能为（）ABCD9如图所示为某一装置的俯视图，PQ、MN为水平放置且足够长的平行金属薄板，两板间有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直薄板平面向里，金属棒AB垂直放置在两板上且与两板接触良好，其可以在垂直平行板方向以一定速度运动。现有质量为m，电荷量为+q的粒子以初速度v0水平向左射入两板之间，若磁场足够大，
7、粒子的重力不计，则（）A若金属棒的向左运动速度也为v0，则带电粒子一定做匀速直线运动B若金属棒向右运动速度为v0，磁感应强度变为2B，则带电粒子做曲线运动C若金属棒未动，带电粒子的速度越大，转过所用的时间越长D若金属棒未动，则带电粒子从初始时到位移大小为时，所用的时间可能为10如图甲是一种利用磁场偏转的粒子收集装置原理图。两块磁铁前后平行垂直水平面放置，收集板位于两块磁铁之间，平行于上下底面从高到低依次放置，所有收集板的右端在同一竖直面上，收集板长度从高到低依次变大，因而左端位置不同。已知两磁铁之间的长方体空间内存在水平方向的匀强磁场，磁感应强度为，方向如图所示。一个粒子源被固定在底面上，粒子
8、源竖直向上发射出质量为、电荷量绝对值为、速率不同的粒子，这些粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下运动，并打到右侧的多片收集板上（如图乙中、所示）。收集板刚好与粒子出射点在同一高度，粒子击中收集板后有一定比例反弹，反弹前后粒子速度方向与收集板平面的夹角大小不变，反弹速度最大值为撞击前速度的。重力及粒子间的相互作用忽略不计。则下列说法正确的是（）A该粒子源发射的粒子带负电B该粒子源发射的粒子带正电C第一次打在收集板上的粒子，最终肯定全部被吸收D若使，长度超过长度，可能使得板上收集不到任何粒子11平行板电容器充电后断开电源，一带负电小球（可视为质点）水平射入两极板之间，落在下板的D点，如图所示，设小球
9、进入平行板电容器的位置和射入速度均不变。下列说法正确的是（）A将下极板向下移动小球可能飞出电容器B将上极板向上移动小球可能飞出电容器C在极板间加入垂直纸面向里的匀强磁场小球可能飞出电容器D在极板向加入垂直纸面向外的匀强磁场小球可能飞出电容器12如图所示，在xOy平面内有一个半径为R、圆心位于坐标原点O的圆形磁场区域，磁感应强度大小为B，在圆形磁场区域的左边有一个宽度也为R且关于x轴对称的粒子源，它能连续不断地沿x轴正方向发射速度相同的带正电粒子，已知粒子的质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用。若粒子均能够从y轴上的P点离开磁场区域，则下列说法正确的是（）A磁场方向垂直xOy
10、平面向外B粒子的速度大小为C粒子在磁场中运动的最大时间差为D粒子从P点离开磁场时与x轴正方向的夹角的范围为3、 解答题（共4题）13霍尔元件是一种重要的磁传感器，可用在多种自动控制系统中。长方体半导体材料厚为a、宽为b、长为c，以长方体三边为坐标轴建立坐标系，如图所示。半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n和p。当半导体材料通有沿方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，沿方向，于是在z方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，已知电场强度大小为E，沿方向。（1）判断刚加磁场瞬间
11、自由电子受到的洛伦兹力方向；（2）若自由电子定向移动在沿方向上形成的电流为，求单个自由电子由于定向移动在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小；（3）霍尔电场建立后，自由电子与空穴在z方向定向移动的速率介别为、，求时间内运动到半导体z方向的上表面的自由电子数与空穴数，并说明两种载流子在z方向上形成的电流应满足的条件。14如图所示，在直角坐标系中，第象限部分区域内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为，第象限内分布着方向沿轴负方向的匀强电场。初速度为零、带电量为、质量为的离子经过电压为的电场加速后，从上的A点垂直轴进入第一象限，经磁场偏转后过轴上的点且垂直轴进入电场区域，在电场中偏转并
12、击中轴上的点，速度与轴负向夹角为。已知，。（忽略重力影响）（1）求射入磁场时的速度。（2）求电场强度的大小。（3）实际科学研究中，要考虑磁场的占地面积。若仍满足上述粒子的运动轨迹，设置一个矩形磁场，则矩形磁场的最小面积为多少？15如图所示，空间有一直角坐标系，其第象限存在沿y轴正方向的电场强度为的匀强电场、第象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。有一带负电粒子从y轴上的P点（）以某一初速度平行于x轴正方向射出，已知带电粒子质量，电荷量。在x轴下方有一平行于y轴的挡板（足够长），M点处于x轴上，其坐标为，不计带电粒子的重力和电场和磁场的边界效应。求：（1）带电粒子第一次经过x轴的坐标；
13、（2）带电粒子从P点出发到返回y轴所需的时间t；（3）若第象限的电场强度E受控于带电粒子从P点发射的初速度，即始终有：（磁感应强度B不变），要使带电粒子能击中挡板左侧，求出粒子发射初速度的范围。16如图所示，在xOy坐标系中的第一象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，第二象限内存在可调节的垂直于纸面的匀强磁场（图中未画出）。一粒子源固定在x轴上M（L，0）点，沿y轴正方向释放出速度大小均为v0的电子，电子经电场后恰好从y轴上的N点进入第二象限。已知电子的质量为m，电荷量的绝对值为e，电场强度，不考虑电子的重力和电子间的相互作用，求：（1）ON的距离；（2）若第二象限充满匀强磁场，要使电子从x2L处射出第二象限，则所加磁场的大小和方向；（3）若第二象限内的磁场是一个垂直于纸面向外的圆形有界磁场，磁感应强度为B，要使电子经磁场偏转后通过x轴时，与x轴的夹角为60°，已知粒子此后未进入第一象限，则圆形磁场的最小面积。参考答案1D2A3D4D5B6D7D8CD9ABD10AD11AD12BC13（1）自由电子受到的洛伦兹力沿方向；（2）；（3）见解析所示14（1）；（2）；（3）15（1）；（2）；（3）16（1）；（2），垂直于纸面向外 ；（3） 或