【物理】2020二轮复习磁场和安培力选择题特训练习（解析版）

【物理】2020二轮复习磁场和安培力选择题特训练习（解析版）

‎2020届高考物理二轮复习选择题特训练习（7）‎ 磁场和安培力 ‎1、如图所示,三根通电长直导线互相平行,其横截面位于等腰直角三角形的三个顶点,三根导线中通入的电流大小相等,且中电流方向垂直于纸面向外, 中电流方向垂直于纸面向内;已知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度,其中为通电导线的电流强度, 为到通电直导线的距离, 为常量。下列说法正确的是(   )‎ A.A所受磁场作用力的方向与B、C所在平面垂直 B.B所受磁场作用力的方向与A、C所在平面垂直 C.A、B单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:2 D. 、单位长度所受的磁场作用力大小之比为 ‎2、如图所示,表示磁场对直线电流的作用,其中正确的是( ) A. B. C. D.‎ ‎3、如图所示,在;xOy平面的第Ⅰ象限内存在垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,两个相同的带电粒子(不计重力)以相同的速度v0先后从y轴上坐标(0,3L)的A点和B点(坐标未知)垂直于y轴射入磁场,在x轴上坐标(,0)的C点相遇,不计粒子重力及其相互作用.根据题设条件可以确定(   )‎ A.带电粒子在磁场中运动的半径 B.B点的位置坐标 C.两个带电粒子在磁场中运动的时间 D.带电粒子的质量 ‎4、如图所示,下端封闭上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有一带电的小球.整个装置以水平向右的速度匀速运动,垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端开口飞出,小球的电荷量始终保持不变,则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中,关于小球运动的加速度大小a、沿竖直方向的速度vy、外力F以及管壁对小球的弹力做功的功率P随时间t变化的图象(不计小球重力),其中正确的是(   ) ‎ A. B. C. D.‎ ‎5、如图所示,正方形容器处于匀强磁场中,一束电子从孔a垂直于磁场沿方向射入容器中,一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,容器处于真空中,则下列结论中正确的是( )‎ A.从两孔射出的电子速率之比 B.从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比 C.从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比 D.从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比 ‎6、如图所示为磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.t=0时刻,从原点O处沿纸面同时发射质量为m、电荷量为+ q的a、b两个相同的粒子,速度大小相同,方向分别与x轴正方向和负方向成60°角.在t=t1时刻a粒子第一次到达A点(图中未画出),A点为该粒子运动过程中距离x轴的最远点,且 OA =L,不计粒子间的相互作用和粒子的重力,下列结论正确的是(   )‎ A.粒子的速率为 B.粒子的速率为 C.在t=2t,时刻,b粒子离x轴最远 D.在t= 3t1,时刻,b粒子离x轴最远 ‎7、如图所示,一个粗糙且足够长的斜面体静止于水平面上,并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,质量为m、带电荷量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑,在滑块下滑的过程中,斜面体静止不动.下列判断正确的是(   )‎ A.滑块受到的摩擦力逐渐增大 B.滑块沿斜面向下做匀加速直线运动 C.滑块最终要离开斜面 D.滑块最终可能静止于斜面上 ‎8、如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,下面挂有匝数为n的矩形线框abcd,bc边长为l,线框的下半部分处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面向里.线框中通以电流l,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态.令磁场反向, 磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡.则在此过程中线框位移的大小△x及方向是(   )‎ A. ,方向向上 B. ,方向向下 C. ,方向向上 D. ,方向向下 ‎9、如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量的变化量的绝对值分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则(   )‎ A. B. C. D.不能判断与的关系 ‎10、如图所示,在以R为半径、O为圆心的圆形区域内存在磁场,直径PQ左侧区域存在一方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B1的匀强磁场;PQ右侧区域存在一方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场.现有一质量为m、电荷量为g的带负电粒子(不计重力)从C点沿垂直于的方向射入磁场,并仅通过PQ一次,最终从D点离开磁场,离开磁场时粒子的运动方向仍垂直于PQ.图中CE与DF均垂直于PQ, .已知OC与PQ的夹角为,OD与PQ的夹角为,粒子在PQ左侧和右侧磁场区域中的运动时间分别为t1和t2,则以下说法正确的是(   )‎ A. B. C. D. ‎ ‎11、如图所示,一段导线弯成半径为、圆心角为90°的部分扇形形状,置于磁感应强度大小为的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直,线段和的长度均为,流经导线的电流为,方向如图中箭头所示.则导线受到的安培力的方向和大小为(    ) ‎ A.方向沿纸面向上,大小为 B.方向沿纸面向上,大小为 C.方向沿纸面向下,大小为 D.方向沿纸面向下,大小为 ‎12、如图所示,是两个同平面、同心放置的金属圆环,条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直,则穿过两圆环的磁通量的大小关系为( )‎ ‎ A. B. C. D.不能比较 ‎13、如图所示,下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底冇一带电的小球。整个装置水平匀速向右运动,垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端口飞出,则从进入磁场到小球飞出端口前的过程中( )‎ A.小球带正电荷 B.小球做类平抛运动 C.洛伦兹力对小球做正功 D.管壁的弹力对小球做正功 ‎14、如图所示,将一截面为直三角形的斜面体固定在水平面,上,已知,在空间中有方向垂直纸面向外的匀强磁场,现将分别带等量负电荷、正电荷的滑块甲、乙同时从斜面体两侧由斜面顶端静止释放,已知两滑块的质量相等,不计一切摩擦,则下列说法正确的是(   )‎ A.两滑块沿斜面的运动均为匀加速直线运动,且加速度大小关系为 B.如果滑块能离开斜面,则两滑块离开斜面时的速度大小关系为 C.如果滑块能离开斜面,则两滑块沿斜面运动的时间大小关系为 D.如果滑块能离开斜面,则两滑块沿斜面运动的最大位移关系为 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：BC 解析：两通电直导线的电流方向相同,两导线之间的安培力为引力,两通电直导线的电流方向相反,两导线之间的安培力为斥力;对于A,B给A力的方向水平向左,大小为，C给A力的方向沿AC方向,大小为,合力方向沿左上方,与B、C所在平面不垂直,选项A错误;对于B,A给B力的方向水平向右,大小为,C给B力的方向竖直向下,大小为,合力方向沿右下方,与A、C所在平面垂直,选项B正确;设L=1m,由上面的分析可得,A单位长度所受的磁场作用力为，B单位长度所受的磁场作用力为,A,B单位长度所受的磁场作用力之比为1:2,选项C错误,D正确 ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：A 解析：伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向里穿过手心,四指指向电流方向,拇指指向安培力方向。根据左手定则判断可知A正确,B、C、D错误。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：ABC 解析：已知粒子的入射点及入射方向,同时已知圆上的两点,根据与入射点速度相互垂直的方向及AC、BC连线的中垂线的交点即可明确粒子运动轨迹的圆心位置:由几何关系可知AC长为2L,∠BAC=‎ ‎ 30°,由几何关系有R=2L,因两粒子的速度相同,且是同种粒子,故它们的轨迹半径相同,即两粒子的轨迹半径均可求出;同时根据几何关系可知A所在轨迹对应的圆心角为120°,B所在轨迹对应的圆心角为60°,由即可以求得粒子在磁场中运动的时间;由几何关系可求得B点对应的坐标,选项A、B、C正确;根据洛伦兹力充当向心力可求出粒子的比荷,但由于电荷量未知,故无法求出粒子的质量,选项D错误.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：D 解析：以小球为研究对象,受力分析如图所示,由于小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动,则竖直方向的洛伦兹力是恒力,由牛顿第二定律得,小球的加速度不随时间变化,选项A错误;由A可知,在竖直方向上小球的加速度不变,做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向的速度随时间均匀增加,选项B错误;小球在水平方向做匀速直线运动,由平衡条件得,玻璃管对小球的弹力与小球对玻璃管的作用力是作用力与反作用力,由牛顿第三定律得,玻璃管在水平方向上受外力F与作用做匀速直线运动,则,即,由此可知,外力F与时间t成正比,选项C错误;管壁对小球的弹力做功的功率 ,P与t成正比,选项D正确 ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：AB 解析：因为,从a孔射入,经两孔射出的粒子的轨道半径分别为正方形边长和边长,所以,A正确;粒子在同一匀强磁场中的运动周期相同,因为,,所以,B正确;因为向心加速度,所以,C错误;因为,所以ω相同,D错误.‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：BC 解析：粒子运动轨迹如图所示:‎ 根据几何关系可得轨迹半径,洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动的向心力，有,解得,联立可得,故A错误,B正确；由图可知a粒子到达A点时对应转过的圆心角为120°,b粒子到达C点时对应转过的圆心角为240°由于a、b两个粒子相同,可知两粒子的运动周期也相同,所以在t =2t1时刻,b粒子离x轴最远,故C正确,D错误 ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：C 解析：滑块受重力、支持力、垂直于斜面向上的洛伦兹力和沿斜面向上的摩擦力四个力的作用,初始时刻洛伦兹力为0,滑块在其余三力的作用下沿斜面向下运动,随着速度v的增大,洛伦兹力增大,滑块受到的支持力减小,摩擦力减小,滑块沿斜面向下的加速度大小变大,当时,滑块开始m离开斜面.综上所述,选项C正确,A、B、D错误.‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：B 解析：线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡状态,安培力,且开始的方向向上,然后方向向下,大小不变.设在磁场反向之前弹簧的伸长量为x,则反向之后弹簧的伸长量为,则有,联立解得,且线框向下移动(若开始时弹簧处于压缩或原长状态,结论相同.故选B.‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：C 解析：导线MN周围的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些。当金属框在Ⅰ位置时,穿过金属框的磁通量为,当金属框平移至Ⅱ位置时,磁通量为,则磁通量的变化量的绝对值为;当金属框翻转至Ⅱ位置时,磁感线相当于从“反面”穿过金属框,故磁通量为-,则磁通量的变化量的绝对值是,所以,故C正确。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：ABC 解析：粒子运动轨迹如图所示,由几何知识可知, ,故,而,解得,根据几何知识可得,又，解得,故A、B正确;粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期,根据几何知识可得两轨迹所对的圆心角相等,粒子在磁场中的运动时间都为,故,故C正确，D错误 ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：A 解析：导线的等效长度为,电流方向等效为水平向右,由左手定则可知安培力方向沿纸面向上,大小为,故A正确.‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：A 解析：条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是:①磁铁内外磁感线的条数相同;②磁铁内外磁感线的方向相反;③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏。两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时,通过其中的磁感线的俯视图如图所示,穿过圆环的磁通量,由于两圆环面积,两圆环的相同,而,所以穿过两圆环的有效磁通量,故A正确。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：ABD 解析：由于小球从上端离开,小球受到的洛伦兹力在开始时刻方向向上,由左手定则可得小球带正电荷,A正确;由于小球随玻璃管在水平方向上做匀速直线运动,则竖直方向上洛伦兹力的分力大小不变,竖直方向上加速度大小不变,小球运动轨迹为抛物线,即小球做类平抛运动,故B正确;洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直,对小球不做功,C错误;管壁给小球的弹力方向向右,对小球做正功,D正确。‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：AC 解析：两滑块沿着斜面下滑,均受到垂直斜面向上的洛伦兹力,还受重力和支持力,在平行于斜面方向,根据牛顿第二定律,有,故,故θ越大,加速度越大,故两滑块沿斜面的运动均为匀加速直线运动,且加速度大小关系为 ‎,故A正确;滑块离开斜面瞬间,支持力为零,有,得,故θ越大,离开斜面瞬间的瞬时速度越小,故,故B错误;根据速度一时间公式有,得故,故C正确;根据速度-位移公式有,得,故θ越大,位移越小,‎ 故,故D错误。‎ ‎ ‎