《2025年高中同步单元滚动强化卷高中物理选择性必修第二册人教版》

1. 如图1所示，边长为$L$的正方形线圈$abcd$和直径为$L$的圆环对称地放置在$xOy$坐标系中，$ab$、$bc$、$cd$、$da$边和圆环所在的磁场均为匀强磁场，磁感应强度大小均为$B$，方向如图1所示。若正方形线圈和圆环的通电电流大小相等、方向均为沿逆时针方向，则正方形线圈所受的安培力与圆环所受的安培力大小之比为（ ）


A.$1:1$
B.$\sqrt{2}:1$
C.$2:1$
D.$0$

答案： 1.B　解析:设通电电流为I,da、bc边所受的安培力大小、方向均相同，其合力大小为F1 = 2BIL,方向垂直bc边斜向下;同理，ab、cd边所受安培力合力大小为F2 = 2BIL,方向垂直cd边斜向下，且F1⊥F2,则正方形线圈所受的安培力F = $\sqrt{F_1^2 + F_2^2}$ = 2$\sqrt{2}$BIL,题图乙中第一、二象限的圆环受到的安培力的合力F1' = BIL,方向沿y轴负方向;第三、四象限的圆环受到的安培力的合力F2' = BIL,方向沿y轴负方向，则圆环所受的安培力合力大小为F' = 2BIL,则F:F' = $\sqrt{2}$:1,B正确,A、C、D错误。

2. (2025·郑州模拟)如图2所示，质量为$m$、半径为$r$、有缺口的半圆形金属圆环用
金属线$a$、$b$连接并悬吊，半圆环的直径$AC$水平静止在磁感应强
度大小为$B$的水平匀强磁场中，
磁场方向垂直于环面向外，竖直金属线$a$、$b$间的距离为$r$，通过金属线$a$、$b$给半圆环通以大小为$I$的电流，半圆环仍保持静止，重力加速度为$g$，则金属线$a$上的拉力为(B)

A.$\frac{1}{2}(mg + IrB)$
B.$\frac{1}{2}(mg - IrB)$
C.$\frac{1}{2}(mg + 2IrB)$
D.$\frac{1}{2}(mg - 2IrB)$

答案： 2.B　解析:根据左手定则，半圆环所受的安培力方向向上，有效长度为r,根据平衡条件得2F + IrB = mg,解得F = $\frac{1}{2}$(mg - IrB),故选B。

3. (2025·平顶山模拟)如图3
所示，$MN$表示一块非常薄
的金属板，带电粒子(不计重
力)在匀强磁场中运动并垂
直穿过薄金属板，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)，虚线表示其运动轨迹，下列关于粒子的说法错误的是(C)

A.带负电荷
B.沿$e \to d \to c \to b \to a$方向运动
C.穿越金属板后，轨迹半径变大
D.穿越金属板后，所受洛伦兹力变小

答案： 3.C　解析:带电粒子穿过金属板后速度减小，由洛伦兹力提供向心力有qvB = $\frac{mv^2}{r}$,可得r = $\frac{mv}{qB}$，可知轨迹半径应减小，故可知粒子运动方向是edcba,B正确，不符合题意，C错误，符合题意;粒子所受的洛伦兹力均指向圆心，在e点所受到的洛伦兹力方向向右，则由左手定则可知，粒子带负电，A正确，不符合题意;粒子穿过金属板后速度减小,根据F洛 = qvB,可知粒子所受洛伦兹力减小，D正确，不符合题意。

4. 如图4所示，一质量为$m$、电荷量为$q$的带正
电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽
敞绝缘隧道中，隧道足够长，物块上、下表面与
隧道上、下表面的动摩擦因数均为$\mu$，整个空间
存在垂直于纸面向里、磁感应强度为$B$的匀强
磁场。现给物块水平向右的初速度$v_0$，空气阻
力忽略不计，物块电荷量不变，则物块(C)

A.可能做加速运动
B.不可能先做减速运动再做匀速运动
C.可能一直做减速运动直到停下来
D.一定做匀速直线运动

答案： 4.C　解析:当洛伦兹力大于重力时，物块挤压上表面，在摩擦力的作用下减速运动，直到洛伦兹力与重力相等，物块与接触面没有挤压，没有摩擦，将做匀速直线运动;当洛伦兹力与重力相等时，物块与接触面没有挤压，没有摩擦，将做匀速直线运动;当洛伦兹力小于重力时，物块挤压下表面，在摩擦力的作用下做减速运动，直到停止。

5. 我国新托卡马克装置——中国
环流器二号$M$装置在成都建成
并实现首次放电。托卡马克装
置的意义在于通过可控热核聚
变方式，给人类带来几乎无限的
清洁能源，俗称“人造太阳”。要实现可控热核聚变，装置中必须有极高的温度，因而带电粒子将
没有通常意义上的“容器”可装，而是通过磁约束，使之长时间束缚在某个有限空间内。如图5所
示，环状磁场的内半径为$R_1$，外半径为$R_2$，磁感应强度大小为$B$，中空区域内带电粒子的质量为$m$，
电荷量为$q$，具有各个方向的速度。欲保证带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为$R_2$的区域内，则带电粒子的最大速度为(B)

A.$\frac{qB(R_2 + R_1)}{2m}$
B.$\frac{qB(R_2 - R_1)}{2m}$
C.$\frac{qB(R_2^2 - R_1^2)}{2mR_1}$
D.$\frac{qB(R_2^2 - R_1^2)}{2mR_2}$

答案： 5.B　解析:由r = $\frac{mv}{Bq}$可知，带电粒子的速度越大，在磁场中运动的半径越大，如果我们限制了最大半径，就限制了最大速度。本题中欲保证带电粒子都不会穿出磁场的外边界，故最大半径rmax = $\frac{R_2 - R_1}{2}$。根据r = $\frac{mv}{qB}$，得vmax = $\frac{qB(R_2 - R_1)}{2m}$,A、C、D错误，B正确。