物理选择性必修 第二册第三节 洛伦兹力课堂检测

1.3洛伦兹力基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（　　）

A．带电粒子沿着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功

B．带电粒子逆着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做负功

C．带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子不做功

D．带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做功的情况与电荷的正负有关

2．下列说法正确的是（　　）

A．静电力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功

B．由可知，磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线的IL乘积成反比

C．若一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零

D．只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛仑磁力的作用

3．如图所示，质量为m、电量为q的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁场的磁感应强度为B，粒子经过a点时，速度与直线ab成60°角，ab与磁场垂直，ab间的距离为d，若粒子能从b点经过，则粒子从a到b所用的最短时间为（       ）

A． B． C． D．

4．质量和电荷量都相等的带电粒子M、N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（　　）

A．M 带正电，N 带负电

B．M 的速率小于 N 的速率

C．M 的运行时间等于 N 的运行时间

D．M 的运行时间大于 N 的运行时间

5．如图所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后，分别从a、b、c、d四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td，其大小关系是（        ）

A．ta<tb<tc<td

B．ta＝tb＝tc＝td

C．ta＝tb<tc<td

D．ta＝tb>tc>td

6．如图所示，在半径为R的圆形区域内，有方向垂直于圆平面的匀强磁场．一群相同的带电粒子以相同速率v0，由P点在纸平面内向不同方向射入磁场．当磁感应强度大小为B1时，所有粒子射出磁场时轨迹与圆弧交点所覆盖的圆弧长度为l1，当磁感应强度大小为B2时，所有粒子射出磁场时轨迹与圆弧交点所覆盖的圆弧长度为l2，已知l1＜l2，不计较粒子重力，比较磁感应强度B1、B2有(　　)

A．B1＞B2

B．B1=B2

C．B1＜B2

D．条件不足，无法确定

7．如所示，xOy坐标系位于纸面内，匀强磁场仅存在于第一象限，方向垂直纸面向里。某带电粒子从y轴上A点沿+x方向射入磁场，经过时间t从x轴上某点离开磁场，离开磁场时速度的方向与x轴垂直。如该带电粒子从OA的中点以同样的速度射入磁场，则粒子在磁场中运动的时间为（　　）

A． B． C． D．t

8．如图所示，在正方形区域abcd内有一垂直纸面向里的匀强磁场，一束电子以大小不同的速率垂直于ad边且垂直于磁场射入磁场区域，下列判断正确的是（ ）

A．在磁场中运动时间越长的电子，其运动轨迹越长

B．在磁场中运动时间相同的电子，其运动轨迹一定重合

C．不同运动速率的电子，在磁场中的运动时间一定不相同

D．在磁场中运动时间越长的电子，其运动轨迹所对应的圆心角越大

9．如图所示，等边三角形OPQ区域内有垂直纸面向里的匀强磁场。在纸面内从O点向磁场区域POQ各个方向瞬时射入带正电的粒子，所有粒子的速率都相同，不计粒子之间的相互作用和重力的影响。沿OQ方向射入的粒子从PQ边的中点M射出，此时还在磁场中运动的粒子占所有粒子的比例为（　　）

A． B． C． D．

10．不计重力的两个带电粒子1和2经小孔S垂直磁场边界，且垂直磁场方向进入匀强磁场，在磁场中的轨迹如图所示．分别用v1与v2，t1与t2，与表示它们的速率、在磁场中运动的时间及比荷，则下列说法正确的是

A．若＜，则v1＞v2

B．若v1＝v2，则＜

C．若＜，则t1＜t2

D．若t1＝t2，则＞

11．带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图所示．运动中经过b点，Oa＝Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以相同的速度v0从a点进入电场,粒子仍能通过b点．设加磁场时，粒子通过b点的速度为v1,加电场时通过b点的速度为v2，则下列判断正确的是(不计重力)（     ）

A．v1＞v2 B．v1＝v2 C．v1＜v2 D．v1、v2方向相同

12．水平线上方存在区域足够大、方向如图所示的匀强磁场，在水平线上的O点有一粒子发射源，能连续地向水平线的上方发射粒子， 已知粒子源发射的粒子带正电、重力可忽略，粒子的速度大小用v表示、粒子速度方向与水平线的夹角用θ（θ为锐角）表示。经过一段 时间，粒子到达水平线上的A点（图中未画出）。关于粒子在匀强磁场中的运动，下列说法正确的是（　　）

A．如果粒子的发射速度不变，增大入射角θ，则OA减小

B．如果粒子的发射速度不变，增大入射角θ，则粒子由O到A的时间缩短

C．如果粒子的入射角θ不变，增大发射速度，则粒子在磁场中的运动周期减小

D．如果粒子的入射角θ不变，增大发射速度，则粒子由O到A的时间缩短

13．如图所示，粒子a和粒子b所带的电荷量相同，以相同的动能从A点射入匀强磁场中，做圆周运动的半径，则下列说法正确的是（重力不计）（       ）

A．两粒子都带正电，质量之比

B．两粒子都带负电，质量之比

C．两粒子都带正电，质量之比

D．两粒子都带负电，质量之比

14．如图所示，半径为R的圆形区域磁场内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，半径OC与ON成60°夹角。质子甲、乙分别以速率v、从A点沿直径AN方向射入磁场，甲、乙分别从C、D点（D点未画出）射出磁场。质子的电荷量为q、质量为m，下列说法正确的是（　　）

A．质子甲在磁场中运动的轨迹半径为

B．质子乙在磁场中运动的轨迹半径为

C．质子甲在磁场中运动的时间为

D．A、D两点之间的距离为

15．如图所示，在平面直角坐标系xoy的第一象限y≤a范围内，存在垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场．一质量为m、电荷量为q带负电的粒子从坐标原点O以速度大小为 沿不同方向射入磁场，不计粒子的重力，下列说法正确的是

A．若粒子初速度沿y轴正方向，粒子在磁场中的运动时间为

B．若粒子初速度沿y轴正方向，粒子在磁场中的运动时间为

C．粒子在磁场中运动的最长时间为

D．粒子在磁场中运动的最长时间为

二、填空题（共4题）

16．一个电子（电荷量为e，质量为m）以速率v从x轴上某点垂直x轴进入上方匀强磁场区域，如图所示，已知上方磁感应强度为B，且大小为下方匀强磁场磁感应强度的2倍，将从开始到再一次由x轴进入上方磁场作为一个周期，那么，电子运动一个周期所用的时间是____，电子运动一个周期的平均速度大小为____．

17．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子如图所示，把电子射线管阴极射线管放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是______ ，该力的方向可以用______ 填“左手定则”或“右手定则”来判断．

18．质量和电荷量大小都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M和N运行的半圆轨迹如图中的虚线所示，则 M带_________（选填“正电”或“负电”）；M的运行时间_________（选填“>”、“=”或“<”）N的运行时间．

19．如图，一电子束在阴极射线管中从右向左运动，手拿条形磁铁上端，让条形磁铁的下端靠近阴极射线管，电子束发生向下偏转，则图中条形磁铁的下端是________极(填“N”或“S”)。若将条形磁铁拿开，加一竖直方向的匀强电场，仍使电子束向下偏转，则匀强电场的方向竖直向_________(填“上”或“下”)。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30゜、大小为v0（未知量）的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：

(1)若粒子恰好不能从磁场下边界射出，求粒子的入射速度大小v01；

(2)若粒子恰好沿磁场上边界切线射出，求粒子的入射速度大小v02；

(3)若带电粒子的速度v0大小可取任意值，求粒子在磁场中运动的最长时间。

21．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B．磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于M、N，MN=L，粒子打到板上时会被反弹（碰撞时间极短），反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反．质量为m、电荷量为-q的粒子速度一定，可以从左边界的不同位置水平射入磁场，在磁场中做圆周运动的半径为d，且d<L，粒子重力不计，电荷量保持不变．

（1）求粒子运动速度的大小v；

（2）欲使粒子从磁场右边界射出，求入射点到M的最大距离dm；

（3）从P点射入的粒子最终从Q点射出磁场，PM=d，QN=，求粒子从P到Q的运动时间t．

22．水平折叠式串列加速器是用来产生高能离子的装置,如图是其主体原理侧视图．图中为一级真空加速管,中部处有很高的正电势，、两端口均有电极接地(电势为零)；、左边为方向垂直纸面向里的匀强磁场； 为二级真空加速管,其中处有很低的负电势,、两端口均有电极接地(电势为零)．有一离子源持续不断地向端口释放质量为m、电荷量为e的负一价离子,离子初速度为零,均匀分布在端口圆面上．离子从静止开始加速到达处时可被设在该处的特殊装置将其电子剥离,成为正二价离子(电子被剥离过程中离子速度大小不变)；这些正二价离子从端口垂直磁场方向进入匀强磁场，全部返回端口继续加速到达处时可被设在该处的特殊装置对其添加电子，成为负一价离子(电子添加过程中离子速度大小不变)，接着继续加速获得更高能量的离子．已知端口、端口、端口、端口直径均为L,与相距为2L,不考虑离子运动过程中受到的重力,不考虑离子在剥离电子和添加电子过程中质量的变化,，，求：

(1)离子到达端口的速度大小v；

(2)磁感应强度大小B；

(3)在保证(2)问中的B不变的情况下,若端口有两种质量分别为、，电荷量均为e的的负一价离子,离子从静止开始加速,求从端口射出时含有m1、m2混合离子束的截面积为多少．

23．试判断图示的带电粒子刚进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向。

参考答案：

1．C

2．D

3．C

4．C

5．D

6．A

7．C

8．D

9．D

10．B

11．C

12．B

13．B

14．C

15．D

16．         

17．     向下     左手定则

18．     负电     =

19．          上

20．(1)；(2)；(3)

21．（1）；（2）；（3）A.当时， ，B.当时，

22．(1)    (2) (3)

23．