鲁科版 (2019)第2节 洛伦兹力同步练习题

1.2洛伦兹力同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束，则不正确的是 (       )

A．1带正电 B．1带负电

C．2不带电 D．3带负电

2．如图所示，匀强磁场水平向右，电子在磁场中沿竖直方向向上运动，该电子所受洛伦兹力的方向(　　)

A．水平向左

B．水平向右

C．垂直纸面向里

D．垂直纸面向外

3．关于洛仑兹力，下列说法正确的是（   ）

A．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛仑兹力的作用

B．若带电粒子经过磁场中某点时所受洛仑兹力为零，则该点的磁感应强度一定为零

C．洛仑兹力对运动电荷一定不做功

D．洛仑兹力对运动电荷做功不一定为零

4．如图所示，带负电的小球，用一绝缘细线悬挂起来，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，小球在AB间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力为F1，小球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，小球加速度为a2，则（　　）

A．F1＜F2，a1=a2 B．F1＞F2，a1=a2

C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2

5．下列对电场和磁场的认识，正确的是（　　）

A．电场线和磁感线是为了形象描述场的强弱和方向而人为引入的

B．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，到S极终止

C．在电场中的电荷一定受到电场力的作用，在磁场中的运动电荷一定受到磁场力的作用

D．电场和磁场都是假想的，不是客观存在

6．如图所示，螺旋管中通入正弦交流电，将电子沿轴线方向射入后，电子在螺旋管中的运动情况是（　　）

A．匀速圆周运动

B．往复运动

C．匀速直线运动

D．匀变速直线运动

7．如图所示，下列有关粒子的运动方向和所带电性的判断正确的是（ ）

A．粒子由a向b运动，带正电 B．粒子由a向b运动，带负电

C．粒子由b向a运动，带正电 D．粒子由b向a运动，带负电

8．如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B1=2B2，一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点（　　）

A． B． C． D．

9．质子（）和粒子（）以同一速度进入同一匀强磁场中做圆周运动。由此可知质子的半径和粒子的速度之比等于（　　）

A． B． C． D．

10．如图所示是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔a、b分别作为入射孔和出射孔．现有一束质量为m、电荷量为q的正离子，以角度α入射，不经碰撞而直接从小孔b射出，这束离子的速度大小是 （   ）

A． B．

C． D．

11．两根长直导线A、B通有大小相等方向相反的电流，截面如图所示，O为AB连线上一点，位于B右侧，一带正电的粒子从O点垂直纸面向外射出，此时带电粒子所受洛伦兹力的方向是

A．沿虚线向左

B．沿虚线向右

C．垂直于AB向上

D．垂直于AB向下

12．我国2016年7月在四川省稻城县海子山动工建设的“高海拔宇宙线观测站”（LHAASO），是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置．假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用（忽略其他阻力的影响），粒子到达观测站时将（　　）

A．竖直向下沿直线射向观测站 B．与竖直方向稍偏东一些射向观测站

C．与竖直方向稍偏西一些射向观测站 D．与竖直方向稍偏北一些射向观测站

13．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出．下列说法正确的是

A．粒子带正电

B．粒子在b点速率大于在a点速率

C．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出

D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短

14．如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，是圆的一条直径。一带正电的粒子从点射入磁场，速度大小为，方向与成角时恰好从点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为。若仅将速度大小改为，则粒子在磁场中运动的时间为（不计带电粒子所受重力）（       ）

A． B． C． D．

15．介子的衰变方程为：，其中介子和介子带负电，介子不带电，如图，匀强磁场的方向垂直纸面向外，一个介子沿垂直于磁场的方向射入，其轨迹为图中的虚线圆弧，若介子在磁场中发生衰变，则衰变产生的介子和介子的运动轨迹可能是

A．                      B． 

C．                       D．

二、填空题（共4题）

16．根据公式，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期与成反比．             (      )

17．如上右图所示，是显象管电子束运动的示意图，设电子的加速电压为U，匀强磁场区的宽度为L，要使电子从磁场中射出时在图中所示的120º的范围内发生偏转（即上下各偏转60º），则匀强磁场的磁感应强度B的变化范围应满足______。

18．在某匀强磁场中,有两个电子以不同的速率在做匀速圆周运动.它们受到的洛伦兹力方向____(选填“一定”或“不一定”)跟速度方向垂直;它们受到的洛伦兹力大小一定______,做圆周运动的半径一定______,周期一定____(后三空均选填“相等”或“不相等”). 

19．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量．如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题：

（1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动．多次调整倾角θ，直至打出的纸带上点迹_，测出此时木板与水平面间的倾角，记为θ0．

（2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计．给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角θ0不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是(        )

A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零

B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值

C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变

D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变

（3）为了测定物体所带电量q，除θ0、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有(       )

A．物块A的质量M

B．物块B的质量m

C．物块A与木板间的动摩擦因数μ  

D．两物块最终的速度v

（4）用重力加速度g，磁感应强度B、θ0和所测得的物理量可得出q的表达式为______．

三、综合题（共4题）

20．如图所示，为一磁约束装置的原理图，圆心为原点O、半径为R0的圆形区域Ⅰ内有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场．一束质量为m、电量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(0、R0)的A点沿y负方向射入磁场区域Ⅰ，粒子全部经过x轴上的P点，方向沿x轴正方向．当在环形区域Ⅱ加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场时，上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，粒子经过区域Ⅱ后从Q点第2次射入区域Ⅰ，已知OQ与x轴正方向成60°．不计重力和粒子间的相互作用．求：

(1)区域Ⅰ中磁感应强度B1的大小；

(2)若要使所有的粒子均约束在区域内，则环形区域Ⅱ中B2的大小、方向及环形半径R至少为大；

(3)粒子从A点沿y轴负方向射入后至再次以相同的速度经过A点的运动周期．

21．在电视机的设计制造过程中，要考虑到地磁场对电子束偏转的影响，可采用某种技术进行消除．为确定地磁场的影响程度，需先测定地磁场的磁感应强度的大小，在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2，其中B1沿水平方向，对电子束影响较小可忽略，B2可通过以下装置进行测量．如图所示，水平放置的显像管中电子(质量为m，电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0)，先经电压为U的电场加速，然后沿水平方向自南向北运动，最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上，电子束在屏上的偏移距离为d.

(1)试判断电子束偏向什么方向；

(2)试求地磁场的磁感应强度的竖直分量B2.

22．如图，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B．P是圆外一点，OP=3r．一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从P点在纸面内垂直于OP射出．已知粒子运动轨迹经过圆心O，不计重力．求

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径；

(2)粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间．

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．B

2．D

3．C

4．A

5．A

6．C

7．D

8．A

9．C

10．D

11．A

12．B

13．C

14．C

15．C

16．×

17．

18．     一定　　     不相等     不相等     相等

19．     间距相等（或均匀）     D     BD    

20．(1) (2) ,方向垂直xOy平面向外;

(3)

21．(1)向东偏；　(2)

22．(1)(2)

23．