高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2节 洛伦兹力随堂练习题

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．如图（甲）所示为一阴极射线管，接通电源后，电子射线由阴极向右射出，在荧光屏上会到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向上偏转，如图（乙）所示．在下列措施中可采用的（　　）

A．加一电场，电场方向竖直向上

B．加一磁场，磁场方向竖直向上

C．加一磁场，磁场方向垂直荧光屏向外

D．加一磁场，磁场方向垂直荧光屏向里

2．如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，各带电粒子所受洛仑兹力的方向水平向右（　　）

A． B．

C． D．

3．如图所示，虚线框（平行纸面）内有匀强磁场，要使向右垂直磁场射入的α射线（带正电的氦核流）向上偏转，则虚线框中的磁场方向为（　　）

A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里

C．平行纸面向上 D．平行纸面向下

4．关于电荷所受电场力和洛仑兹力，正确的说法是

A．电荷在磁场中一定受洛仑兹力作用

B．电荷在电场中一定受电场力作用

C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致

D．电荷所受的洛仑兹力一定与磁场方向一致

5．有三束粒子，分别是质子（）、氚核（）和粒子束（），如果它们均以相同的速度垂直射入匀强磁场（磁场方向垂直于纸面向里），能正确表示这三束粒子的运动轨迹的是（　　）

A． B．

C． D．

6．如图所示，带负电的粒子q（不计重力），水平向左进入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。该粒子将（　　）

A．向下偏转

B．向上偏转

C．垂直纸面向里偏转

D．垂直纸面向外偏转

7．下列叙述正确的是(       )

A．导体中的电流既与导体两端的电压有关，也与导体的电阻有关

B．地球的周围存在着磁场,但地磁的两极与地理的两极并不重合,地表处水平小磁针北极指向为地理南极

C．电动势表征了电源把其他形式能转化为电能的本领,电源把其他形式能转化为电能越多,电动势越大

D．运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力，静止的电荷不会受到洛伦兹力

8．物理学家有时用通电软导线模拟粒子在磁场中的运动轨迹。如图所示，ab、cd两平行直线为匀强磁场的理想边界，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，一轻质软导线一端固定于O点，另一端悬挂一重物。当软导线通以电流I时，重物使软导线中产生张力FT，软导线形成一段圆弧，导线OP与圆弧相切于P点（导线与ab的交点）。撤去软导线，通过P点沿原来OP方向射入速度为v的带电粒子，粒子将沿同一圆弧运动。则导线中的电流方向及带电粒子的比荷分别为（　　）

A．顺时针， B．逆时针，

C．顺时针， D．逆时针，

9．有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（H）和α粒子（He）束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下面所示的四个图中，能正确表示出这三束粒子运动轨迹的是（　　）

A． B．

C． D．

10．如图所示，a和b是从A点以相同的速度射入匀强磁场的、两个带等量电荷的粒子运动的半圆形径迹，已知其半径ra=2rb，则由此可知（　　）

A．两粒子均带正电，质量比ma∶mb=1∶2

B．两粒子均带负电，质量比ma∶mb=1∶2

C．两粒子均带正电，质量比ma∶mb=2∶1

D．两粒子均带负电，质量比ma∶mb=2∶1

11．如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动、下列说法中正确的是（       ）

A．微粒一定带负电 B．微粒的动能一定减小

C．微粒的电势能一定增加 D．微粒的机械能不变

12．质子和α粒子从匀强磁场中的同一点沿着与磁感线垂直的方向以相等的速率反向射出，磁场范围足够大，它们从出发到第一次相遇所经历的路程之比是（　　）

A．4:1 B．2:1 C．1:1 D．1:2

13．下列物理量中，属于标量的是（　　）

A．磁通量 B．洛仑兹力 C．电场强度 D．磁感应强度

14．如图所示，a为不带电的物块，b为带负电的物块，b的上下表面都涂有绝缘层。a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有方向水平向里的匀强磁场。现用水平恒力F拉b物块，在a、b一起无相对滑动地沿地面向左加速运动的过程中（　　）

A．a对b的压力变大

B．a对b的摩擦力变大

C．b对地面的压力变大

D．b与地面间的摩擦力变大

15．如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于0点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60°，水平磁场垂直于小球摆动的平面．当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为

A．2mg B．4mg C．6mg D．8mg

二、填空题（共4题）

16．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力对带电粒子_____ （填“做正功”、“做负功”或“不做功”），原因是_____

17．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在______，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动．

18．(1) 如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A端接在直流高压电源的______极， 射线管的B端接在直流高压电源的______极（填：“正”或“负”）．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(填“向上”、“向下”或“不”)．

（2）在一个匀强电场中有M、N、P三点，它们的连线组成一个直角三角形，如图所示．MN = 4cm，MP = 5cm，当把电量为-2×10-9C的点电荷从M点移至N点时，电场力做功为8×10-9J，而从M点移至P点时，电场力做功也为8×10-9J．则电场的方向为________，电场强度的大小为________V/m．

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．空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带电量为+q、质量为m的粒子，在P点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示．该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直，如图中Q点箭头所示．已知P、Q间的距离为L．若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点．不计重力．

求：（1）电场强度的大小．

（2）两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之比．

21．如图所示，一带电量为-q的粒子（不计重力），以固定的带电量为+Q的电荷为圆心在匀强磁场中做顺时针方向的圆周运动，圆周半径为r1，粒子运动速率为v，此时粒子所受的电场力是洛伦兹力的3倍。取无穷远处电势能为0，两电荷间的电势能公式为Ep=-k。

（1）若使上述带电粒子以相同速率v绕正电荷做逆时针方向的圆周运动，其半径为r2，求r2与r1的比值；

（2）若突然撤去磁场，带负电的粒子是否仍绕正电荷做圆周运动?给出结论并说明原因。

（3）题（2）中，若带负电的粒子仍做圆周运动，则粒子运动的周期是多大?若不是，粒子的轨迹是椭圆还是抛物线?通过计算，简要说明理由。（不考虑因撤去磁场而引起的电场）

22．如图所示，在平面直角坐标系xoy中的有一个等腰直角三角形硬质细杆框架FGH，框架竖直放在粗糙的水平面上，其中FG与地面接触．空间存在着垂直于框架平面的匀强磁场，磁感应强度为B，FG的长度为8L，在框架中垂线OH上S（0，L）处有一体积可忽略的粒子发射装置，在该平面内向各个方向发射速度大小相等带正电大量的同种粒子，射到框架上的粒子立即被框架吸收．粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子间的相互作用以及粒子的重力．

（1）试问速率在什么范围内所有粒子均不可能打到框架上？

（2）如果粒子的发射速率为，求出框架上能被粒子打中的长度．

（3）如果粒子的发射速率仍为，某时刻同时从S点发出粒子，求从第一个粒子到达底边FG至最后一个到达底边的时间间隔．

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．C

3．B

4．B

5．C

6．A

7．A

8．A

9．C

10．D

11．A

12．C

13．A

14．B

15．B

16．     不做功     洛伦兹力的方向与粒子运动方向垂直

17．不断变化

18．     负     正     下．     N指向M方向     100

19．     间距相等（或均匀）     D     BD    

20． ；

21．（1）；（2）不能；（3）椭圆

22．（1） （2） （3）

23．