物理选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力课后练习题

1.2磁场对运动电荷的作用力专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．地磁场对地球有保护作用，一束带负电的宇宙射线，垂直地球赤道由上而下运动，关于宇宙射线的旋转方向的下列说法正确的是（ ）

A．向东 B．向西 C．向南 D．向北

2．如图所示是电视显像管原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，图中O点为荧光屏的中心，若调节偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的A点，此时下列说法正确的是（　　）

A．电子经过磁场速度增大

B．偏转磁场的方向水平向右

C．偏转磁场的方向垂直纸面向里

D．偏转磁场的方向垂直纸面向外

3．关于洛伦兹力，下列说法正确的是（       ）

A．洛伦兹力方向与磁场方向一定平行

B．洛伦兹力方向与磁场方向一定垂直

C．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受洛伦兹力作用

D．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，该处的磁感应强度一定为零

4．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法正确的是（　　）

A．地磁场的磁感线不闭合

B．地磁北极在地理北极附近

C．指南针能够指向南北是受到地磁场的作用

D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子没有力的作用

5．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(　　)

A．向上 B．向下 C．向左 D．向右

6．如图所示，从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，那么（　　）

A．宇宙射线受到地磁场施加的与运动方向相反的排斥力

B．垂直射向地球表面的带电粒子在两极处受磁场的偏转作用最强

C．带正电的离子垂直射向赤道时会向东偏转宇宙射线

D．带负电的离子垂直射向赤道时会向南极偏转

7．如图所示，美国物理学家安德森在研究宇宙射线时，在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反，从而发现了正电子，获得了诺贝尔物理学奖．下列说法正确的是(       )

A．弯曲的轨迹是抛物线

B．电子受到电场力作用

C．云雾室中的磁场方向垂直纸面向外

D．云雾室中的磁场方向垂直纸面向里

8．磁场中某一点磁感应强度的方向与（　　）

A．小磁针S极在该点所受磁场力的方向一致

B．运动的正点电荷在该点所受磁场力的方向垂直

C．一小段通电直导线在该点所受磁场力的方向一致

D．正点电荷在该点运动的速度方向垂直

9．如图所示是磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块平行金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长均为L，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R。当发电机稳定发电时，等离子体在两板间均匀分布，电流表示数为I。那么以下说法正确的是（　　）

A．A板为正极 B．R中电流的方向向上

C．A、B板产生的电动势为BLv D．A、B板间的等离子体的电阻为

10．一束电子从赤道上空由上向下运动，在地球磁场的作用下，它将（　　）

A．向东偏转 B．向西偏转 C．向南偏转 D．向北偏转

11．电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（　　）

A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力

B．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱

C．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同

D．电场线和磁感线都是闭合的

12．如图所示为磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒）喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长（沿初速度方向）为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，理想电流表的示数为I，那么板间等离子体的电阻率为（　　）

A． B． C． D．

13．四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”，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)，粒子到达该观测站时将（　　）

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．与竖直方向稍偏南一些射向观测站 D．与竖直方向稍偏西一些射向观测站

14．从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，如图所示，对地球上的生命起到保护作用。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是（　　）

A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同

B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强

C．沿地球赤道平面垂直射来的高能正电荷向东偏转

D．沿地球赤道平面垂直射来的高能负电荷向南偏转

15．如图所示为污水流量监测装置示意图，两块面积均为S的矩形金属极板M、N水平放置，板间距离为d，在两板间有一垂直于纸面向里的匀强磁场。污水以速度v从两板间向右流过，两板用导线与理想电压表相连，则（　　）

A．电压表“+”接线柱接金属极板N

B．电压表的示数与极板面积S无关

C．其他条件不变，只增加板间距离d时电压表示数变小

D．污水中离子浓度越大，电压表的示数越大

二、填空题（共4题）

16．如图中，带电粒子进入匀强磁场，写出该粒子受到的洛伦兹力的方向。

甲方向为______，乙方向为______，丙方向为______，丁方向为______。

17．一电荷量为4×104C的点电荷放置在电场强度E为2×102N/C的电场中受到的电场力大小为___________N．如果它在磁感应强度B为2×102T的磁场中以v=3m/s的速度垂直磁场运动，受到的洛伦兹力大小为__________N．

18．如图所示，电子射线管（A为其阴极），放在蹄形磁铁的N、S两极间（图中C为N极），射线管的A、B两极分别接在直流高压电源的负极和正极．此时，荧光屏上的电子束运动径迹________偏转（填“向上”“向下”或“不”）．

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，直导线中自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，单位体积中的自由电荷数为n，导线长度为L，横截面积为S，磁场的磁感应强度为B.

(1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力为多大？

(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？如果把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力，则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？

21．我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力，由此，我们用来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力，由此也可以用洛伦兹力来定义磁感应强度，这样得到磁感应强度的定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式进行对比，这两个定义式的差别在哪里？通过对这两个定义式的对比，你能获得哪些认识？

22．安培力是洛伦兹力的宏观表现，假设一横截面积为S，长度为L的固定的通电直导线，垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的带电量q，电荷定向移动的速率为v。请由安培力公式推导出洛伦兹力公式。

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．B

4．C

5．B

6．C

7．D

8．B

9．B

10．B

11．B

12．A

13．B

14．C

15．B

16．     竖直向上     竖直向上     垂直纸面向外     垂直纸面向里

17．     8×106N     2.4×107N

18．向下

19．          上

20．(1)nqvSLB　(2)nSL　qvB

21．

根据洛伦兹力

则用洛伦兹力来定义磁感应强度为

磁场强度是描述磁场力的性质的物理量，它的方向是小磁针静止时N极的受力方向。

电场强度的定义式

电场强度是描述电场力的性质的物理量，它的方向与正电荷的受力方向相同。

认识：它们大小与本身属性有关，与放入其中的试探电荷和带电粒子无关。

22．f洛=qvB

23．