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人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力测试题
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力测试题，共10页。试卷主要包含了 洛伦兹力， 左手定则等内容，欢迎下载使用。
1. 洛伦兹力：当电荷在磁场中运动时，它会受到一个力的作用，这个力被称为洛伦兹力。这个力的方向与磁场的方向和电荷运动的方向都垂直。换句话说，洛伦兹力是垂直于磁场和电荷运动方向所在的平面的。
2. 左手定则：为了确定洛伦兹力的方向，我们可以使用左手定则。具体步骤如下：
伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。
让磁感线从掌心垂直进入，这意味着你需要将手掌面向磁场的方向。
使四指指向正电荷的运动方向。如果是负电荷，四指应指向其运动的反方向。
这时，拇指所指的方向就是运动的电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向。
这个知识点在物理学中有许多应用，例如理解阴极射线管中电子束的运动轨迹，以及解释极光现象。在阴极射线管中，当磁场方向改变时，电子束的偏转也会发生改变，这证明了洛伦兹力的方向与磁场方向有关。而极光现象则是由来自太阳的带电粒子在地球磁场的作用下，沿着磁场线集中到南北两极，与大气中的原子和分子碰撞并激发，从而释放能量并产生光芒。
一、单选题
1．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
C．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
D．电场线和磁感线都是不闭合的
2．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流（宇宙射线）在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点A，则这些电子在进入地球周围的空间时将（）
A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于A点向东偏转
C．相对于A点向西偏转D．相对于A点向北偏转
3．下列说法正确的是（ ）
A．用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场
B．公式说明B与F成正比，与IL成反比
C．通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零
D．带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力一定不做功
4．下列关于磁场和磁感线的说法正确的是（ ）
A．磁场只存在于磁极周围
B．磁感线总是从磁铁的北极出发，终止于南极
C．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
D．在磁场中运动的电荷一定受磁场力作用
5．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（ ）
A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功
D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
6．每时每刻都有大量的宇宙射线射向地球，而地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一束带负电的宇宙射线粒子垂直于地面射向赤道，在地球磁场的作用下它们偏转的方向是（ ）
A．向东B．向南C．向西D．向北
7．带电粒子以一定初速度射入某一匀强磁场中，若不计重力，则其运动状态是（ ）
A．一定做匀速圆周运动B．可能做匀速圆周运动
C．一定做匀速直线运动D．可能做匀加速直线运动
8．在长直导线AB附近，有一带正电的小球由绝缘线悬挂在M点，如下图所示，当导线中有恒定电流通过时，下列说法中正确的是 （ ）
A．小球受到垂直纸面向里的磁场力
B．小球受到垂直纸面向外的磁场力
C．小球受到垂直于AB向右的磁场力
D．小球不受磁场力的作用
9．关于运动电荷和磁场的说法正确的是（ ）
A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零
B．只要速度大小相同，粒子所受洛伦兹力就相同
C．电子束垂直进入磁场发生偏转，这是洛伦兹力对电子做功的结果
D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力
10．关于安培力和洛伦兹力，下列说法不正确的是（ ）
A．安培力和洛伦兹力性质相同
B．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
C．运动电荷在某处受洛伦兹力为零，但该处可能存在磁场
D．洛伦兹力不能改变带电粒子的运动状态
二、多选题
11．如图所示，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下面A、间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（ ）
A．A面电势比面电势高
B．仅改变I，与I成正比
C．仅改变d，与d成正比
D．电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
12．如图所示，下列运动电荷或通电直导线受到的磁场力的方向，正确的是（ ）
A．B．C．D．
13．下列关于磁场中的通电导线和运动电荷的说法中，正确的是（ ）
A．磁场对通电导线的作用力方向一定与磁场方向垂直
B．有固定转动轴的通电线框在磁场中一定会转动
C．带电粒子只受洛伦兹力作用时，其动能不变，速度一直在变
D．电荷在磁场中可能做匀速直线运动
14．下列说法错误的是（ ）
A．将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零
B．洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直
C．由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功
D．安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着分子电流，分子电流使每个微粒成为微小的磁体
15．如图所示，一个带正电的小物块沿一个粗糙的竖直墙面以某一初速度向下滑动．空间分布有水平向内的匀强磁场．小物块运动的v–t图象可能正确的是
A．
B．
C．
D．
三、填空题
16．磁场对 的作用力叫洛伦兹力。
17．质量为m、带电量为q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B，如图所示。若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，可知小球带 电（填“正”或“负”）；小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为 。
18．如图所示的正方形的盒子开有a、b、c三个微孔盒内有垂直纸面向里的匀强磁场．一束速率不同的电子从a孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c孔和b孔有电子射出，则
（1）从b孔和c孔射出的电子的速率之比vb：vc为 ．
（2）从b孔和c孔射出的电子在盒内运动时间之比为 ．
19．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
20．如图是阴极射线管的示意图．接通电源后，会有电子从阴极K射向阳极A，并在荧光屏上形成一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下偏转，则可以加一个方向平行纸面 （填“向上”或“向下”）的电场，或者加一个方向垂直纸面 （填“向里”或“向外”）的磁场．
四、解答题
21．把一根通电的硬导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。
(1)描述导线的运动情况；
(2)虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。
22．英国物理学家J· J·汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究。下图是他当时使用的气体放电管的示意图。由阴极发出的带电粒子通过小孔、形成一束细细的射线，、间小孔连线过。它穿过两片平行的金属板、之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。若图中金属板、沿轴方向的长度为，沿轴方向的宽度为，沿轴方向的高度为。实验时在阳极与阴极之间加上加速电压在、之间加上大小为的偏转电压，其中的电势低于的电势。当在、之间加上沿轴正方向的匀强磁场，且磁感应强度的大小为时，在出现亮斑；保持其他条件不变，撤去匀强磁场后，带电粒子流打在的下侧，且速度方向与、间小孔连线的夹角为（带电粒子的重力忽略不计）。求：
（1）带电粒子进入、时的速度大小；
（2）带电粒子的比荷。
23．如图所示，质量为m，带电荷量为q的小球，在倾角为的光滑斜面上由静止开始下滑，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：
（1）小球带电性质如何？
（2）此时小球下滑的速度和位移分别是多大？
24．如图所示为一简易的速度筛选器，形状为一等腰直角三角形，直角边长为。在该区域里，有一垂直纸面向外磁感应强度为B的匀强磁场。一束速度大小不同，质量为m，电荷量为q的带正电粒子从中点O垂直AB射入该磁场区域，在BC边放置一粒子收集器，长度与BC等长，粒子打到收集器上会被收集，从而把这些粒子筛选出来。其中粒子重力不计，也不计粒子间相互作用。
（1）求能被收集粒子的最小速度；
（2）求能被收集粒子的速度范围；
（3）讨论能被收集粒子在磁场中运动的时间与速度的关系；
（4）如果入射点稍向下移，能被收集粒子的速度范围会增大还是减小？（不需要写出推导过程）
25．如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为，匀质导体棒ab垂直跨放在金属导轨上，导体棒的质量为，用绕过滑轮的细绳将物体c与导体棒相连，细绳接在导体棒中点处，物体c的质量。在垂直金属导轨平面方向存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向竖直向上重力加速度g取，不计细绳与滑轮间的摩擦。
(1)若金属导轨是光滑的，为了使物体c能保持静止，应该在导体棒中通入的电流I为多大？电流的方向如何？
(2)若金属导轨是粗糙的，且导体棒与金属导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的，若要保持物体c静止不动，求导体棒中通入电流I的大小范围。
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．C
5．B
6．C
7．B
8．D
9．D
10．D
11．BD
12．AD
13．ACD
14．ABC
15．BCD
16．运动电荷
17． 正
18． 1：2 2：1
19． 不做功 洛伦兹力的方向与粒子运动方向垂直
20． 向上 向里
21．(1)a端转向纸外，b端转向纸里，且向下运动；(2)
22．(1)；(2)
23．（1）正电；（2），
24．（1）；（2）；（3）；（4）增大
25．(1)，方向由a到b；(2)
1. 洛伦兹力：当电荷在磁场中运动时，它会受到一个力的作用，这个力被称为洛伦兹力。这个力的方向与磁场的方向和电荷运动的方向都垂直。换句话说，洛伦兹力是垂直于磁场和电荷运动方向所在的平面的。
2. 左手定则：为了确定洛伦兹力的方向，我们可以使用左手定则。具体步骤如下：
伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。
让磁感线从掌心垂直进入，这意味着你需要将手掌面向磁场的方向。
使四指指向正电荷的运动方向。如果是负电荷，四指应指向其运动的反方向。
这时，拇指所指的方向就是运动的电荷在磁场中所受的洛伦兹力的方向。
这个知识点在物理学中有许多应用，例如理解阴极射线管中电子束的运动轨迹，以及解释极光现象。在阴极射线管中，当磁场方向改变时，电子束的偏转也会发生改变，这证明了洛伦兹力的方向与磁场方向有关。而极光现象则是由来自太阳的带电粒子在地球磁场的作用下，沿着磁场线集中到南北两极，与大气中的原子和分子碰撞并激发，从而释放能量并产生光芒。
一、单选题
1．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
C．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
D．电场线和磁感线都是不闭合的
2．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流（宇宙射线）在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点A，则这些电子在进入地球周围的空间时将（）
A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于A点向东偏转
C．相对于A点向西偏转D．相对于A点向北偏转
3．下列说法正确的是（ ）
A．用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场
B．公式说明B与F成正比，与IL成反比
C．通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零
D．带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力一定不做功
4．下列关于磁场和磁感线的说法正确的是（ ）
A．磁场只存在于磁极周围
B．磁感线总是从磁铁的北极出发，终止于南极
C．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
D．在磁场中运动的电荷一定受磁场力作用
5．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（ ）
A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功
D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
6．每时每刻都有大量的宇宙射线射向地球，而地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一束带负电的宇宙射线粒子垂直于地面射向赤道，在地球磁场的作用下它们偏转的方向是（ ）
A．向东B．向南C．向西D．向北
7．带电粒子以一定初速度射入某一匀强磁场中，若不计重力，则其运动状态是（ ）
A．一定做匀速圆周运动B．可能做匀速圆周运动
C．一定做匀速直线运动D．可能做匀加速直线运动
8．在长直导线AB附近，有一带正电的小球由绝缘线悬挂在M点，如下图所示，当导线中有恒定电流通过时，下列说法中正确的是 （ ）
A．小球受到垂直纸面向里的磁场力
B．小球受到垂直纸面向外的磁场力
C．小球受到垂直于AB向右的磁场力
D．小球不受磁场力的作用
9．关于运动电荷和磁场的说法正确的是（ ）
A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零
B．只要速度大小相同，粒子所受洛伦兹力就相同
C．电子束垂直进入磁场发生偏转，这是洛伦兹力对电子做功的结果
D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力
10．关于安培力和洛伦兹力，下列说法不正确的是（ ）
A．安培力和洛伦兹力性质相同
B．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
C．运动电荷在某处受洛伦兹力为零，但该处可能存在磁场
D．洛伦兹力不能改变带电粒子的运动状态
二、多选题
11．如图所示，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下面A、间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（ ）
A．A面电势比面电势高
B．仅改变I，与I成正比
C．仅改变d，与d成正比
D．电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
12．如图所示，下列运动电荷或通电直导线受到的磁场力的方向，正确的是（ ）
A．B．C．D．
13．下列关于磁场中的通电导线和运动电荷的说法中，正确的是（ ）
A．磁场对通电导线的作用力方向一定与磁场方向垂直
B．有固定转动轴的通电线框在磁场中一定会转动
C．带电粒子只受洛伦兹力作用时，其动能不变，速度一直在变
D．电荷在磁场中可能做匀速直线运动
14．下列说法错误的是（ ）
A．将通电导线放入磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零
B．洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直
C．由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功
D．安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着分子电流，分子电流使每个微粒成为微小的磁体
15．如图所示，一个带正电的小物块沿一个粗糙的竖直墙面以某一初速度向下滑动．空间分布有水平向内的匀强磁场．小物块运动的v–t图象可能正确的是
A．
B．
C．
D．
三、填空题
16．磁场对 的作用力叫洛伦兹力。
17．质量为m、带电量为q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B，如图所示。若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，可知小球带 电（填“正”或“负”）；小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为 。
18．如图所示的正方形的盒子开有a、b、c三个微孔盒内有垂直纸面向里的匀强磁场．一束速率不同的电子从a孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c孔和b孔有电子射出，则
（1）从b孔和c孔射出的电子的速率之比vb：vc为 ．
（2）从b孔和c孔射出的电子在盒内运动时间之比为 ．
19．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
20．如图是阴极射线管的示意图．接通电源后，会有电子从阴极K射向阳极A，并在荧光屏上形成一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下偏转，则可以加一个方向平行纸面 （填“向上”或“向下”）的电场，或者加一个方向垂直纸面 （填“向里”或“向外”）的磁场．
四、解答题
21．把一根通电的硬导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。
(1)描述导线的运动情况；
(2)虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。
22．英国物理学家J· J·汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究。下图是他当时使用的气体放电管的示意图。由阴极发出的带电粒子通过小孔、形成一束细细的射线，、间小孔连线过。它穿过两片平行的金属板、之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。若图中金属板、沿轴方向的长度为，沿轴方向的宽度为，沿轴方向的高度为。实验时在阳极与阴极之间加上加速电压在、之间加上大小为的偏转电压，其中的电势低于的电势。当在、之间加上沿轴正方向的匀强磁场，且磁感应强度的大小为时，在出现亮斑；保持其他条件不变，撤去匀强磁场后，带电粒子流打在的下侧，且速度方向与、间小孔连线的夹角为（带电粒子的重力忽略不计）。求：
（1）带电粒子进入、时的速度大小；
（2）带电粒子的比荷。
23．如图所示，质量为m，带电荷量为q的小球，在倾角为的光滑斜面上由静止开始下滑，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：
（1）小球带电性质如何？
（2）此时小球下滑的速度和位移分别是多大？
24．如图所示为一简易的速度筛选器，形状为一等腰直角三角形，直角边长为。在该区域里，有一垂直纸面向外磁感应强度为B的匀强磁场。一束速度大小不同，质量为m，电荷量为q的带正电粒子从中点O垂直AB射入该磁场区域，在BC边放置一粒子收集器，长度与BC等长，粒子打到收集器上会被收集，从而把这些粒子筛选出来。其中粒子重力不计，也不计粒子间相互作用。
（1）求能被收集粒子的最小速度；
（2）求能被收集粒子的速度范围；
（3）讨论能被收集粒子在磁场中运动的时间与速度的关系；
（4）如果入射点稍向下移，能被收集粒子的速度范围会增大还是减小？（不需要写出推导过程）
25．如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为，匀质导体棒ab垂直跨放在金属导轨上，导体棒的质量为，用绕过滑轮的细绳将物体c与导体棒相连，细绳接在导体棒中点处，物体c的质量。在垂直金属导轨平面方向存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向竖直向上重力加速度g取，不计细绳与滑轮间的摩擦。
(1)若金属导轨是光滑的，为了使物体c能保持静止，应该在导体棒中通入的电流I为多大？电流的方向如何？
(2)若金属导轨是粗糙的，且导体棒与金属导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的，若要保持物体c静止不动，求导体棒中通入电流I的大小范围。
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．C
5．B
6．C
7．B
8．D
9．D
10．D
11．BD
12．AD
13．ACD
14．ABC
15．BCD
16．运动电荷
17． 正
18． 1：2 2：1
19． 不做功 洛伦兹力的方向与粒子运动方向垂直
20． 向上 向里
21．(1)a端转向纸外，b端转向纸里，且向下运动；(2)
22．(1)；(2)
23．（1）正电；（2），
24．（1）；（2）；（3）；（4）增大
25．(1)，方向由a到b；(2)
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