2022届高考物理选择题专题强化训练：磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力(天津使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力(天津使用)，共15页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共18小题；共72分）
1. 如图所示，关于对带电粒子在匀强磁场中运动的方向描述正确的是
A. B.
C. D.

2. 初速度为 v0 电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子初始运动方向如图，则 ( )
A. 电子将向左偏转，速率不变B. 电子将向左偏转，速率改变
C. 电子将向右偏转，速率不变D. 电子将向右偏转，速率改变

3. 如图所示，重力不计带正电的粒子水平向右进入匀强磁场，对该带电粒子进入磁场后的运动情况，以下判断正确的是
A. 粒子向上偏转B. 粒子向下偏转
C. 粒子不偏转D. 条件不足，无法判断

4. 在你身边，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将
A. 向东偏转B. 向西偏转C. 向北偏转D. 向南偏转

5. 从阴极射线管发射出的一束电子，通过图示的磁场，以下四幅图中能正确描绘电子偏转情况的是 。
A. B.
C. D.

6. 如图所示，三个质子 1 、 2 、 3 分别以大小相等的速度经过平板 MN 上的小孔 O 射入匀强磁场。磁场方向垂直纸面向里，整个装置放在真空中，这三个质子打到平板 MN 上的位置到小孔 O 的距离分别是 s1 、 s2 、 s3。则
A. s1=s3s2>s3

7. 如图所示，空间存在着沿纸面向上的匀强磁场，带正电的粒子沿垂直于磁场的方向刚进入磁场时，所受洛伦兹力方向是
A. 垂直纸面向里B. 垂直纸面向外C. 沿纸面向上D. 沿纸面向下

8. 下列说法正确的是
A. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用
B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C. 洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度
D. 洛伦兹力对带电粒子永不做功

9. 如图所示，重力不计的带正电粒子水平向右进入匀强磁场，对该带电粒子进入磁场后的运动情况，下列判断正确的是
A. 粒子向上偏转B. 粒子向下偏转
C. 粒子不偏转D. 粒子很快停止运动

10. 如图的四个图表示了磁场 B 、正电荷运动速度 v 和磁场对电荷作用力 F 的方向之间的相互关系，且 B 、 F 、 v 垂直。这四个图中画得正确的是
A. B.
C. D.

11. 每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向，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。假设有一个带负电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将
A. 向东偏转B. 向南偏转C. 向西偏转D. 向北偏转

12. 一圆筒处于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径 MN 的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度 ω 顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔 M 射入筒内，射入时的运动方向与 MN 成 30° 角。当筒转过 90° 时，该粒子恰好从小孔 N 飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为
A. ω3BB. ω2BC. ωBD. 2ωB

13. 如图所示，在 x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点 O 处以速度 v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与 x 轴正方向成 120∘ 角，若粒子穿过 y 轴正半轴后在磁场中到 x 轴的最大距离为 a，则该粒子所带电荷的正负和比荷是
A. 正电荷，3v2aBB. 正电荷，v2aBC. 负电荷，3v2aBD. 负电荷，v2aB

14. 如图所示，直线 MN 上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子 1 从磁场边界上的 a 点垂直 MN 和磁场方向射入磁场，经 t1 时间从 b 点离开磁场。之后电子 2 也由 a 点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经 t2 时间从 a 、 b 连线的中点 c 离开磁场，则 t1:t2 为
A. 2:3B. 3:1C. 3:2D. 2:1

15. 如图所示，a 、 b 是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔 d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里，在 a 、 b 两板间还存在着匀强电场 E。从两板左侧中点 c 处射入一束正离子（不计重力），这些正离子都沿直线运动到右侧，从 d 孔射出后分成 3 束。则下列判断正确的是
A. 这三束正离子的速度一定不相同
B. 这三束正离子的质量一定不相同
C. 这三束正离子的电荷量一定不相同
D. 这三束正离子的比荷一定不相同

16. 在 xy 平面的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场 B，一对质量相等的等量异种电荷，沿与 x 轴夹角 30∘ 方向，由 点以速度 v 垂直于 B 的方向射入磁场，偏转后又从 x 轴和 y 轴的穿过磁场区域，则下列说法正确的是
①正粒子从 x 轴穿过
②负粒子从 x 轴穿过
③正负粒子在磁场中运动时间比为 1:2
④正负粒子在磁场中运动时间比为 2:1
A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④

17. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为 B 的匀强磁场中。质量为 m 、带电荷量为 +Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是
A. 滑块受到的摩擦力不变
B. 滑块到达地面时的动能与 B 的大小无关
C. B 很大时，滑块可能静止于斜面上
D. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下

18. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为 B 的匀强磁场中。质量为 m 、带电荷量为 ＋Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是
A. 滑块受到的摩擦力不变
B. 滑块到达地面时的动能与 B 的大小无关
C. B 很大时，滑块可能静止于斜面上
D. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下

二、双项选择题（共11小题；共44分）
19. 如图所示，虚线 MN 上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B。一群电子以不同速率从边界 MN 上的 P 点以相同的入射方向射入磁场。其中某一速率为 v 的电子从 Q 点射出边界。已知电子入射方向与边界 MN 的夹角为 θ，则
A. 该匀强磁场的方向垂直纸面向里
B. 所有电子在磁场中的轨迹半径相同
C. 速率越大的电子在磁场中运动时间越长
D. 在此过程中每个电子的速度方向都改变 2θ

20. 以下关于洛伦兹力的各种说法中正确的是
A. 电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
B. 运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C. 洛伦兹力对电荷永远不做功
D. 洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷速度方向所构成的平面

21. 带电荷量为 +q 的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是
A. 只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B. 如果把 +q 改为 −q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C. 洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D. 粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变

22. 如图甲所示，某空间存在着足够大的沿水平方向的匀强磁场。在磁场中 A 、 B 两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上，物块 A 带正电，物块 B 不带电且表面绝缘。在 t1=0 时刻，水平恒力 F 作用在物块 B 上，物块 A 、 B 由静止开始做加速度相同的运动。在 A 、 B 一起以共同加速度向左运动的过程中，以下说法正确的是
A. 图乙可以反映物块 A 所受洛仑兹力大小随时间 t 变化的关系
B. 图乙可以反映物块 A 对物块 B 的摩擦力大小随时间 t 变化的关系
C. 图乙可以反映物块 A 对物块 B 的压力大小随时间 t 变化的关系
D. 图乙可以反映物块 B 对地面压力大小随时间 t 变化的关系

23. 如图所示，用丝线吊一个质量为 m 的带电（绝缘）小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从 A 点和 B 点向最低点 O 运动时，比较小球这两次经过 O 点时的物理量，以下说法中正确的是
A. 小球的动能相同B. 丝线所受的拉力相同
C. 小球所受的洛伦兹力相同D. 球的向心加速度相同

24. 如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个 D 形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．则带电粒子加速所获得的最大动能与 下列因素有关的
A. 加速的次数B. 加速电压的大小
C. 金属盒的半径D. 匀强磁场的磁感应强度

25. 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆 1 和 2 的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为 r1 、 r2。则下列说法正确的是
A. 原子核可能发生 α 衰变，也可能发生 β 衰变
B. 径迹 1 可能是衰变后新核的径迹
C. 若衰变方程是 ，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为 117:2
D. 若衰变方程是 ，则 r1:r2=1:45

26. 如图 PQ 是匀强磁场里的一片薄金属片，其平面与磁场方向平行，一个带电粒子从某点以 PQ 垂直的速度 v 射出，动能是 E，射出后带电粒子的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边的轨迹的半径之比是 10:9，若在穿越板过程粒子受到的阻力大小及电量恒定，则
A. 带电粒子每穿过一次金属片，速度减小了 0.1v
B. 带电粒子每穿过一次金属片，动能减少了 0.19E
C. 带电粒子在第 6 次穿过金属片的过程中陷在金属片里
D. 带电粒子在第 10 次穿过金属片的过程中陷在金属片里

27. 如图所示，在 Oxy 平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。一带电粒子从 y 轴上的 M 点射入磁场，速度方向与 y 轴正方向的夹角 θ=45∘。粒子经过磁场偏转后在 N 点（图中未画出）垂直穿过 x 轴。已知 OM=a，粒子电荷量为 q，质量为 m，重力不计。则
A. 粒子带负电荷
B. 粒子速度大小为 qBam
C. 粒子在磁场中运动的轨道半径为 a
D. N 与 O 点相距 (2+1)a

28. 垂直于纸面的匀强磁场区域宽度为 d，一个电子以速度 v 沿图示方向垂直磁场及边界射入该区域，怡好不能飞过场区。采取如下哪些方法，可能使该电子飞到场区右侧
A. 增大磁感应强度B. 改变 v 的方向
C. 减小磁场宽度 d D. 仅将磁场反向

29. 如图所示，L1 、 L2 为两平行的虚线，L1 上方和 L2 下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，A 、 B 两点都在 L2 上，带电粒子从 A 点以初速度 v 斜向上与 L2 成 30∘ 角射出，经过 B 点时速度方向也斜向上，不计重力，下列说法中正确的是
A. 带电粒子经过 B 点时速度一定跟 A 点速度相同
B. 若将带电粒子在 A 点时初速度变大（方向不变），它仍能经过 B 点
C. 若将带电粒子在 A 点时初速度方向改为与 L2 成 60∘ 角斜向上，它也能经过 B 点
D. 此粒子一定带正电

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 如图所示是磁场 B，负电荷速度 v 和磁场对运动电荷作用力 f 三者方向的相互关系图，其中正确的是（B，f 和 v 两两垂直）
A. B.
C. D.
答案
第一部分
1. B
【解析】根据左手定则可知A图中洛伦兹力向下，故A错误，B图中洛伦兹力方向向上，故B正确；C图中洛伦兹力向上，故C错误；D图中向下，故D错误。
2. C
【解析】【分析】根据安培定则判断出通电导体右侧的磁场方向，然后根据左手定则判断出电子所受洛伦兹力的方向，即得出电子的偏转方向，注意应用左手定则时四指指向与电子运动方向相反，洛伦兹力不做功．
【解析】解：由安培定则可知导体右侧磁场方向垂直纸面向里，然后跟左手定则可知运动电子所受洛伦兹力向右，因此电子将向右偏转，洛伦兹力不做功，故其速率不变，故 ABD 错误，C 正确。
故选：C。
【点评】在解决带电粒子在磁场中运动问题时安培定则与左手定则经常联合应用，在平时练习中要加强训练，以提高应用它们的解题能力．
3. A
【解析】带正电粒子垂直进入匀强磁场中，根据左手定则，粒子受到垂直向上的洛伦兹力作用，从而使粒子向上偏转。故A正确，BCD错误。
4. B
【解析】在北半球，地磁场水平方向的分量水平向北，电子从上向下运动，由左手定则可知，电子所受洛伦兹力水平向西，则电子将向西偏转。
5. B
【解析】如图，电子束从阴极（− 极）射出，根据左手定则：伸开左手，磁感线穿过手心，四指指向电子运动的相反方向，拇指指向洛伦兹力方向，判断得知电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子束向下偏转，故B正确。
6. A
【解析】三个质子的速度大小相等，方向如图所示，垂直进入同一匀强磁场中。由于初速度 v1 和 v3 的方向与 MN 的夹角相等，所以这两个质子的运动轨迹正好组合成一个完整的圆，则这两个质子打到平板 MN 上的位置到小孔的距离是相等的。而初速度 v2 的质子方向与 MN 垂直，则它的运动轨迹正好是半圆，所以质子打到平板 MN 上的位置到小孔的距离恰好是圆的直径。由于它们的速度大小相等，因此它们的运动轨迹的半径均相同。所以速度为 v2 的距离最大，故A正确。
7. B
【解析】带电粒子垂直进入磁场，根据左手定则判断可知，洛伦兹力方向向纸外，则其轨迹向纸外偏转。故B正确，ACD错误。
8. D
【解析】在磁感应强度不为零的地方，若是电荷的运动方向与磁场方向相同或相反，则所受洛伦兹力为零，故A错误；
运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，该处磁场可能为零，也可能是电荷的运动方向与磁场方向共线，故B错误；
根据左手定则可知，洛伦兹力方向始终和速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，不改变粒子动能，但是改变其运动方向，故C错误，D正确。
9. A
【解析】带正电粒子垂直进入匀强磁场中，受到垂直向上的洛伦兹力作用，从而使粒子向上偏转。
10. D
【解析】根据左手定则，正电荷向右运动时，受到的洛伦兹力的方向向下，故A错误；
根据左手定则，正电荷在向外的磁场中向上运动时，受到的洛伦兹力的方向向右，故B错误；
根据左手定则，正电荷在向上的磁场中向里运动时，受到的洛伦兹力的方向向右，故C错误；
根据左手定则，正电荷在向右的磁场中向下运动时，受到的洛伦兹力的方向向外，故D正确。
11. C
【解析】带电粒子在磁场的运动会受到洛伦兹力的作用，根据题目中所示地磁场，由于射线是带负电的粒子，所以让地磁线从手心穿入，四指指向射线运动的反方向，即背离地球方向，大拇指所指的方向即为粒子偏转的方向，从粒子运动的角度看，粒子将向西偏转，故A、B、D项错误，C项正确。
12. A
【解析】作粒子的运动轨迹，由几何知识可得，轨迹的圆心角为 (π3−π4)×2=π6=30∘，两个运动具有等时性，则 30360×2πmqB=π2ω，解得 qm=ω3B，故选A。
13. C
【解析】由题意并根据左手定则可判定粒子带负电荷，故A、B项错误；
粒子的运动轨迹如图所示
由几何关系知 r+rsin30∘=a
所以 r=23a
由 qvB=mv2r 得 qm=vrB=3v2aB，故C项正确。
14. B
【解析】粒子在磁场中都做匀速圆周运动，根据题意画出粒子的运动轨迹，如图所示：
电子 1 垂直射进磁场，从 b 点离开，则运动了半个圆周，ab 即为直径，c 点为圆心，电子 2 以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经 t2 时间从 a 、 b 连线的中点 c 离开磁场，
根据半径 r=mvqB 可知，粒子 1 和 2 的半径相等，根据几何关系可知，
△aOc 为等边三角形，则粒子 2 转过的圆心角为 60∘，
所以粒子 1 运动的时间 t1=T2=πmqB，
粒子 2 运动的时间 t2=T6=πm3Bq，
所以 t1t2=31，故B正确，ACD错误。
15. D
【解析】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识.带电粒子在金属板中做直线运动，qvB=Eq，v=EB，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中 R=mvBq，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确.
16. A
17. D
【解析】小滑块向下运动的过程中受到重力，支持力，摩擦力，根据左手定则可知洛伦兹力垂直斜面向下，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大，故A错误，D正确；
B 的大小不同，洛伦兹力大小不同，导致滑动摩擦力大小不同，根据动能定理，摩擦力做功不同，到达底端的动能不同，故B错误；
滑块到地面时当 B 很大，则摩擦力有可能很大，当滑块受到的摩擦力与重力向下的分力相等时，滑块做匀速直线运动，洛伦兹力与摩擦力不再增大，所以滑块不可能静止在斜面上，故C错误。
18. D
第二部分
19. A， D
20. C， D
【解析】如果电荷在磁场中静止，则电荷在磁场中不受洛伦兹力作用，故A错误；
如果运动电荷的速度方向与磁场方向平行，则运动电荷不受洛伦兹力作用，故B错误；
由左手定则可知，洛伦兹力与电荷运动方向垂直，电荷在洛伦兹力方向上没有位移，洛伦兹力对电荷不做功，故C正确；
由左手定则可知，洛伦兹力方向与磁场方向、电荷运动方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷速度方向所构成的平面，故D正确。
21. B， D
【解析】粒子速度大小相同，由 f=qvBsinθ 可知，如果速度 v 与磁场 B 的夹角不同，洛伦兹力大小不同，即使洛伦兹力大小相同，速度方向不同，洛伦兹力方向不同，洛伦兹力不同，故A错误；
如果把 +q 改为 −q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变，故B正确；
洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向与电荷运动方向不一定垂直，故C错误；
洛伦兹力对粒子不做功，粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变，故D正确。
22. C， D
【解析】整体受总重力、拉力、洛伦兹力和支持力，合力为 F，根据牛顿第二定律，知加速度不变，整体做匀加速直线运动，所以 v=at。A 所受的洛伦兹力 F洛=qvB=qBat，知洛伦兹力与时间成正比，是过原点的一条倾斜直线，故A错误；
隔离对 A 分析，A 所受的合力等于 A 的摩擦力，则 f=ma，知 A 所受的静摩擦力不变，故B错误；
A 对 B 的压力等于 B 对 A 的支持力，N=mAg+qvB=mAg+qBat，N 与 t 成一次函数关系，故C正确；
对整体分析，地面的支持力 Nʹ=(mA+mB)g+qBat，压力与时间成一次函数关系，故D正确。
23. A， D
【解析】2 次过 O 点 F洛 方向不一样，T 大小同相同，mv2k 相同，12mv2 相同。
24. C， D
【解析】根据 qvB=mv2R 得，最大速度 v=qBRm，则最大动能 Ekm=12mv2=q2B2R22m．知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速的次数和加速电压的大小无关．故C、D正确，A、B错误
25. B， D
26. B， C
27. A， D
【解析】A．粒子向下偏转，根据左手定则判断洛伦兹力，可知粒子带负电，A正确；
BC．粒子运动的轨迹如图，由于速度方向与 y 轴正方向的夹角 θ=45∘，
根据几何关系可知 ∠OMO1=∠OO1M=45∘，OM=OO1=a，
则粒子运动的轨道半径为 r=O1M=2a，
洛伦兹力提供向心力 qvB=mv2r，
解得 v=2qBam，BC错误；
D．N 与 O 点的距离为 NO=OO1+r=(2+1)a，D正确。
故选AD。
28. B， C
【解析】根据题意作出电子在磁场中运动的轨迹图，由图可知：
根据 r=mvqB，在不改变速度方向的前提下，增大磁感应强度B，则粒子运动半径减小，由几何关系可知，粒子将发不出磁场区域，故A错误；
因为粒子轨道与磁场右边界相切，由几何关系可知轨道半径 r=d，即如图所示状态，以粒子射入点为圆心旋转粒子轨道半径，当速度方向改变为右上方时粒子可以射出磁场区域，故B正确；
在图示状态下可知，当减小磁场区域宽度 d 时，由于粒子运动轨道半径 r 不变，故粒子将会射出磁场区域，所以C正确；
根据左手定则可知，仅改变磁场方向，则改变粒子所受洛伦兹力的方向，即此时电子运动轨道向上偏转，半径不变，仍与边界相切，故不能穿出磁场区，故D错误。
29. A， B
【解析】带电粒子运动的可能轨迹如图所示：
如图所示，粒子 B 的位置在 B2 、 B3 时速度方向也斜向上，速度跟在 A 点时的速度大小相等，方向相同，速度相同。故A正确；
根据轨迹，粒子经过边界 L1 时入射点与出射点间的距离与经过边界 L2 时入射点与出射点间的距离相同，与速度无关。所以当初速度大小稍微增大一点，但保持方向不变，它仍有可能经过 B 点。故B正确。
如图，设 L1 与 L2 之间的距离为 d，则 A 到 B2 的距离为：x=2dtanθ，若将带电粒子在 A 点时初速度方向改为与 L2 成 60∘ 角斜向上，它就只经过一个周期后一定不经过 B 点。故C错误。
如图所示，分别是正负电荷的运动轨迹，正负电荷都可能。故D错误。
第三部分
30. A， B， C
【解析】根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反方向，即向左，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向上，符合左手定则。故A正确。
根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反方向，即向下，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向左，符合左手定则。故B正确。
根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反方向，即向外，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向左，符合左手定则。故C正确。
根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反方向，即向上，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向里，不符合左手定则。故D错误。