高中粤教版 (2019)第三节 洛伦兹力课后测评

1.3洛伦兹力基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）

A．电子在电子枪里做匀速直线运动

B．电子在磁场里做匀速圆周运动

C．增大励磁线圈的电流，磁场将变弱

D．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大

2．两根长直导线，垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为M和N，两导线内通有大小相等、方向相反的电流I，图为其俯视图。A、B是该平面内M、N连线中垂线上两点，从B点以一指向A点的初速度v释放一个带正电的小球，则小球的运动情况是（　　）

A．小球将做匀速直线运动 B．小球先做减速运动后做加速运动

C．小球将向左做曲线运动 D．小球将向右做曲线运动

3．如图所示，平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，两边界的间距为d，MN上有一粒子源A，可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m，电荷量均为+q的粒子，粒子射入磁场的速度大小，不计粒子的重力，则粒子能从PQ边界射出的区域长度与能从MN边界射出的区域长度之比为

A．1：1 B．2：3 C． D．

4．电荷在电场、磁场中受到电力、磁力，以下情景中，所画受力方向正确的是（　　）

A．同向电流

B．负电何在电场中

C．负电荷在磁场中

D．电流在磁场中

5．如图所示，正方形容器处于匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处于真空中，则下列结论中正确的是（　　）

A．从两孔射出的电子速率之比vc∶vd＝2∶1

B．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比tc∶td＝2∶1

C．从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比ac∶ad＝2∶1

D．从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比ωc∶ωd＝2∶1

6．如图所示，在y轴右侧存在着垂直于纸面向外、磁感应强度大小为 的匀强磁场，一个不计重力、比荷为的带电粒子从坐标原点处以某速度射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向垂直于磁场且与轴正方向成 角，粒子在磁场中穿过轴正半轴后从y轴离开磁场。在运动过程中，粒子距轴的最大距离为，则该粒子的种类和速度大小是（   ）

A．正电荷， B．负电荷，

C．负电荷， D．正电荷，

7．如图所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动。a的初速度为v，b的初速度为2v，则

A．a先回到出发点

B．b先回到出发点

C．a、b的轨迹是一对内切圆，且b的半径大

D．a、b的轨迹是一对外切圆，且b的半径大

8．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列选项符合史实的是（   ）

A．焦耳发现了电流热效应的规律

B．安培总结出了点电荷间相互作用的规律

C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕

D．法拉第对带电粒子在磁场中受力作了深入研究并得到了定量的结果

9．如图所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直纸面向外，比荷为的电子以速度v0从A点沿AB方向射入，现欲使电子能经过BC边的中点，则磁感应强度B的取值应为（ ）

A． B． C． D．

10．如图,大圆的半径为2R,同心的小圆半径为R,在圆心处有一个放射源,可以向平面内的任意方向发射质量为m,电量为q,最大速率为v的带电粒子,为了不让带电粒子飞出大圆以外,可以在两圆之间的区域内加一个垂直于纸面向里的匀强磁场,该磁场磁感应强度的最小值是(      )

A．B=2mv/qR B．B=mv/qR C．B=3mv/4qR D．B=4mv/3qR

11．如图所示，正六边形磁场边界 的边长为，内有垂直于线框平面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，一带电荷量为、质量为的带正电粒子从点沿边以初速度射入匀强磁场，不计粒子重力，则下列判断正确的是（　　）

A．若取值恰当，粒子能分别从点射出磁场

B．当时，粒子将从边射出磁场

C．当时，粒子正好从点射出磁场

D．粒子在磁场中运动的最长时间为

12．如图所示，在半径为R的半圆和长为2R、宽为的矩形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里。一束质量为m、电量为q的粒子（不计粒子间相互作用）以不同的速率从边界AC的中点垂直于AC射入磁场.所有粒子从磁场的EF圆弧区域射出（包括E、F点）其中EO与FO（O为圆心）之间夹角为60°。不计粒子重力.下列说法正确的是（　　）

A．粒子的速率越大，在磁场中运动的时间越长

B．粒子在磁场中运动的时间可能为

C．粒子在磁场中运动的时间可能为

D．粒子的最小速率为

13．如图所示，处有一粒子源，第一象限存在匀强磁场，某时刻放出大量比荷相同的带负电粒子，其中粒子沿与轴成的粒子射入第一象限内，并恰好垂直于轴射出第一象限。已知， 粒子也恰好垂直于轴射出第一象限，不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力。粒子的速率是粒子速率倍，则、两粒子出射点相距为（   ）

A． B．

C． D．

14．如图所示，在直角三角形 abc 区域（含边界）内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，∠a＝60°，∠b＝90°，边长ab＝L，一个粒子源在b点将质量为 m、电荷量为q的带负电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，速度的最大值是（不计粒子重力及粒子间的相互作用）（　　）

A． B．

C． D．

15．如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的足够宽的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角（0＜θ＜π）以速率v发射一个带正电的粒子（重力不计）。则下列说法正确的是（　　）

A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短

B．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远

C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大

D．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短

二、填空题（共4题）

16．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），重力不计，从图中情况可以确定粒子带______电，粒子的运动方向从______（填“a到b”或“b到a”）。

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．如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B，若在圆心处静止的原子核中释放一个质量为m，电量为q的粒子，粒子的初速度垂直于B，则粒子的初速度必须满足条件________时，粒子才能从磁场中穿出，粒子穿过磁场需要的最长时间为_____________

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）

20．一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限．求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标．

21．如图甲所示，在直角坐标系xOy平面内，以O点为中心的正方形abcd与半径为3L的圆形之间的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在y轴上有一挡板PQ，挡板长为L，挡板的放置关于x轴对称。a处有一个质子源，，可以向y轴负方向发射出速度从零开始的一系列质子。已知质子的质量为m，电量为q，不计质子的重力、质子间的相互作用，质子碰到挡板立即吸收。求：

(1)要使质子不离开圆形区域的最大速度；

(2)质子第一次回到a点的最长时间。

(3)如图乙，如果整个圆内都充满磁感应强度为B的匀强磁场，挡板长度增为2L，挡板的放置仍关于x轴对称，而且a点能在xOy平面内向四周均匀发射的质子，那么，从a点发射出的所有带电粒子中击中挡板左面粒子与击中挡板右面粒子的比。

22．如图所示，半径为R的半圆形区域内，有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，半圆弧的圆心坐标为，圆弧与y轴相切于坐标原点．在坐标原点有一粒子源，可以向坐标平面内射出质量为m、电荷量大小为q的带负电的粒子，不计粒子重力．

若粒子源沿x轴正方向射出不同速率的粒子，要使所有粒子不从直径PQ射出磁场，则粒子的速率最大是多少？

若粒子源向坐标平面内各个方向射出速率相同的粒子，要使所有粒子不从直径PQ射出磁场，则粒子的速率最大又是多少？

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．A

3．C

4．C

5．A

6．D

7．C

8．A

9．B

10．D

11．B

12．B

13．A

14．D

15．A

16．     正     b到a

17．

18．         

19．     间距相等（或均匀）     D     BD    

20．，坐标

21．(1) ； (2) ；(3) 由几何关系得，打到挡板左面的粒子所对应的角度为90°，打到挡板右面的粒子所对应的角度也为90°，所以从a点发射出的所有带电粒子中击中挡板左面粒子与击中挡板右面粒子的比为。

22．（1）       （2）

23．