高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册1.2 洛伦兹力课后复习题

1.2洛伦兹力基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．以下有关磁场的相关知识叙述正确的是（　　）

A．磁场和磁感线都是客观存在的

B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该点的试探电流元所受的磁场力方向一致

C．将通电导线放在磁场中，若不受安培力，说明该处磁感应强度为零

D．运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的大小不一定等于qvB

2．下列图中带电粒子所受的洛仑磁力的方向水平向左的是（　　）

A． B． C． D．

3．如图所示，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板（粒子速率变小），实线表示其运动轨迹，由图知

A．粒子带正电

B．粒子运动方向是edcba

C．粒子运动方向是abcde

D．粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长

4．关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　）

A．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用

B．安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观表现

C．电场力一定沿电场方向，洛伦兹力一定沿磁场方向

D．安培力、洛伦兹力和电场力都可以做功

5．质子、氘核、α粒子的质量之比为1：2：4，电荷量之比为1：1：2，若这三种粒子从同一点以相同的速度垂直射入匀强磁场中，最后都打在与初速度方向相垂直的荧光屏上，如图所示，则在荧光屏上（ ）

A．只有一个亮点

B．有两个亮点，α粒子、氘核的亮点重合

C．有两个亮点，质子、α粒子的亮点重合

D．有三个亮点

6．电场线、磁感线是形象化描述电场、磁场的一种方式，下列说法正确的是（　　）

A．电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷

B．磁感线总是从N极出发，终止于S极

C．电场线上某点的切线方向，即为正电荷在该处受电场力的方向

D．磁感线上某点的切线方向，即为正电荷在该处受磁场力的方向

7．假设在真空玻璃盒内有一固定于地面上空附近的N极磁单极子，其磁场分布与正点电荷电场分布相似，如图所示。一质量为m、电荷量为q的带电微粒在该磁单极子上方附近做速度大小为v半径为R的匀速圆周运动，其轨迹如虚线所示，轨迹平面为水平面。（已知地球表面的重力加速度大小为g，不考虑地磁场的影响），则（　　）

A．若带电微粒带正电，从轨迹上方向下看，粒子沿逆时针方向运动

B．带电微粒做匀速圆周运动的向心力仅由洛伦兹力提供

C．带电微粒运动的圆周上各处的磁感应强度大小为

D．若入射的微粒不变，而速度越大，若微粒也能做匀速圆周运动，则其在磁场中通过的圆周越短，周期也越短

8．初速度为v0的电子，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的初始运动方向如图所示，则（　　）

A．电子将向左偏转，速率不变，半径变小

B．电子将向左偏转，速率改变，半径变小

C．电子将向右偏转，速率不变，半径变大

D．电子将向右偏转，速率改变，半径变大

9．一匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示。为半径为的半圆，、与直径共线，、间的距离等于半圆的半径。一束质量为、电荷量均为的粒子，在纸面内从点垂直于以不同速度射入磁场，不计粒子所受重力及粒子间的相互作用。则在磁场中运动时间最短的粒子速度大小为（　　）

A． B． C． D．

10．如图是显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转．不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的O点．若要使电子束打在荧光屏上位置由O逐渐向上移向A，则(　　)

A．在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动

B．偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大

C．偏转磁场的方向应垂直于纸面向内

D．若要使电子束打在荧光屏上位置由O逐渐向上移向A的同时还慢慢偏向纸外方向，则应再叠加一个向上的逐渐变大的磁场

11．如图所示，两个相同的带电粒子，不计重力，同时从A孔沿AD方向射入一正方形空腔的匀强磁场中，它们的轨迹分别为a和b，则它们的速率和在空腔里的飞行时间关系是（   ）

A．va= vb，ta< tb B．va > vb，ta > tb

C．va < vb，ta = tb D．va > vb，ta < tb

12．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用．则下列说法正确的是（    ）

A．a粒子动能最大

B．c粒子速率最大

C．a粒子在磁场中运动时间最短

D．它们做圆周运动的周期

13．如图所示，边长为的L的正方形区域ABCD中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从A点以一定的速度沿AB边方向射入磁场，恰好从D点飞出磁场；若带电粒子以原来速度的2倍从AD边的中点P垂直AD射入磁场，从M点飞出磁场（M点未画出）。设粒子从A点运动到D点所用时间为，由P点运动到M点所用时间为（忽略粒子受到的重力），则为（　　）

A．3：1 B．3：2 C．2：1 D．

14．如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度vP垂直于磁场边界，Q的速度vQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则（　　）

A．P和Q的质量之比为1：3 B．P和Q的质量之比为

C．P和Q速度大小之比为 D．P和Q速度大小之比为2：1

15．如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直。一群质量为m、带电荷量为－q（q>0）的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（　　）

A．  B．  C．  D．

二、填空题（共4题）

16．指南针指南的一端是___________极（N或S），磁体间是通过___________发生相互作用的，磁场对运动电荷的作用力叫___________。

17．判断下列图中洛伦兹力的方向

图(1)的洛伦兹力方向是__________；

图(2)的洛伦兹力方向是__________；

18．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_____

19．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了一个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A靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块A相连，请结合下列操作步骤回答问题。

(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-下小物块A，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹均匀，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。

(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，绳与滑轮的摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，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的带电量不变。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)为了测定物块A所带电量q，除倾角、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有___________；

(4)用重力加速度g、磁感应强度B、倾角和所测得的物理量，可得出q的表达式为___________。

三、综合题（共4题）

20．某学习小组为了研究影响带电粒子在磁场中偏转的因素，制作了一个自动控制装置，如图所示，滑片P可在R2上滑动，在以O为圆心，半径为R=10cm的圆形区域内，有一个方向垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.10T．竖直平行放置的两金属板A、K相距为d，连接在电路中，电源电动势E=91V，内阻r=1.0Ω，定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω，S1、S2为A、K板上的两个小孔，且S1、S2跟O在竖直极板的同一直线上，OS2=2R，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D点之间的距离为H．比荷为2.0×105C/kg的离子流由S1进入电场后，通过S2向磁场中心射去，通过磁场后落到荧光屏D上．离子进入电场的初速度、重力、离子之间的作用力均可忽略不计．问：

（1）判断离子的电性，并分段描述离子自S1到荧光屏D的运动情况？

（2）如果离子恰好垂直打在荧光屏上的N点，电压表的示数多大？

（3）电压表的最小示数是多少？要使离子打在荧光屏N点的右侧，可以采取哪些方法？

21．电流是电荷的定向运动，当载流导线处在磁场中时，磁场对导线中运动电荷就产生作用力，这些运动电荷所受磁场力的合力就表现为载流导线在磁场中的受力。试推导安培力和洛伦兹力之间的关系。

22．（变式探究）如图所示，M、N为水平放置的彼此平行的不带电的两块平板，板的长度和板间距离均为d，在两板间有垂直于纸面方向的匀强磁场，在距上板处有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不计重力)，以初速度v0水平射入磁场，若使粒子不能射出磁场，求磁场的方向和磁感应强度B的大小范围．

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．D

2．C

3．B

4．B

5．B

6．C

7．C

8．C

9．D

10．B

11．D

12．B

13．A

14．C

15．A

16．S    磁场    洛仑兹力   

17．水平向右    垂直纸面向外   

18．不做功    洛伦兹力的方向与粒子运动方向垂直   

19．D    物块B的质量m和两物块最终的速度v       

20．（1）所以粒子带正电

离子在两金属板间在电场力作用下做匀加速直线运动

离开电场进入磁场前不受力做匀速直线运动

在磁场中受洛伦兹力与速度垂直做匀速圆周运动

离开磁场后不受力做匀速直线运动，直到打在荧光屏上

（2）30V；（3）10V

21．

设导线中每个带电粒子定向运动的速度都是v，单位体积的粒子数为n，导体横截面积为S，则在时间内通过横截面的粒子数

N=vtSn

若每个粒子带电量为q，则导体中的电流为

这段长为vt的导线所受的安培力

洛伦兹力f和导线受到的安培力F，关系为

每个粒子所受的洛伦兹力f之和应该等于导线受到的安培力F

22．磁场垂直纸面向里时， ＜B＜；磁场垂直纸面向外时，＜B＜

23．