物理3 洛伦兹力课时作业

1.3洛伦兹力同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是

A．安培力与洛伦兹力的本质都是磁场对运动电荷的作用力

B．安培力与洛伦兹力都永远不做功

C．安培力的方向不一定垂直于电流方向，但一定垂直与磁场方向

D．洛伦兹力的方向与正粒子的运动方向相同，与负粒子的运动方向相反

2．如图所示，在正方形区域abcd内有一垂直纸面向里的匀强磁场，一束电子以大小不同的速率沿ac从a点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是(　　)

A．入射速度越大的粒子，其运动时间越长

B．运动时间越长的粒子，其运动轨迹越长

C．从ad边出射的粒子的运动时间都相等

D．从cd边出射的粒子的运动时间都相等

3．物理学家有时用通电软导线模拟粒子在磁场中的运动轨迹。如图所示，ab、cd两平行直线为匀强磁场的理想边界，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，一轻质软导线一端固定于O点，另一端悬挂一重物。当软导线通以电流I时，重物使软导线中产生张力FT，软导线形成一段圆弧，导线OP与圆弧相切于P点（导线与ab的交点）。撤去软导线，通过P点沿原来OP方向射入速度为v的带电粒子，粒子将沿同一圆弧运动。则导线中的电流方向及带电粒子的比荷分别为（　　）

A．顺时针， B．逆时针，

C．顺时针， D．逆时针，

4．一质子（）和粒子（）以相同的初动能垂直射入同一匀强磁场（不计粒子重力），则这两个粒子做圆周运动半径之比为：

A．1：1 B．1：2 C．1：4 D．1：8

5．下列关于磁感线的说法中正确的是（　　）

A．在同一磁场中，磁感线越密的地方，磁感应强度越大

B．磁感线有的是闭合的，有的是不闭合的

C．磁场中某点的磁感线的方向与正电荷在该点受力方向相同

D．磁感线有可能在磁场中某处相交

6．如图所示，为带电粒子在匀强磁场中所受洛仑兹力作用的方向与磁场方向和粒子运动方向的关系示意图，其中正确的是（       ）

A． B． 

C． D．

7．不计重力的两个带电粒子1和2经小孔S垂直磁场边界，且垂直磁场方向进入匀强磁场，在磁场中的轨迹如图所示．分别用v1与v2，t1与t2，与表示它们的速率、在磁场中运动的时间及比荷，则下列说法正确的是

A．若＜，则v1＞v2

B．若v1＝v2，则＜

C．若＜，则t1＜t2

D．若t1＝t2，则＞

8．如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，是圆的一条直径。一带正电的粒子从点射入磁场，速度大小为，方向与成角时恰好从点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为。若仅将速度大小改为，则粒子在磁场中运动的时间为（不计带电粒子所受重力）（       ）

A． B． C． D．

9．如图所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线，要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，下列措施可采用的是（　　）

A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向

B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向

C．加一磁场，磁场方向沿x轴正方向

D．加一磁场，磁场方向沿y轴负方向

10．将静止在P点的原子核置于匀强磁场中（匀强磁场的方向图中未画出），能发生α衰变或β衰变，衰变后沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，得到轨迹圆弧AP和轨迹圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RAP与RPB之比为44:1，则

A．发生了α衰变，磁场垂直纸面向外，原核电荷数为90

B．发生了α衰变，磁场垂直纸面向里，原核电荷数为86

C．发生了β衰变，磁场垂直纸面向里，原核电荷数为45

D．发生了β衰变，磁场垂直纸面向外，原核电荷数为43

11．下列各图中，正确标明了带电粒子所受洛伦兹力F方向的是

A． B． C． D．

12．在匀强磁场中，一个带电粒子只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中，则（ ）

A．粒子的速率加倍，轨迹半径减半

B．粒子的速率加倍，周期减半

C．粒子的速率减半，轨道半径减半

D．粒子的速率不变，周期减半

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．磁场对通电导线作用力的方向就是该处的磁场方向

B．通电导线所处位置的磁感应强度等于导线所受的安培力与导线中的电流强度和导线长度乘积的比值

C．运动电荷只受洛伦兹力作用时，必做匀速圆周运动

D．运动电荷只受洛伦兹力作用时，其动能不变

14．一质量为m、电荷量为q的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动，其效果相当于一环形电流，则此环形电流为多大（ ）

A． B． C． D．

15．如图所示，在半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向里，PQ为磁场圆的一直径．比荷相同不计重力的负离子a和b以相同速率，由P点在纸平面内分别与PQ夹和沿PQ射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（ ）

A．离子射出磁场时动能一定相等

B．离子射出磁场时速度一定不同

C．如果离子a从Q点射出磁场，则离子b在磁场中的运动半径为R

D．如果离子b射出磁场时偏转角为900, 则离子a和b在磁场中的运动时间比为4:3

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．把放射源铀放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，在射线经过的空间施加如图所示的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．发现射线分裂成三束，已知放射源放出的射线有α、β、γ三种．则乙是______射线，丙是________射线．

18．如图所示，边长为L的一正方形内具有磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场。在A、B、C、D四点处都开小孔，不同速度的电子从A孔入射后在B、C、D孔都有电子出射，图中α=30°，则出射电子的速率比vB：vC：vD为__________，这些电子在磁场中运动的时间比tB：tC：tD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．在EF为边界的空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．如图所示，纸面内有E、F、G三点，∠GEF=30°，∠EFG=135°先使带有电荷量为q（q>0）的点电荷a在纸面内垂直于EF从F点射入，其轨迹经过G点；再使另一个带有同样电荷量的点电荷b在纸面内与EF成一定角度从E点射入，其轨迹也经过G点，两点电荷从射出到经过G点所用的时间相同，且经过G点时的速度方向也相同．已知点电荷a的质量为m，轨道半径为R，不计重力，求：

(1)点电荷a从射出到经过G点所用的时间；

(2)求电荷b的质量mb；

(3)点电荷b的速度大小．

21．如图所示，边长为L、相等的正方形区间内有匀强电场和匀强磁场，同种带电粒子（不计重力）分别从A点沿AD方向以速度v0射入，从C点离开，求

（1）带电粒子在电场和磁场中运动的时间t1和t2之比

（2）E/B？

22．如图，在以O为圆心、半径R=10cm的圆形区域内，有一个方向垂直于纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度B=0.1T。两金属极板A、K竖直平行放置，A、K间的电压U=900V，S1、S2为A、K板上的两个小孔，且S1、S2和O处于垂直于极板的同一水平线上，在O点下方距离O点H=3R处有一块足够长的荧光屏D放置在水平面内。比荷为2.0×106C/kg的离子流由S1进入电场，之后沿S2、O连线离开电场并在随后射入磁场，通过磁场后落到荧光屏上。离子进入电场的初速度、离子的重力、离子之间的相互作用力均可忽略不计。

(1)指出离子的电性。

(2)求离子到达荧光屏时的位置与P点的距离。（P点在荧光屏上处于O点的正下方）

23．如图所示，边长为L的等边三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，d、e分别为、边的中点，a点左侧有两平行正对极板（两极板间有恒定电压）两极板中心分别开有小孔O、，且O、、a、b在同一直线上。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，若粒子自孔O由静止释放，恰好从e点飞出磁场，不计粒子所受重力。

（1）求两极板间的电压U；

（2）若粒子恰好从d点飞出磁场，求粒子从孔O进入平行极板时的初动能。

参考答案：

1．A

2．C

3．A

4．A

5．A

6．D

7．B

8．C

9．B

10．D

11．D

12．D

13．D

14．A

15．D

16．     S     磁场     洛仑兹力

17． α

18．         

19．     间距相等（或均匀）     D     BD    

20．(2)

21．（1） （2）2v0

22．(1)正电；(2)30cm

23．（1）；（2）