高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1章 安培力与洛伦兹力第2节 洛伦兹力课时作业

1.2洛伦兹力同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面向外的是（　　）

A． B．

C． D．

2．如图所示是用阴极射线管演示电子在磁场中受洛仑兹力的实验装置，图上管中虚虚线是电子的运动轨迹，那么下列相关说法中正确的有（   ）

A．阴极射线管的A端应接正极 B．C端是蹄形磁铁的N极

C．无法确定磁极C的极性 D．洛仑兹力对电子做正功

3．下面说法正确的是　　

A．非静电力做功越多电动势越大

B．奥斯特发现了电流可以产生磁场

C．静止的电荷一定不受洛仑兹力

D．电源两端电压与电源电动势总是相等

4．如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面且指向纸外.有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子．则（        ）

A．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管

B．只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管

C．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管

D．只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管

5．下列说法中正确的是（　　）

A．电容、磁感应强度都用到了比值定义法

B．奥斯特提出了电场的概念，并引入电场线来形象地描述电场

C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，但所受洛伦兹力不一定与该处磁场方向垂直

D．通电导线在磁场中受到的安培力越大，该处磁场的磁感应强度就越强

6．如图所示，是三个从O点同时发出的正、负电子的运动轨迹，匀强磁场的方向垂直纸面向里，可以判定（　　）

A．a、b是负电子，c是正电子，a、b、c同时回到O点

B．a、b是负电子，c是正电子，a首先回到O点

C．a、b是负电子，c是正电子，b首先回到O点

D．a、b是正电子，c是负电子，a、b、c同时回到O点

7．如图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是

A．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱

B．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，南北两极最弱

C．地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同

D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用

8．下面甲图是示波器的结构示意图，乙图是电视机显像管的结构示意图，二者相同的部分是电子枪（给电子加速形成电子束）和荧光屏（电子打在上面形成亮斑）；不同的是使电子束发生偏转的部分：分别是匀强电场（偏转电极）和匀强磁场（偏转线圈），即示波器是电场偏转，显像管是磁场偏转。设某次电子束从电子枪射出后分别打在甲、乙两图中的P点，则在此过程中，下列说法错误的是（　　）

A．甲图中电子动能发生了变化，乙图中电子的动能没有变化

B．甲图中电子动能发生了变化，乙图中电子的动能也发生了变化

C．甲图中电子的速度发生了变化，乙图中电子的速度也发生了变化

D．以上两种装置都体现了场对运动电荷的控制

9．如图所示，足够长的竖直粗糙绝缘管处于方向彼此垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，电场E和磁场B的方向如图，一个带正电的小球从静止开始沿管下滑，则在下滑过程中小球的加速度a和时间t的关系图象正确的是（ ）

A． B． C． D．

10．如下四幅图表示运动电荷或通电直导线分别在匀强磁场中的受力方向，其中正确的是（     ）

A． B．

C． D．

11．如图所示，将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以大小相同的速度喷入云雾室里，观察到有两个粒子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反。已知云雾室中匀强磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是（　　）

A．粒子①受到的洛伦兹力可能指向右侧 B．粒子②一定带正电

C．粒子①和②的质量一定相等 D．粒子①和②的电荷量一定相等

12．如图所示，三根相互平行的固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为的正方形的四个点上，与中的电流均为，方向均垂直于纸面向外，中的电流为，方向垂直纸面向里（已知电流为的长直导线产生的磁场中，距导线处的磁感应强度，其中为常数）。某时刻有一质子（电量为）正好沿与轴正方向成45°斜向上经过原点，速度大小为，则质子此时所受磁场力为（　　）

A．方向垂直纸面向里，大小为

B．方向垂直纸面向外，大小为

C．方向垂直纸面向里，大小为

D．方向垂直纸面向外，大小为

13．如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为L，电流均为I，方向垂直纸面向里．已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度，其中k为常量。某时刻有一电荷量为q的带正电粒子经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，该粒子此时所受磁场力为（　　）

A．方向垂直纸面向外，大小为

B．方向指向x轴正方向，大小为

C．方向垂直纸面向外，大小为

D．方向指向x轴正方向，大小为

14．如图所示，MN的右侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，MN右侧到MN的距离为L的O处有一个粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力及粒子间的相互作用），速度均为，则粒子在磁场中运动的最短时间为（　　）

A． B． C． D．

15．如图所示，两个不计重力的带电粒子M和N，同时由小孔S垂直进入有界匀强磁场中，又同时飞出磁场，其运动轨迹如图中虚线所示。忽略两粒子间的相互影响，下列表述正确的是（　　）

A．M带正电荷，N带负电荷

B．M在磁场中的运动周期大于N在磁场中的运动周期

C．M的比荷等于N的比荷

D．M的速率小于N的速率

二、填空题（共4题）

16．一质量为9.0×10-31kg，电量大小为1.6×10-19C的电子以1.0×107m/s的速度沿垂直于磁场的方向进入磁感应强度大小为0.625T的匀强磁场中，则电子做匀速圆周运动的轨迹半径大小为____________m，周期为____________s．(计算结果保留两位有效数字)

17．如图所示，为矩形匀强磁场区域，分别为，，带电粒子以速度v从a点沿方向射入磁场，恰好从c点射出磁场。求

这个带电粒子运动的半径为________；

通过磁场所用的时间为__________。

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．如图所示，阴极射线管（A为其阴极）放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A、B两极分别接直流高压电源的_________和___________。此时，荧光屏上的电子束运动轨迹___________偏转（填“向上”“向下”或“不”）。通过该实验我们能得出什么结论？___________

三、综合题（共4题）

20．如图所示，以MN为界的两匀强磁场，磁感应强度B1=2B2，方向垂直纸面向里，现有一质量为m、带电量为q的正粒子，从O点沿图示方向进入B1中。

（1）试画出此粒子的运动轨迹；

（2）求经过多长时间粒子重新回到O点？

21．安培力是洛伦兹力的宏观表现，假设一横截面积为S，长度为L的固定的通电直导线，垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的带电量q，电荷定向移动的速率为v。请由安培力公式推导出洛伦兹力公式。

22．如图所示，质量为m、电荷量为+q的粒子从A（0，2l）点以初速度v0沿x轴正方向射出，为使其打在x轴上的C（2l，0）点，可在整个空间施加电场或磁场。不计粒子所受重力。

(1)若仅施加一平行于y轴的匀强电场，求该电场场强E的大小和方向；

(2)若仅施加一垂直于xOy平面的匀强磁场，求该磁场磁感应频度B的大小和方向。

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．C

2．B

3．B

4．C

5．A

6．A

7．B

8．B

9．D

10．D

11．B

12．B

13．A

14．B

15．C

16．     ；     ；

17．         

18．         

19．     负极     正极     向下     磁场对运动电荷有力的作用

20．

（1）设粒子的运动半径为r，根据牛顿第二定律有

解得

所以粒子在B1和B2中的运动半径之比为

根据左手定则可知粒子在B1、B2中均沿逆时针方向运动，作出粒子的运动轨迹如图所示。

（2）粒子在磁场中运动的周期为

粒子在B1、B2中运动的时间分别为

粒子重新回到O点所经历的时间为

21．f洛=qvB

22．(1) ；方向沿y轴负方向；(2) ；垂直于xOy平面向外

23．