粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 洛伦兹力课后作业题

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．如图所示，离子源S到直线MN的距离为L，整个空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直S和MN所在的平面向里。离子源S一次性沿平面向各个方向均匀地射出大量速度大小相同的正离子，MN上有离子经过的区域长为。已知离子的比荷为k，不计离子的重力及离子间的相互作用力，则离子的速度大小为（　　）

A． B． C． D．

2．如图所示，在半径为R的圆柱形区域内有匀强磁场．一个电子以 速度v0从M点沿半径方向射入该磁场，从N点射出，速度方向偏转了60°.则电子从M到N运行的时间是(　        )

A．

B．

C．

D．

3．下列说法正确的是（　　）

A．一运动电荷在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零

B．电场强度的方向就是放入电场中电荷所受电场力的方向，且其大小

C．由知，通电直导线垂直于磁场方向放置，B与通电直导线所受的安培力F成正比，与通电导线I、L的乘积成反比

D．洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷运动方向垂直。

4．关于电场和磁场，下列说法正确的是：（     ）

A．电场是假想的，并不是客观存在的物质

B．描述磁场的磁感线是客观存在的，且磁场中的任何两条磁感线不相交．

C．电场中某处场强的方向就是放入该处试探电荷所受电场力的方向

D．磁场对在它其中运动的电荷可能没有力的作用．

5．如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互影响．下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中．哪个图是正确的？（   ）

A． B．

C． D．

6．如图所示，在xOy平面坐标系的第二象限内存在着垂直于坐标平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一质量为m、带电量为的粒子从（，0）点以初速度射入第二象限，初速度的方向与x轴正方向成角，经过一段时间后，粒子垂直于y轴进入第一象限，不计粒子重力，则粒子的初速度为（　　）

A． B． C． D．

7．如图，横截面是圆的匀强磁场区域（纸面），其半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为－q（q>0）、质量为m的粒子自P点沿与直径PQ成30°角的方向射入圆形磁场区域，粒子射出磁场时的运动方向与直径PQ垂直，不计粒子的重力，则粒子的速率和在磁场中运动的时间分别为（　　）

A．，

B．，

C．，

D．，

8．以下说法中正确的是

A．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行

B．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力对粒子做正功

C．磁感线可以形象地描述各点的磁场强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致

D．放置在磁场中1m长的导线，通过1安的电流，受到的安培力为1N时，该处磁感应强度就是1T

9．如图所示，一束不计重力的带电粒子沿水平方向向左飞入圆形匀强磁场区域后发生偏转，都恰好能从磁场区域的最下端P孔飞出磁场，则这些粒子

A．运动速率相同

B．运动半径相同

C．荷质比相同

D．从P孔射出时的速度方向相同

10．如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面方向的匀强磁场，圆心为O，P为磁场边界上的一点。带电粒子a、b从P点沿PO方向射入匀强磁场，经过一段时间，粒子a从边界上的M点射出磁场，粒子b从边界上的N点射出磁场。不计重力及带电粒子间的相互作用，若∠POM=120°，∠PON=60°，下列说法正确的是（　　）

A．若粒子a、b比荷相同，它们的速率之比为1：3

B．若粒子a、b的速率相同，它们的比荷之比为3：1

C．若粒子a、b比荷相同，它们在磁场中的运动时间之比为1：2

D．若粒子a、b的速率相同，它们在磁场中的运动时间之比为2：1

11．如图所示，纸面内半径为R、圆心为O的圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，纸面内的线段PA与圆形区域相切于A点，．若P点处有一粒子源沿PA方向射出不同速率的带正电粒子（质量为m，电荷量为q，不计重力），则能射入圆形区域内部的粒子的速率可能为

A．

B．

C．

D．

12．如图所示，带有正电荷的A粒子和B粒子同时以同样大小的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点分别以30°和60°(与边界的夹角)射入磁场，又恰好都不从另一边界飞出，则下列说法中正确

的是(　　)

A．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为

B．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为

C．A、B两粒子的之比是

D．A、B两粒子的之比是

13．如图所示，在边长ab=L，bc=L的矩形区域内存在着垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O处有一粒子源，可以垂直磁场向区域内各方向发射速度大小相等的同种带电粒子，若沿Od方向射入的粒子从磁场边界cd离开磁场，该粒子在磁场中运动的时间为t0，圆周运动半径为L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）

A．粒子带正电

B．粒子的比荷为

C．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4t0

D．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为5t0

14．如图，有一个带有小缺口的绝缘圆环内存在垂直纸面向外的匀强磁场，圆环绕圆心逆时针转动。一带正电的粒子从小缺口沿直径方向进入圆环内部，且与圆环没有发生碰撞，最后从小缺口处离开磁场区域。已知粒子的比荷为k，磁场的磁感应强度大小为B，圆环的半径为R，粒子进入磁场时的速度为，不计粒子的重力。则圆环旋转的的角速度可能为（　　）

A．2kB B．3kB C．5kB D．7kB

15．如图所示，在直角三角形abc区域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（     ）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场励磁线中的偏转。不加磁场时，电子束的运动轨迹是一条直线，加上磁场时，电子束的运动轨迹是圆；如果保持出射电子的速度不变，减小磁场的磁感应强度，轨迹圆半径__________（填“减小”、“不变”或“增大”），如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度轨迹圆半径__________（填“减小”、“不变”或“增大”）。

17．如图所示，一束带负电粒子自下而上进入一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向向___________，进入磁场后，该粒子的动能_____________（填“增加”、“减少”或“不变”）

18．如图所示直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷量为e），它们从磁场中射出时相距___________；射出的时间差是__________

19．如图，一电子束在阴极射线管中从右向左运动，手拿条形磁铁上端，让条形磁铁的下端靠近阴极射线管，电子束发生向下偏转，则图中条形磁铁的下端是________极(填“N”或“S”)。若将条形磁铁拿开，加一竖直方向的匀强电场，仍使电子束向下偏转，则匀强电场的方向竖直向_________(填“上”或“下”)。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，在直角坐标系的第一象限内有一条虚线边界，上各点坐标满足，在与y轴之间存在着水平向右的匀强电场。原点O处有一粒子源，可沿y轴正方向连续不断地发射带正电的同种粒子，粒子速度大小为，质量为m，不计粒子重力。求：

（1）粒子从边界射出时速度方向与x轴正方向的夹角；

（2）如果将匀强电场换成垂直于平面向外的匀强磁场，且粒子从边界射出时的位置与在匀强电场中射出时的位置相同，求电场强度E与磁感应强度B之比。

21．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限的空间内存在沿y轴负方向、电场强度E=200V/m的匀强电场，第二象限的空间内存在垂直纸面向里、磁感应强度B=0.125T的匀强磁场。质量均为m=4.0×10-15kg、电荷量均为q=+2.0×10-9C的两带电粒子a、b先后以v0=5.0×103m/s的速率，从y轴上P点沿x轴正、负方向射出，PO之间的距离h=8.0×10-2m，经过一段时间后，两粒子先后通过x轴。若两粒子之间的相互作用、所受重力以及空气阻力均可忽略不计，求：

(1)粒子a在电场中运动的时间t1；

(2)粒子b在磁场中运动的半径Rb；

(3)a、b两粒子通过x轴时，它们的动能之比；

(4)粒子b从P点到通过x轴所用时间t2；

(5)a、b两粒子通过x轴时，它们的速度方向之间的夹角θ。

22．电视机的显像管中电子束的偏转是应用磁偏转技术实现的．如左图所示为显像管的原理示意图．显像管中有一个电子枪，工作时阴极发射的电子（速度很小，可视为零）经过加速电场加速后，穿过以O点为圆心、半径为r的圆形磁场区域（磁场方向垂直于纸面），撞击到荧光屏上使荧光屏发光．

已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场的电压为U，在没有磁场时电子束通过O点打在荧光屏正中央的M点，OM间距离为S．电子所受的重力、电子间的相互作用力均可忽略不计，也不考虑磁场变化所激发的电场对电子束的作用．由于电子经过加速电场后速度很大，同一电子在穿过磁场的过程中可认为磁场不变．

(1)求电子束经偏转磁场后打到荧光屏上时的速率；

(2)若磁感应强度B随时间变化关系如下图所示，其中 ，求电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度．

(3)若其它条件不变，只撤去磁场，利用电场使电子束发生偏转．把正弦交变电压加在一对水平放置的矩形平行板电极上，板间区域有边界理想的匀强电场．电场中心仍位于O点，电场方向垂直于OM．为了使电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度与（2）中相同，问：极板间正弦交变电压的最大值Um、极板长度L、极板间距离d之间需要满足什么关系？（由于电子的速度很大，交变电压周期较大，同一电子穿过电场的过程可认为电场没有变化，是稳定的匀强电场）

23．画出如图中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向．

参考答案：

1．B

2．D

3．D

4．D

5．A

6．B

7．B

8．C

9．B

10．C

11．D

12．D

13．A

14．C

15．B

16．     增大     增大

17．     里     不变

18．         

19．          上

20．（1）30°；（2）

21．(1)4.0×10-5s；(2)0.08m；(3)41:25；(4)2.5×10-5s；(5)

22．(1) (2) (3),

23．