高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 洛伦兹力一课一练

1.3洛伦兹力同步练习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，一带正电的运动电荷刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向正确的是

A．垂直纸面向里 B．平行纸面向上 C．垂直纸面向外 D．平行纸面向下

2．试判断下列图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是（　　）

A． B． C． D．

3．以下说法正确的是

A．电荷处于磁场中一定受到洛仑兹力 B．运动电荷在磁场中一定受到洛仑兹力

C．洛仑兹力对运动电荷一定不做功 D．洛仑兹力可以改变运动电荷的速度大小

4．空间中存在着竖直向下的匀强磁场，如图所示，一带正电粒子(不计重力)垂直于磁场方向以初速度v射入磁场后，运动轨迹将(　　)

A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸面内偏转 D．向纸面外偏转

5．在光滑绝缘水平面上，用绝缘细线拉着一带负电的小球，在水平面内绕竖直方向的轴做逆时针方向的匀速圆周运动，整个空间存在竖直向下的匀强磁场，俯视图如图所示．若小球运动到点时细线突然断开，则小球此后

A．仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小

B．仍保持原来的速度大小，做匀速直线运动

C．做顺时针方向的曲线运动，但不是圆周运动

D．做顺时针方向的匀速圆周运动，半径可能不变

6．如图所示，顶角A为120°的等腰三角形ABC内部有匀速磁场，磁场垂直三角形所在平面，如图所示，一对正负电子由底边BC中点沿垂直于底边的方向射入磁场中，正电子恰能从底边BC射出，负电子恰好垂直打到AC边，不计两电子间的相互作用力和重力，正负电子的速率之比为（　　）

A．1：3

B．1：2

C．3：1

D．1：1

7．如图所示，在直角坐标xOy平面内，有一半径为R的圆形匀强磁场区域（含边界），磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，边界与x轴、y轴分别相切于a、b两点，ac为直径，d点为圆弧bc的中点。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点以某一初速度沿平行于x轴正方向进入磁场区域，则从a点垂直于x轴离开磁场；粒子从d点以相同初速度沿x轴正方向平行于x轴进入磁场区域，从a点离开磁场，不计粒子重力。则（　　）

A．该粒子带正电荷

B．到达a点时，粒子的速率为

C．粒子在磁场中运动的时间为

D．粒子离开磁场时速度方向与x轴负方向的夹角为22.5°

8．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子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（　　）

A．a粒子速率最大，在磁场中运动时间最长

B．c粒子速率最大，在磁场中运动时间最短

C．a粒子速率最小，在磁场中运动时间最短

D．c粒子速率最大，在磁场中运动时间最长

9．在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场的方向竖直向下，其俯视图如图，若小球运动到A点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法不可能的是　　

A．小球做逆时针匀速圆周运动，半径不变

B．小球做逆时针匀速圆周运动，半径减小

C．小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变

D．小球做顺时针匀速圆周运动，半径减小

10．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正负离子（不计重力），从点O 以相同的速率先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正负离子在磁场中（　　）

A．运动时间相同

B．运动轨道的半径不相同

C．重新回到边界时速度的大小相同和方向不相同

D．重新回到边界的位置与O 点距离相等

11．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，P、Q为直径的两端，带正电的甲粒子与带负电的乙粒子分别从P、Q两点以相同的速率射入磁场，甲粒子速度沿直径方向，乙粒子速度方向与P、Q连线夹角为30°，两粒子都到达磁场边界上的M点，OQ 与OM的夹角为60°，则（　　）

A．甲、乙两粒子的比荷之比为

B．甲、乙两粒子的比荷之比为

C．甲、乙两粒子的运动时间之比为

D．甲、乙两粒子的运动时间之比为

12．比荷为的电子以速度沿AD边射入以等边三角形为边界的匀强磁场区域中，等边三角形的边长为a，如图所示。为使电子从DC边穿出磁场，磁感应强度的取值范围为（　　）

A． B． C． D．

13．四根通电长直导线垂直于纸面放置，它们在圆上的位置刚好把圆四等分，导线上通有大小相等的电流，电流方向如图所示。现有一束电子（不计重力）从圆心O沿着垂直于纸面向里的方向运动，则电子束将会（　　）

A．向上偏转 B．向下偏转 C．向左偏转 D．向右偏转

14．如图所示，电子枪接入电路后发射电子，其正下方水平直导线内通有向右的电流，则（　　）

A．电子束从B射向A

B．电子束向上偏转，速率保持不变

C．电子束向上偏转，速率越来越小

D．电子束向下偏转，速率越来越大

15．如图所示磁场区域的边界为圆形，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。带电粒子从a点以初速度v0正对磁场中心O进入磁场，从b点离开磁场时速度方向偏转了。若同样的粒子从a点以大于v0的速度沿原方向进入磁场，从c点（图中未画出）离开磁场，粒子在磁场中运动的时间为t，速度方向偏转的角度为，不计粒子重力。正确的是（　　）

A．粒子带正电荷

B．c点在b点左方

C．

D．<

二、填空题（共4题）

16．下列图中洛伦兹力的方向向右(      )

17．地球的地磁南极在地理__________极附近；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，当把通电的阴极射线管放在蹄形磁铁的两极间时，可以观察到电子束径迹__________曲（选填“弯”或“不弯曲”），是由于__________（选填“洛伦兹力”或“安培力”）作用引起。

18．如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界）垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，两圆的半径分别为R和3R，圆心为O。质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子从大圆边缘的P点沿半径PO方向以不同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计；

（1）若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间t1=_______；

（2）若粒子能进入小圆内部区域，粒子在磁场中运动的速度v2 >________

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）

20．一边长为a的正三角形ADC区域中有垂直该三角形平面向里的匀强磁场，在DC边的正下方有一系列质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，以垂直于DC边的方向射入正三角形区域。已知所有粒子的速度均相同，经过一段时间后，所有的粒子都能离开磁场，其中垂直AD边离开磁场的粒子在磁场中运动的时间为t0。假设粒子的重力和粒子间的相互作用力可忽略。

（1）求该区域中磁感应强度B的大小。

（2）为了能有粒子从DC边离开磁场，则粒子射入磁场的最大速度为多大？

（3）若粒子以（2）中的最大速度进入磁场，则粒子从正三角形边界AC、AD边射出的区域长度为多大？

21．居里夫人是世界上最伟大的科学家之一，在放射性的研究方面取得了卓越的成就。若某次研究射线的实验中，将放射源放在一个半径为的圆柱形容器中心轴线上A处，如图所示，放射源产生不同速率的同种粒子，沿AO方向从小孔O射出，进入一个圆心在A处磁感应强度大小为B的环形匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，容器内无磁场。设其中有一粒子速度为，在磁场中运动的半径为，不计粒子重力和粒子间的相互作用。

（1）求该粒子的比荷；

（2）若圆形有界磁场的半径为，且从O处射出的所有粒子都不能出磁场，求粒子射出速度的最大值；

（3）若速度为v0的粒子与圆柱形容器碰撞时不损失能量，且粒子电量不变，则从O处射出的粒子再回到O处所经历的时间。

22．如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为-q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g。小球从静止开始滑下，求小球运动到最大速度的过程中合外力的冲量。

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．A

2．D

3．C

4．D

5．D

6．A

7．C

8．B

9．B

10．D

11．C

12．B

13．C

14．B

15．D

16．正确

17．     北     弯曲     洛伦兹力

18．         

19．     间距相等（或均匀）     D     BD    

20．（1）；（2）；（3），

21．（1）；（2）；（3）

22．，方向向下

23．