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节洛伦兹力课后测评

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这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修第二册第1章安培力与洛伦兹力第2节洛伦兹力课后测评，共19页。试卷主要包含了2洛伦兹力同步练习，2J等内容，欢迎下载使用。

1．磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是（）
A．a、b两处的磁感应强度大小
B．a、b两处的磁感应强度大小
C．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有FaD．一电荷分别静止在a、b两处均受洛伦兹力，且大小一定有fa2．速度方向相同、动能一样大的电子、质子及α粒子从AD边某点O垂直进入某种场中（甲为匀强电场，乙为匀强磁场），都能从BC边离开场区域。关于它们在场中的运动，不计质子与中子的质量差异。下列说法正确的是（）
A．若为匀强磁场，运动轨迹有两条
B．若为匀强磁场，离开磁场时α粒子动能最大
C．若为匀强电场，离开电场时质子和α粒子动能增加，电子动能减小
D．若为匀强电场，离开电场时这三种粒子的速度偏转角大小都不相等
3．光滑绝缘水平面上垂直穿过两根长直导线，俯视图如图所示，两根导线中通有大小相同，方向相反的电流，电流方向如图所示，水平面上一带电滑块（电性未知）以某一初速沿两导线连线的中垂线入射，运动过程中滑块始终未脱离水平面，下列说法正确的是（）
A．小球将做匀速直线运动
B．小球将先做减速运动后做加速运动
C．小球将向左做曲线运动
D．小球将向右做曲线运动
4．如图所示，一倾角为的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，在其所在的空间存在竖直向上、大小的匀强电场和垂直纸面向外、大小的匀强磁场。现让一质量、电荷量的带负电小滑块从斜面上某点由静止释放，小滑块运动1m后离开斜面。已知cs53°= 0.6，g= 10m/s2，则以下说法正确的是（）
A．离开斜面前小滑块沿斜面做匀加速运动
B．小滑块离开斜面时的速度为1.8 m/s
C．在离开斜面前的过程中小滑块电势能增加了0.8J
D．在离开斜面前的过程中摩擦产生的热量为2.2J
5．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示。若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为（）
A．平行于纸面向下
B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外
D．垂直于纸面向里
6．如图所示，一带负电的粒子垂直进入匀强磁场，下列判断正确的是（）
A．粒子向左偏转
B．粒子向右偏转
C．粒子垂直纸面向里偏转
D．粒子垂直纸面向外偏转
7．物理中电偶极子模型可视为竖直固定的等量异种点电荷，电量大小均为q、间距为2d、如图所示粒子（质量为m，电量为2e，重力不计）从两电荷垂直平分线上某点a开始水平向右运动，轨迹如图中实线所示，，则下列说法中正确的是（）
A．粒子在C点时电势能比A位置时大
B．粒子从A到C过程中速率先增大后减小
C．粒子在C点时加速度大小为
D．要使粒子沿着虚线做匀速直线运动，可以加一垂直纸面向里的匀强磁场物
8．有三束粒子，分别是质子（）、氚核（）和粒子束（），如果它们均以相同的速度垂直射入匀强磁场（磁场方向垂直于纸面向里），能正确表示这三束粒子的运动轨迹的是（）
A．B．
C．D．
9．如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方电子的初速度方向与电流I的方向相同，均平行于纸面水平向左。下列四幅图是描述电子运动轨迹的示意图，正确的是（）
A．B．C．D．
10．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L截面积为S的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位体积导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（）
A．导线中的电流大小为nSqv
B．这段导线受到的安培力大小为nLqvB
C．沿导线方向电场的电场强度大小为vB
D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB
11．奥斯特最早发现，通电导线周围存在着磁场。研究表明，圆弧导线中的电流产生磁场的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零。如图所示，a、b两点在圆心，两导线中的电流强度相等，导线中箭头为电流方向，R和r分别为半径，则（）
A．a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度
B．b处磁感应强度的方向为垂直纸面向外
C．将一个带电量为q的电荷分别静放在a、b两点，放在a点受到的洛伦兹力更大
D．b处的磁感应强度为：，k值与电流强度无关
12．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（）
A．N带正电，M带负电B．M的速率大于N的速率
C．洛伦兹力对M做正功，对N做负功D．M的运行时间小于N的运行时间
13．如图所示，长为L的细绳上端固定在天花板上的O点，下端拴一带正电的小球，将一根细长钉子固定在O点正下方的Q点，当小球从与O点等高的A点静止释放后，细绳摆到竖直方向时被长钉挡住，然后可以绕Q点转动，运动过程中忽略空气阻力的影响，则（）
A．当OQ距离为时小球可以运动到O点，然后自由下落
B．当OQ距离为时，小球怡好绕Q点作完整的四周运动
C．当OQ距离为且在空间加水平向里的磁场时，小球有可能绕Q点作完整的圆周运动
D．当OQ距离为且在空间加竖直向下的匀强电场时，小球将绕Q点作完整的圆周运动
14．如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为0.1kg、带电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力．现对木板施加方向水平向左、大小为0.6N的恒力，g取10m/s2，则（）
A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B．滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动
C．最终木板做加速度为2m/s2的匀加速直线运动，滑块做速度为10m/s的匀速直线运动
D．最终木板做加速度为3m/s2的匀加速直线运动，滑块做速度为10m/s的匀速直线运动
15．图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中方向正确的是（）
A．B．
C．D．
16．空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B。一带电粒子以速度v由P点沿如图所示的竖直向下方向射入磁场，该粒子运动到图中Q点时的速度方向与连线的夹角为120°且速度方向如图中Q点箭头所示，已知P、Q间的距离为d、若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子从P点开始沿竖直方向运动依然能通过Q点，不计粒子重力。求：
（1）该粒子的比荷；
（2）电场强度的大小。
17．如图所示，表面光滑的绝缘平板水平放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于竖直面向里。平板上有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，初始时刻带电粒子静止在绝缘平板上，与绝缘平板左侧边缘的距离为d。在机械外力作用下，绝缘平板以速度v竖直向上做匀速直线运动，一段时间后带电粒子从绝缘平板的左侧飞出。不计带电粒子的重力。
（1）指出带电粒子的电性，并说明理由；
（2）求带电粒子对绝缘平板的最大压力。
18．如图所示，空间中存在垂直于纸面（平面）向里的磁场，在轴上方磁感应强度大小为，在轴下方磁感应强度大小为。一质量为、电荷量为的带电粒子（不计重力）从原点以与轴正方向成角的速度射入磁场，求：
（1）粒子第一次经过轴时，与原点的距离；
（2）粒子再次回到原点时经历的时间。
19．如图所示，在xy平面上，一个以原点O为对称中心、边长为a的正方形区域内存在着匀强磁场。磁场方向垂直于xy平面向里。在原点O处静止着一个放射性原子核，某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核Y。已知正电子从O点射出时沿x轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域。不计重力影响和粒子间的相互作用。
（1）写出衰变方程。
（2）画出反冲核在磁场中运动轨迹的示意图。
（3）求正电子在磁场中做圆周运动的半径R1和离开磁场区域时的横坐标x。
20．如图所示，在xOy平面内x>0、y>0的区域内存在匀强电场，电场强度大小E=100V/m；在x>0、y<3m区域内存在垂直于xOy平面的匀强磁场。现有一带负电的粒子，电荷量q=2×10-7C，质量m=2×10-6kg，从原点O以一定的初动能Ek射出。经过P（4m，3m）时，动能变为初动能的0.2倍，速度方向平行于y轴正方向最后从点M（0，5m）射出，此时动能又变为O点时初动能的0.52倍。粒子的重力不计。
（1）分别写出O、P两点间和O、M两点间的电势差的表达式UOP和UOM；
（2）写出在线段OP上与M点等电势的Q点的坐标；
（3）求粒子从P点运动到M点的时间。
参考答案
1．B
【详解】
AB．由磁感线的疏密可知，，故B正确，A错误；
CD．由于未说明导线方向与磁场方向的关系，故安培力大小无法判断；静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，故CD错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．若为匀强磁场，粒子在磁场中做圆周运动，洛仑兹力提供向心力
，
质子与粒子半径相同，磁场中有两条轨迹，A正确；
B．若为匀强磁场，洛仑兹力永远不做功，三种粒子初动能相等，从磁场中出来时的动能也相等，B错误；
C．若为匀强电场，质子与粒子带正电，轨迹向下偏转，电场力做正功，电子带负电，轨迹向上偏转，电场力也做正功，动能都增加，C错误；
D．若为匀强电场，粒子在电场中的偏转角的正切值为
质子和电子都带一个单位的元电荷，偏转角相同，都小于粒子的偏转角，D错误；
故选A。
3．A
【详解】
根据安培定则，在两直导线连线的垂直平分线上各点的磁感应强度与速度方向平行，故小球不受洛仑兹力，重力和支持力平衡，故合力为零，小球将在水平面内沿速度方向做匀速直线运动；
故选A。
4．D
【详解】
A．小球在下滑过程中受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和摩擦力作用。由于洛伦兹力的大小变化使小球对斜面的弹力减小，从而导致摩擦力减小，故小球做加速度增大的加速运动，所以，选项A错；
B．当洛伦兹力增大至小球与斜面的弹力为0时，小球将离开斜面运动，此时有∶
解得∶小球离开斜面时的速度为3 m/s，所以，选项B错；
C．整个过程中，电场力做正功由
带入数据得小球的电势能减小了0.8J，所以，选项C错；
D．由动能定理得
解得整个过程中摩擦力做功-2.2J，即产生的热量为2.2J，故选项D正确。
故选D。
5．C
【详解】
阴极射线带负电，从阴极射向阳极，若要使射线向上偏转，根据左手定则可知，所加磁场的方向应为垂直于纸面向外。
故选C。
6．D
【详解】
一带负电的粒子垂直进入匀强磁场，根据左手定则，粒子垂直纸面向外偏转。
故选D。
7．C
【详解】
AB．A到C过程电场力做正功，动能增加，电势能减小，故C点电势能比A位置时小，速率一直增加,故AB错误；
C．C点时场强
则加速度
故C正确；
D．根据等量异种电荷的电场分布可知，虚线上电场强度大小是变化的，所以粒子受到的电场力是变化的，要使粒子沿着虚线做匀速直线运动，需要加的磁场不可能是匀强磁场，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得粒子轨道半径
由此可知半径与荷质比成反比，因三束离子中质子的荷质比最大，氚核的最小，故质子的半径最小，氚核的半径最大。
故选C。
9．D
【详解】
由安培定则可知，在直导线的下方的磁场的方向为垂直纸面向外，根据左手定则可以得知电子受到的力向下，电子向下偏转；通电直导线电流产生的磁场是以直导线为中心向四周发散的，离导线越远，电流产生的磁场的磁感应强度越小，由半径公式r=可知，电子的运动的轨迹半径越来越大，故D正确，ABC错误。
故选D。
10．A
【详解】
A．根据电流定义
其中
根据题意
带入化解即可得到I的微观表达式为
故A正确；
B．由安培力公式可得
联立得
故B错误；
C．沿导线方向的电场的电场强度大小为
（U为导线两端的电压）
它的大小不等于vB，只有在速度选择器中的电场强度大小才是vB，且其方向是垂直导线方向，故C错误；
D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力方向是沿导线方向的，而qvB是洛伦兹力，该力的的方向与导线中自由电荷运动方向垂直，二者不相等，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】
AB．圆弧导线中的电流产生磁场的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则a、b两处的磁场是由两段圆弧形电流产生的，有安培定则可知，a中大圆弧和小圆弧在a点的磁场方向相反，且小圆弧产生的磁场强，所以a点的磁场方向垂直纸面向外，b中大圆弧和小圆弧在b点的磁场方向相同，垂直纸面向里，所以b点的磁场大于a点的磁场，故A正确，B错误；
C．静止电荷在磁场中不受洛伦兹力的作用，故C错误；
D．b处的磁感应强度为：，k值与电流强度有关，电流强度越大，k越大，故D错误。
故选A。
12．AB
【详解】
A．由左手定则可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确；
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则
得
在质量与电量相同的情况下，半径大说明其速率大，则知M的速度率大于N的速率，故B正确；
C．洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功，故C错误；
D．粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期的一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。
故选AB。
13．BD
【详解】
A．当OQ距离为L/2时小球向右摆，在到达O点之前就离开圆轨道，不能到达O点，A错误；
B．当OQ距离为3L/5时，小球可以绕Q点作圆周运动到达最高点时速度恰好为由，能够绕Q点作完整的圆周运动，B正确；
C．当在空间加水平向里的磁场时，由于洛伦兹力不做功，小球到达最高点时速度仍为，但最高点除受重力外还有洛伦兹力，所以不能够绕Q点作完整的圆周运动，C错误；
D．在空间加竖直向下的电场时，相当于重力增大为

绕Q点到达最高点时速度仍恰好为临界值
故小球刚好可以作完整的圆周运动，D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
由于动摩擦因数为，静摩擦力能提供的最大加速度为，所以当的恒力作用于木板时，系统一起以
的加速度一起运动；
当滑块获得向左运动的速度以后磁场对其有竖直向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时有
解得，此时摩擦力消失，滑块做匀速直线运动，而木板在恒力作用下做匀加速直线运动
所以AC错误；B、D正确。
故选BD。
15．BD
【详解】
A．根据左手定则可知，该图中洛伦兹力方向向下，选项A错误；
B．根据左手定则可知，该图中洛伦兹力方向向上，选项B正确；
C．根据左手定则可知，该图中洛伦兹力方向垂直纸面向外，选项C错误；
D．根据左手定则可知，该图中洛伦兹力方向垂直纸面向里，选项D正确；
故选BD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）在磁场中，如图
洛伦兹力充当向心力
由几何关系
联立解得比荷
（2）在电场中，粒子做类平抛运动
竖直方向
水平方向
联立解得电场强度
17．（1）带电粒子带正电，因为它从平板左侧飞出，所以它受到的仑兹力方向水平向左，由左手定则可判断它带正电；（2）
【详解】
（1）带电粒子带正电，因为它从平板左侧飞出，所以它受到的仑兹力方向水平向左，由左手定则可判断它带正电；
（2）设带电粒子向运动的加速度为a，则
设它向左运动即将脱离平板时的速度大小为，则
此时，带电粒了对平板的压力最大，设为FN，则竖直方向二力平衡得
解得
18．（1）；（2）
【详解】
（1）带负电的粒子进入轴上方磁场后受洛伦兹力发生偏转，到达轴以后进入轴下方的磁场，在轴下方的磁场中受洛伦兹力发生偏转，如图所示
粒子在轴上方运动的轨迹为，根据
解得
由几何关系可得
即粒子第一次经过轴时，与原点的距离为
（2）由几何关系可得，粒子在轴上方运动时轨迹圆弧所对的圆心角均为
在轴下方运动时轨迹圆弧所对的圆心角为
则粒子再次回到原点时经历的时间为
19．（1）；（2）；（3），x=
【详解】
(1)
(2)
(3)由于该核衰变的过程满足动量守恒定律，因此可知正电子和反冲核的动量大小相等，方向相反；它们在磁场中做圆周运动时满足
可知做圆周运动的半径
因此正电子的半径R1与反冲核的半径 R2满足
由反冲核刚好不会离开磁场区域可知
因此
正电子离开磁场时的横坐标
20．（1），；（2）（2.4m，1.8m）；（3）1s
【详解】
（1）由于洛伦兹力不做功，粒子从O点到P点和从P点到M点的过程中，电场力做功分别为-0.8Ek和-0.48Ek，由电场力的功和动能定理有O、P点电势差为
OM点的电势差为
（2）因OP长为5m，则沿OP方向电势每米下降，故
=3m
设OP与x轴的夹角为α，则
，
故Q点的坐标
（3）由kMQ·kOP=-1，可知MQ⊥OP。故电场方向与等势线MQ垂直，即电场方向沿OP方向。对电场进行分解，得
Ex=Ecsα=100×V/m=80 V/m
粒子由P点运动到M点水平方向受到qEx的作用，粒子做初速度为零的匀加速直线运动，则
得
t=1s