高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册1.2 洛伦兹力课堂检测

这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册1.2 洛伦兹力课堂检测，共14页。试卷主要包含了如图所示，在以原点为圆心，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．如图所示，在竖直平面内有一个半径为R的圆，O为圆心，AB．CD分别为圆的水平直径和竖直直径，在圆内有与该圆所在竖直面垂直的匀强磁场（图中未画出），PP'是与AB平行的一条弦。在圆的左边放置一能够发射某种带电粒子的发射装置，若该装置从A点沿AB方向射出一个速度为v的带电粒子（不计重力），并恰好从D点沿CD方向离开磁场。如果让该装置从P点沿PP'方向射出一个速度也为v的同种带电粒子，该带电粒子从P点进入磁场区域后，关于该粒子离开磁场的位置，下列说法正确的是（ ）
A．该粒子从D点左侧附近某点离开磁场B．该粒子仍从D点离开磁场
C．该粒子从D点右侧附近某点离开磁场D．该粒子从B点离开磁场
2．四根等长的导线固定在正方体的四条沿x轴方向的棱上，并通以等大的电流，方向如图所示。正方体的中心O处有一粒子源在不断地沿x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向为（ ）
A. 沿y轴负方向B. 沿y轴正方向
C. 沿z轴正方向D. 沿z轴负方向
3．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块，a．b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a．b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段 （ ）
A. a．b一起运动的加速度不变
B. a．b一起运动的加速度增大
C. a．b物块间的摩擦力减小
D. a．b物块间的摩擦力增大
4．如图所示，在以原点为圆心．半径为的圆形区域内，存在磁感应强度大小为方向垂直于纸面向里的匀强磁场，．．为磁场边界上的点，．为边界与坐标轴的交点，连线与轴负方向成45°。一带负电粒子从点以速度沿方向射入磁场，恰好从点飞出，粒子在磁场中运动的时间为（ ）
A. B. C. D.
5．在匀强磁场B中一带电粒子做匀速圆周运动半周后又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中，B的方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子速率加倍，周期减半
B. 粒子的半径加倍，周期加倍
C. 粒子的半径减半，周期减半
D. 粒子在磁感应强度为2B的匀强磁场中仍沿逆时针方向运动
6．如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场。其中穿过a点的粒子的速率v1与MN垂直；穿过b点的粒子的速率v2与MN成60°角，设两粒子从S点到a．b两点所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为（粒子的重力不计）（ ）
A. 1∶3B. 4∶3C. 1∶1D. 3∶2
7．如图所示，三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置，分别处在真空．匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点由静止开始沿轨道运动，P．M．N分别为轨道的最低点，如图所示，则下列有关判断正确的是( )
A. 小球第一次到达轨道最低点的速度关系vp＝vMB. 小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FP＝FM>FN
C. 小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系tP=tMD. 三个小球到达轨道右端的高度都不相同，但都能回到原来的出发点位置
8．半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直磁场方向朝着O点射入磁场中，并从B点射出，，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（ ）
A. B. C. D.
9．如图所示，现有包含和两种同位素氩离子，它们经同一个加速电场（未画出）从静止状态加速后，垂直左边界进入一个等边三角区域的匀强磁场。已知同位素在出磁场时也垂直于磁场另一个边界，轨迹如图中曲线所示。设同位素和质量分别是和，则和射出磁场后速度之间的夹角为（当很小时，）（ ）
A．B．
C．D．
10．下列说法正确的是（ ）
A. 点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同
B. 电场中某点的场强为零，则试探电荷在该点的电势能一定为零
C. 地球周围的地磁场是一种客观存在的物质
D. 运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
11．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m．电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（ ）
A．B．C．D．
12．如图所示，和为两平行的虚线，上方和下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，．两点都在上。带电粒子从点以初速度与成30°角斜向右上射出，经过偏转后正好过点，经过点时速度方向也斜向上。不计重力，下列说法中正确的是（ ）
A．此粒子一定带正电荷
B．带电粒子经过点与经过点时速度方向不同
C．若将带电粒子在点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过点
D．若将带电粒子在点以初速度与成60°角斜向右上射出，它将不能再经过点
13．如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A. ∶2B. ∶1C. ∶1D. 3∶
14．如图所示，直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直MN且垂直磁场方向射入磁场，经t1时间从b点离开磁场．之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a．b连线的中点c离开磁场，则为( )
A B. 2C. D. 3
15．如图所示，在垂直纸面的方向上有三根长直导线，其横截面位于正方形的三个顶点b．c．d上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示，一带负电的粒子从正方形的中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（ ）
A. 沿O到a方向B. 沿O到c方向
C. 沿O到d方向D. 沿O到b方向
参考答案与试题解析
1．【答案】B
【解析】【来源】2021届河南省许昌市济源平顶山高三（下）第一次模拟考试理综物理试题
由题意可知，，从A点射入的带电粒子从D点沿CD方向离开磁场，由几何关系可得，粒子的轨道半径与圆形磁场的半径相等，轨迹图如图所示。所以从P点射入的粒子速度不变，则轨道半径也是R，由磁聚焦定义，平行带电粒子射向圆形匀强磁场，并且轨道半径与圆形磁场半径相同，那么所有粒子将从同一点射出圆形磁场，所以从P点射入的粒子仍从D点离开磁场，轨迹如图所示，则B正确；ACD错误；
故选B。
2．【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】由安培定则可知，通电直导线．在O点处的磁感应强度均斜向左下方，大小相同，设为B，通电直导线．在O点处的磁感应强度均斜向右下方，大小相同，均为B，由平行四边形定则可知，O点的合磁感应强度竖直向下，故电子受到的洛伦兹力沿y轴正方向。
故选B。
3．【答案】C
【解析】
【详解】以整体为研究对象有
F-f=（ma+mb）a ，f=（ma+mb+qvB）μ
由于物体加速运动，因此速度逐渐增大，洛伦兹力增大，则地面给b的滑动摩擦力增大，因此整体加速度逐渐减小，隔离a，a受到水平向左的静摩擦力作用，根据牛顿第二定律有：f=maa，由于加速度逐渐减小，因此a．b之间的摩擦力减小。
故选C。
4．【答案】B
【解析】
【详解】做出运动的轨迹图，可知速度的偏转角为
粒子在磁场中运动的时间为
故选B
5．【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】ABC．粒子在磁场中运动，洛伦兹力不做功，故粒子进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中速率不变；
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
带电粒子进入2B的磁场中时，洛仑兹力加倍，但速度不变，可得粒子的半径减为原来的一半．周期减半，选项AB错误，C正确；
D．根据左手定则可判断粒子带负电，进入磁感应强度为2B的匀强磁场中将沿顺时针方向运动，选项D错误。
故选C。
6．【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】如图所示
可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90°，从b点射出的粒子对应的圆心角为60°，由
式中为圆心角，可得
故D正确。
故选D。
7．【答案】C
【解析】
【分析】根据动能定理，可得小球到达P．M和N点时的速度；根据牛顿第二定律列式可判断小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系；根据到达最低点的速度关系判断时间关系；
【详解】根据动能定理，可得小球到达P和M点时的速度： ；在电场中时：，解得： ，可知，A错误；最低点：；；；小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FM>FP >FN；B错误；根据A问答案知道，三球运动到同一高度时，P．M速度相等且大于N点速度，下滑动的路程等于1/4圆弧相等，所以小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系tP=tM8．【答案】A
【解析】
【详解】由图可知,粒子转过的圆心角为60°,轨迹半径
转过的弧长为
则运动所用时间
由左手定则判断知粒子带负电荷。
故选A
【点睛】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹，由几何关系可求出圆心角和半径，则可求得粒子转过弧长，由线速度的定义可求得运动的时间。
9．【答案】 A
【解析】
首先粒子从同一电场中射出，则有
又同位素带电量相同，质量不同，则
在磁场中，电荷运动为向心运动，则洛伦兹力提供向心力
则
由图可知
则
综上可得
A正确
故选A。
10．【答案】C
【解析】
【详解】A．正点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同，负电荷相反，选项A错误；
B．电场中某点的场强为零，但是该点的电势不一定为零，则试探电荷在该点的电势能不一定为零，选项B错误；
C．地球周围的地磁场是一种客观存在的物质，选项C正确；
D．运动电荷若速度方向与磁场方向平行，则在磁场中不受洛伦兹力，选项D错误。
故选C。
11．【答案】 B
【解析】
根据题意做出粒子的圆心如图所示
设圆形磁场区域的半径为R，根据几何关系有第一次的半径
第二次的半径
根据洛伦兹力提供向心力有
可得
所以
故选B。
12．【答案】C
【解析】【来源】2021年高考物理押题预测卷（重庆卷）02
画出带电粒子运动的可能轨迹
A．如图，分别是正负电荷的轨迹，正负电荷都可能。故A错误。
B．如图，粒子经过B的位置时速度方向也斜向上，速度跟在A点时的速度大小相等，方向相同，速度相同。故B错误；
C．根据轨迹，粒子经过边界L1时入射点与出射点间的距离与经过边界L2时入射点与出射点间的距离相同，与速度无关。所以当初速度大小稍微增大一点，但保持方向不变，它仍有可能经过B点。故C正确。
D．如图，设L1与L2 之间的距离为d，则A到B的距离为：
所以，若将带电粒子在A点时初速度方向改为与L2成60°角斜向上，则每次经过一个周期前进的距离为
，则经过三个周期后经过B点。故D错误。
故选C。
13．【答案】C
【解析】
【详解】由于是相同的粒子，粒子进入磁场时的速度大小相同，由
可知
R＝
即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同。
若粒子运动的速度大小为v1，如图所示，通过旋转圆可知，当粒子在磁场边界的出射点M离P点最远时，则
MP＝2R1
同样，若粒子运动的速度大小为v2，粒子在磁场边界的出射点N离P点最远时，则
NP＝2R2
由几何关系可知
R2＝Rcs 30°＝R
则
故选C。
14．【答案】D
【解析】
【分析】考查带电粒子在匀强磁场中的运动。
【详解】电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场，由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式可知，两电子运动半径相同，由周期公式可知，周期也相同，由几何关系可知，电子1运动的圆心角为，电子2运动的圆心角为，由时间 可得：
D正确。
故选D。
15．【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由安培定则可判断b．c．d三根导线产生的磁场如图所示，由磁场的叠加性原理可知它们的合磁场方向水平向左，再由左手定则可判断负电的粒子所受洛伦兹力方向沿O到a方向。
故选A。