高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力同步测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力同步测试题，共13页。试卷主要包含了下列说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。
基础达标练
1．(多选)下列说法中正确的是( BD )
A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用
B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度可能不为零
C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度
D．洛伦兹力对带电粒子不做功
解析：运动电荷在磁场中不一定受洛仑兹力，当v∥B时f＝0，所以，A错误，B正确；由于洛仑兹力始终与速度方向垂直，所以洛仑兹力不做功，只改变带电粒子运动方向，不改变速度大小，所以C错误，D正确。故选BD。
2．(2023·辽宁高二期末)现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如图所示，在通电直导线下方，有一电子沿平行导线方向以速度v向左开始运动，我们要研究电子的运动轨迹，应该依据下列哪些物理学定则或定律( B )
A．楞次定律和右手定则
B．安培定则和左手定则
C．左手定则和右手定则
D．楞次定律和安培定则
解析：根据安培定则判断通电直导线下方的磁场方向，然后根据左手定则判断电子受洛伦兹力方向，从而研究电子的运动轨迹。故选B。
3.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( B )
A．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱
B．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱
C．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同
D．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线无阻挡作用
解析：高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转。粒子在不同的磁场中，所受到的洛伦兹力大小不一，而地磁场在南、北两极的磁场几乎与地面垂直，在赤道附近磁场的方向几乎与地面平行，结合洛伦兹力的特点可知，地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强；故B正确，A、C、D错误。
4．如图所示，在两水平金属板构成的器件中，存在匀强电场与匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，以某一水平速度进入的不计重力的带电粒子恰好能沿直线运动，下列说法正确的是( C )
A．粒子一定带负电
B．粒子的速度大小v＝eq \f(B,E)
C．若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动
D．若粒子速度大小改变，电场对粒子的作用力会发生改变
解析：粒子从左侧射入，若带负电，则受到向上的电场力和向下的洛伦兹力，若带正电，则受到向下的电场力和向上的洛伦兹力，只要满足qvB＝qE，即速度v＝eq \f(E,B)，粒子就能做直线运动通过，A、B错误；若粒子速度大小改变，则电场力qE不变，但是洛伦兹力qvB发生变化，打破二力平衡，所以合力与初速度方向不共线，做曲线运动，C正确；D错误。
5．(2022·辽宁省盘锦市高二上学期期末)示波管中，电子束的偏转既可用电偏转也可用磁偏转技术实现。电子束经过电压为U的电场加速后，进入匀强电场或匀强磁场区，如图所示(虚线框内为电场或磁场区)。当不加电场或磁场时，电子束将打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到M点正上方的P点，所加的偏转电场或磁场方向可能是( B )
A．竖直向上的电场 B．竖直向下的电场
C．竖直向上的磁场 D．竖直向下的磁场
解析：电子经电子枪加速获得一定的速度进入虚线区域，要使电子向P点偏转，若加电场，则要求电子受力向上，但电子所受电场力方向与电场强度方向相反，所以所加电场应竖直向下，所以A错误，B正确；若加磁场，要使电子向上偏转，根据左手定则，当电子向上偏转时，则磁感线穿过手心，那么磁场应垂直纸面向外，所以C、D错误。
6．(多选)(2023·四川省乐山高二调研)用细线和带电小球做成的摆，把它放置在某匀强磁场中，如图所示，在带电小球摆动的过程中，连续两次经过最低点时，相同的物理量是(不计空气阻力)( CD )
A．小球受到的洛伦兹力
B．摆线的张力
C．小球的向心加速度
D．小球的动能
解析：设小球带正电，则小球向右摆到最低点时，洛伦兹力的方向向上，小球向左摆到最低点时，洛伦兹力的方向向下，A错误；设摆球所带电量为q，摆线长为r，磁感应强度为B，在最低点时的速度为v，在摆动过程中，洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点速度大小相等，小球的动能相等，小球的向心加速度a＝eq \f(v2,r)相等。小球向右摆到最低点时：F1＋Bqv－mg＝meq \f(v2,r)，小球向左摆到最低点时：F2－Bqv－mg＝meq \f(v2,r)，解得：F1mg，则环和杆之间有摩擦力作用，环做减速运动，根据牛顿第二定律可得μ(qvB－mg)＝ma环的加速度减小，当减速到qvB＝mg时，环和杆之间无弹力，此后环做匀速运动，圆环运动的速度—时间图像如D选项所示；如果qv0B＜mg，则环和杆之间有摩擦力作用，根据牛顿第二定律可得μ(mg－qvB)＝ma环做减速运动，环的加速度增大，当速度减小到零时，环静止在杆上，圆环运动的速度—时间图像如B选项所示。所以圆环运动的速度—时间图像不可能是C。
12．(2023·四川省绵阳南山中学高二月考)如图，光滑半圆形轨道与光滑曲面轨道在B处平滑连接，前者置于水平向外的匀强磁场中，有一带正电小球从A静止释放，且能沿轨道前进，并恰能通过半圆轨道最高点C。现若撤去磁场，使球从静止释放仍能恰好通过半圆形轨道最高点，则释放高度H′与原释放高度H的关系是( C )
A．H′＝H B．H′＜H
C．H′＞H D．无法确定
解析：有磁场时，恰好通过最高点，有：mg－qvB＝meq \f(v\\al(2,1),R)，无磁场时，恰好通过最高点，有：mg＝meq \f(v\\al(2,2),R)，由两式可知，v2＞v1。根据动能定理，由于洛伦兹力和支持力不做功，都是只有重力做功，mg(h－2R)＝eq \f(1,2)mv2可知，H′＞H。C正确，A、B、D错误。
13．(多选)(2022·陕西省西安中学高二上学期期末)如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电的小球(电荷量为＋q，质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是( CD )
解析：在A图中刚进入复合场时，带电小球受到方向向左的电场力、向右的洛伦兹力、竖直向下的重力，在重力的作用下，小球的速度要变大，洛伦兹力也会变大，所以水平方向受力不可能总是平衡，A错误；B图中小球要受到向下的重力、向上的电场力、向外的洛伦兹力，小球要向外偏转，不可能沿直线通过复合场，B错误；C图中小球受到向下的重力、向右的洛伦兹力、沿电场方向的电场力，若三力的合力恰好为零，则小球将沿直线匀速通过复合场，C正确；D图中小球只受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力，可以沿直线通过复合场，D正确。
14．如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q>0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L，忽略重力的影响。
(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。
答案：(1)eq \f(E0,B0) (2)x＝eq \f(E0,B0)eq \r(\f(2mL,qE))
解析：(1)能从速度选择器射出的离子满足
qE0＝qv0B0①
得v0＝eq \f(E0,B0)。②
(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动，
则x＝v0t③
L＝eq \f(1,2)at2④
由牛顿第二定律得qE＝ma⑤
由②③④⑤解得x＝eq \f(E0,B0)eq \r(\f(2mL,qE))。