高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册第1章 磁场力与现代科技1.2 洛伦兹力课时练习

1.2洛伦兹力基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．三种不同粒子a、b、c从O点沿同一方向进入垂直纸面向里的匀强磁场中，它们的运动轨迹分别如图所示。则（　　）

A．粒子a一定带负电

B．粒子b一定带正电

C．粒子c一定带负电

D．粒子b一定带负电

2．质子（p）和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中作匀速圆周运动，轨道半径分别为 Rp和，周期分别为 Tp和，则下列选项正确的是（   ）

A．     B．　　

C．　   　 D．　   　

3．阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿

A．z轴正方向的磁场

B．y轴负方向的磁场

C．x轴正方向的磁场

D．y轴正方向的磁场

4．如图所示，从同一粒子源O发出的粒子以相同的速度垂直射入某磁场中，结果分成了a、 b、c三束，下列说法正确的是（　　）

A．a粒子带正电 B．b粒子带正电

C．c粒子带正电 D．以上说法均不正确

5．空间有一圆柱形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直横截面，该区域的横截面的半径为R．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以某一速度沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°．不计重力，该粒子进入磁场时的速度大小为（　　）

A． B． C． D．

6．如图所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，比荷为e/m的电子以速度v0从A 点沿AB边出射，欲使电子经过BC边，磁感应强度B的取值为（ ）

A．B＞ B．B＜

C．B＜ D．B＞

7．如图所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。现有无数个相同的带电粒子，在纸面内沿各个不同方向以相同的速率通过P点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于磁场边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的。若将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2，相应的弧长将变为原来的一半，则这些带电粒子在前后两种磁场中运动的周期之比等于（　　）

A．2 B．

C．3 D．

8．关于带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力，下列说法正确的是　　

A．洛伦兹力的方向可以不垂直于带电粒子的运动方向

B．洛伦兹力力的方向总是垂直于磁场的方向

C．洛伦兹力的大小与带电粒子的速度方向和磁场方向的夹角无关

D．仅将带电粒子的速度减半，洛伦兹力的大小变为原来的两倍

9．如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有3个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示：

由以上信息可知, 从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为

A．3、2、1 B．3、1、2

C．2、3、1 D．1、3、2

10．如图所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场图中未面出，且：：，一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，速度方向和电荷量不变，不计重力，则穿越前和穿越后粒子的动能之比为

A．4：1 B．2：1 C．2： D．：1

11．如图，矩形区域（含边界）内存在方向垂直于矩形面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，矩形的长和宽分别为和，矩形长边的中点有一粒子发射源S，从S可分别发射出方向垂直于指向和方向沿Sb的不同速率的粒子。若粒子的质量均为、电荷量均为、不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。则（　　）

A．从边射出的粒子的速率范围是

B．从边射出的粒子的速率范围是

C．从边射出的粒子的速率范围是

D．从边射出的粒子的速率范围是

12．如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面的匀强磁场。磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点。大量质量均为m，电荷量绝对值均为q的带负电粒子，以相同的速率v从P点沿各个方向射入磁场区域。粒子的轨道半径r＝2R，A、C为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，则下列说法不正确的是（　　）

A．粒子射入磁场的速率为v＝

B．粒子在磁场中运动的最长时间为t＝

C．不可能有粒子从C点射出磁场

D．若粒子的速率可以变化，则可能有粒子从A点水平射出

13．如图所示，粒子a和粒子b所带的电荷量相同，以相同的动能从A点射入匀强磁场中，做圆周运动的半径ra＝2rb，则下列说法正确的是（重力不计）（　　）

A．两粒子都带正电，质量之比 B．两粒子都带负电，质量之比

C．两粒子都带正电，质量之比 D．两粒子都带负电，质量之比

14．如图所示，在真空中，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域，质子的电荷量为e，质量为m，速度为，则以下说法正确的是（　　）

A．对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线不一定过圆心

B．从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动时间短

C．所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场

D．若质子以相等的速率从同一点沿各个方向射入磁场，则它们离开磁场的出射方向可能垂直

15．如图所示，边长为L的等边三角形abc为两个匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形外的磁场范围足够大，方向垂直纸面向里，磁感应强度也为B。把一粒子源放在顶点a处，它将沿∠a的角平分线发射质量为m、电荷量为q、初速度为v0=的带负电粒子（粒子重力不计）。在下列说法中正确的是（　　）

A．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是

B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是

C．带电粒子第一次到达c点所用的时间是

D．带电粒子第一次返回a点所用的时间是

二、填空题（共4题）

16．若v∥B，带电粒子以速度v做匀速直线运动，其所受洛伦兹力F＝______.

17．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将向______偏转。

18．把放射源铀放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，在射线经过的空间施加如图所示的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．发现射线分裂成三束，已知放射源放出的射线有α、β、γ三种．则乙是______射线，丙是________射线．

19．近年来，我国全面打响了蓝天、碧水。净土三大保卫战，检测组在某化工厂的排污管末端安装了如图甲所示的流量计，用此装置测量污水（有大量的正、负离子）的电阻，测量管由绝缘材料制成，其直径为D，左右两端开口，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下（未画出），在前后两个内侧面A、C上固定有竖直正对的金属板作为电极（未画出，电阻不计），金属板电极与开关S、电阻箱R和灵敏电流计连接，管道内始终充满污水，污水以恒定的速度v自左向右通过。

（1）由于图甲中的灵敏电流计G的内阻未知，利用图乙中的电路测量灵敏电流计G的内阻，实验过程包含以下步骤：

a、分别将和的阻值调至最大；

b、合上开关；

c、调节，使G的指针偏转到满刻度，记下此时的示数；

d、合上开关；

e、反复调节和的阻值，使的示数仍为，G的指针偏转到满刻度的三分之一处，此时的读数为。

则灵敏电流计内阻为___________。灵敏电流计内阻的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）的真实值。

（2）用游标卡尺测量测量管的直径D，如图丙所示，则________。

（3）图甲中与A极相连的是灵敏电流计的________（填“正”或“负”）接线柱。

（4）闭合图甲中的开关S，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应灵敏电流计G的读数I，绘制图像，如图丁所示，则污水接入电路的电阻为____________。（用题中的字母a、B、c、v、D、表示）。

三、综合题（共4题）

20．真空中存在一中空的柱形圆筒，如图所示是它的一个截面，a、b、c为此截面上的三个小孔，三个小孔在圆形截面上均匀分布，圆筒半径为R.在圆筒的外部空间存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，其方向与圆筒的轴线平行，在图中垂直于纸面向里.现在a处向圆筒内发射一个带正电的粒子，其质量为m，带电荷量为q，使粒子在如图所示平面内运动，设粒子只受磁场力的作用，若粒子碰到圆筒即会被吸收，则：

 (1)若要粒子发射后在以后的运动中始终不会碰到圆筒，则粒子的初速度的大小和方向有何要求？

(2)如果在圆筒内的区域中还存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小也为B，则为使粒子以后都不会碰到圆筒，粒子的初速度大小和方向有何要求？

21．如图，A、B、C为同一平面内的三个点，在垂直于平面方向加一匀强磁场将一质量为m、带电量为q(q>0)的粒子以初动能自A点垂直于直线AC射入磁场，粒子依次通过磁场中B、C两点所用时间之比1：3.若在该平面内同时加匀强电场，从A点以同样的初动能沿某一方向射入同样的带电粒子，该粒子到达B点时的动能是初动能的3倍，到达C点时的动能为初动能的5倍.已知AB的长度为1，不计带电粒子的重力，求

(1)磁感应强度的大小和方向；

(2)电场强度的大小和方向.

22．如图，在直角坐标系xOy平面内，虚线MN平行于y轴，N点坐标（－l，0），MN与y轴之间有沿y 轴正方向的匀强电场，在第四象限的某区域有方向垂直于坐标平面的圆形有界匀强磁场（图中未画出）。现有一质量为m、电荷量大小为e的电子，从虚线MN上的P点，以平行于x轴正方向的初速度v0射入电场，并从y轴上A点（0，0.5l）射出电场，射出时速度方向与y轴负方向成30°角，此后，电子做匀速直线运动，进入磁场并从圆形有界磁场边界上Q点（，－l）射出，速度沿x轴负方向。不计电子重力。求：

(1)匀强电场的电场强度E的大小？

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小？电子在磁场中运动的时间t是多少？

(3)圆形有界匀强磁场区域的最小面积S是多大？

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．C

2．A

3．B

4．A

5．B

6．C

7．D

8．B

9．A

10．B

11．B

12．C

13．B

14．C

15．D

16．0

17．上

18． α

19．          等于     3.035     正    

20．(1)，方向从a指向b　(2) ，方向由a指向圆筒截面的圆心

21．（1），垂直纸面向外（2）

22．(1)； (2)，；(3)

23．