物理选择性必修 第二册1.2 洛伦兹力综合训练题

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．在y>0的区域内存在匀强磁场，磁场垂直于图中的Oxy平面，方向指向纸外，原点O处有一离子源，沿各个方向射出速率相等的同价正离子，对于速度在Oxy平面内的离子，它们在磁场中做圆弧运动的圆心所在的轨迹，可用下面给出的四个半圆中的一个来表示，其中正确的是（ ）

A． B． C． D．

2．下列说法正确的是（　　）

A．带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时速度可能变大

B．观看3D电影的眼镜用到了光的偏振

C．机械波的周期由介质决定

D．匀速圆周运动的动量不变

3．在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场．当入射方向与x轴的夹角时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（       ）

A． B．

C． D．

4．水平匀强磁场的磁感应强度为B，电荷量为q的正点电荷在磁场中的速度为v，下列各图中点电荷所受洛仑兹力方向沿纸面向上的是(　　)

A． B． C． D．

5．质量和电荷量都相等的带电粒子P和Q（均不计重力），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两个虚线所示，下列表述正确的是（　　）

A．粒子P带正电，粒子Q带负电

B．粒子P在磁场中运动的速率大于Q的速率

C．洛伦兹力对粒子P做负功、对粒子Q做正功

D．粒子P在磁场中运行的时间大于粒子Q运行的时间

6．关于洛仑兹力和安培力的描述正确的是 （     ）

A．通电导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用

B．通电导线在磁场中一定受到的安培力方向与磁场方向平行

C．带电粒子在匀强磁场中运动一定受到洛仑兹力作用

D．安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现

7．如图所示，将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以大小相同的速度喷入云雾室里，观察到有两个粒子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反。已知云雾室中匀强磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是（　　）

A．粒子①受到的洛伦兹力可能指向右侧 B．粒子②一定带正电

C．粒子①和②的质量一定相等 D．粒子①和②的电荷量一定相等

8．为了科学研究的需要，常常将质子(带有一个正的元电荷，质量为一个原子质量单位)和α粒子(带有两个正的元电荷，质量为四个原子质量单位)等带电粒子贮存在圆环状空腔中，圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中，带电粒子在其中做匀速圆周运动（如图）．如果质子和α粒子分别在两个完全相同的圆环状空腔中做圆周运动，且在同样的匀强磁场中，比较质子和α粒子在圆环状空腔中运动的动能EH和Eα，运动的周期TH和Tα的大小，有

A．EH=Eα，TH=Tα B．EH=Eα，TH≠Tα

C．EH≠Eα，TH=Tα D．EH≠Eα，TH≠Tα

9．如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场。一电子从P以射入磁场，入射方向与过P点的直径夹角为，电子最终从N点离开磁场，且与夹角为，已知电子的电量为e，质量为m，则磁场的磁感应强度B的大小是（　　）

A． B． C． D．

10．如图，在xOy平面内存在垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴上方的磁感应强度为B，x轴下方的磁感应强度为．一带电量为-q、质量为m的粒子从O点垂直于磁场方向射入，入射速度v与x轴正方向夹角为30°，不计重力，则粒子从O点射入后

A．在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2:l

B．在x轴上方和下方两磁场中运动的时间之比为1：5

C．到经过x轴进入上方磁场所需的时间为

D．能再次回到O点

11．如图所示，三根相互平行的固定长直导线、和垂直纸面如图放置，与坐标原点分别位于边长为的正方形的四个点上，与中的电流均为，方向均垂直于纸面向外，中的电流为，方向垂直纸面向里（已知电流为的长直导线产生的磁场中，距导线处的磁感应强度，其中为常数）。某时刻有一质子（电量为）正好沿与轴正方向成45°斜向上经过原点，速度大小为，则质子此时所受磁场力为（　　）

A．方向垂直纸面向里，大小为

B．方向垂直纸面向外，大小为

C．方向垂直纸面向里，大小为

D．方向垂直纸面向外，大小为

12．如图所示，边长为L的正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M垂直于ad边，以一定速度射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从ab边中点N射出磁场。忽略粒子受到的重力，下列说法正确的是（　　）

A．若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，粒子将从b点射出

B．若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2倍

C．若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子将从a点射出

D．若磁感应强度的大小增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2倍

13．如图所示，半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一带负电粒子以速度v0射入磁场区域，速度方向垂直磁场且与半径方向的夹角为。当该带电粒子离开磁场时，速度方向刚好与入射速度方向垂直。不计带电粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A．该带电粒子离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点

B．该带电粒子的比荷为

C．该带电粒子在磁场中的运动时间为

D．若只改变带电粒子的入射方向，则其在磁场中的运动时间变长

14．某空间存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向水平向里，电场方向竖直向下。一个带电粒子（不计重力）以一定初速度水平向右射入该空间后，做匀速直线运动。若仅撤除电场，则该粒子做（　　）

A．匀加速直线运动

B．匀速圆周运动

C．变速直线运动

D．加速度不变的曲线运动

15．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

二、填空题（共4题）

16．如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场励磁线中的偏转。不加磁场时，电子束的运动轨迹是一条直线，加上磁场时，电子束的运动轨迹是圆；如果保持出射电子的速度不变，减小磁场的磁感应强度，轨迹圆半径__________（填“减小”、“不变”或“增大”），如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度轨迹圆半径__________（填“减小”、“不变”或“增大”）。

17．如图所示，电子射线管（A为其阴极），放在蹄形磁铁的N、S两极间（图中C为N极），射线管的A、B两极分别接在直流高压电源的负极和正极．此时，荧光屏上的电子束运动径迹________偏转（填“向上”“向下”或“不”）．

18．如图在x轴的上方（y≥0）存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m 、电量为q的正离子，速率都为v，对那些在xy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大x＝______，最大y＝______ ．

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．如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角、大小为v0(未知量)的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求:

(1)若粒子恰好不能从磁场下边界射出，求粒子的入射速度大小v01；

(2)若粒子能从ad边射出，求粒子的入射速度大小v02的取值范围．

21．如图所示，在第二象限的正方形区域Ⅰ内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，在第四象限区域Ⅱ存在着垂直纸面向外足够大的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反。一质量为m、电量为e的电子由P（－d，d）点沿x轴正方向射入磁场区域Ⅰ。若电子从（0，）位置射出并进入第一象限，求：

（1）电子的轨迹半径R；

（2）电子离开磁场Ⅱ时的位置与坐标原点O的距离。

22．如图所示，有垂直坐标平面的范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为，方向向里。一带正电荷量为的粒子，质量为，从点以某一初速度垂直射入磁场，其轨迹与轴的交点、到点的距离分别为。试求：

(1)初速度方向与轴夹角；

(2)初速度的大小。

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．B

3．B

4．D

5．B

6．D

7．B

8．B

9．B

10．D

11．B

12．C

13．B

14．B

15．B

16．     增大     增大

17．向下

18．         

19．     间距相等（或均匀）     D     BD    

20．（1） （2）v20≤

21．(1) ； (2)

22．(1)；(2)

23．