2023鲁科版新教材高中物理选择性必修第二册同步练习--第2节 洛伦兹力.pdf
第1章 安 培 力 与 洛 伦 兹 力第2节 洛 伦 兹 力基础过关练题组一洛伦兹力方向的判断1.（2021山西阳泉期末）试判断图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面向外的是（）X XO X-9 X VXXXXXA o 一 v2.（2021广东珠海期末）阴极射线（高速电子流）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（）阴阳极A.平行于纸面向左B.平行于纸面向上C.垂直于纸面向里D.垂直于纸面向外3.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，如图所示，对地球上的生命起到保护作用。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是（）A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同B.由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强C.沿地球赤道平面垂直射来的高能正电荷向东偏转D.沿地球赤道平面垂直射来的高能负电荷向南偏转4.（2022安徽六安中学期末）如图所示，在平面直角坐标系xOy中,a、b为两根与纸面垂直的长直导线,“、。到y 轴的距离相等,a、。导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。电子从c 点沿垂直于纸面的方向向外运动，则此时该电子所受洛伦兹力的方向是（）-0-不-；a 0 bA.x轴的正方向B.x轴的负方向C.y轴的正方向D.y轴的负方向题组二洛伦兹力的大小5.（2021广西南宁四十二中期末）在匀强磁场中，一带电粒子沿着垂直于磁感应强度的方向运动。现将该磁场的磁感应强度增大为原来的2 倍，则该带电粒子受到的洛伦兹力（）A.增大为原来的2 倍B.增大为原来的4 倍C.减小为原来的：D.不变6.地球的磁场可以使来自太空的宇宙射线发生偏转。已知北京上空某处的磁感应强度为1.2x10-4 T,方向由南指向北,如果有一速度v=5.OxlO5 m/s的质子（带电荷量=1.6xl019 C）竖直向下运动，则质子受到的洛伦兹力多大?向哪个方向偏转？题组三带电粒子在磁场中的运动7.（2021安徽黄山期末）如图所示，在通电直导线右侧，有一电子沿垂直于导线方向以速度u开始运动，则（）I UA.电子将沿轨迹/运动，且轨迹半径越来越小B.电子将沿轨迹/运动，且轨迹半径越来越大C.电子将沿轨迹运动，且轨迹半径越来越小D.电子将沿轨迹运动，且轨迹半径越来越大8.（多选）如图所示，在x 0、）0的空间中有匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为瓦 现有一质量为加、电荷量为q 的带电粒子，在x 轴上到原点的距离为刈的P 点，以平行于y 轴的初速度射入磁场。在磁场作用下沿垂直于y 轴的方向射出磁场。不计重力的影响，由这些信息可以确定的是（）A.粒子通过y 轴时的位置B.粒子速度的大小C.粒子在磁场中运动所经历的时间D.以上三个都不能确定9.（2022山东威海教育教学研究中心期末）如图所示,圆心为。、半径为火的半圆形区域内存在着垂直于纸面方向的匀强磁场，一带电粒子以速度v从 O 点垂直于直径P Q射入磁场，并从M点离开,NPOM=60。,不计带电粒子的重力。粒子在磁场中的运动时间为（）P（）QA.4v B.3v C.2v D.v10.如图所示的圆形区域内，匀强磁场方向垂直于纸面向里。有一束速率各不相同的质子自A点沿圆形区域半径方向射入磁场，这些质子在磁场中（）J.、/X X:、：X X X X-X X X X：x X/A.运动时间越长，其轨道对应的圆心角越大B.运动时间越长，其轨道越长C.运动时间越短，射出磁场区域时速度越小D.运动时间越短，射出磁场区域时速度的偏转角越大11.如图所示，在第一象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负离子（带电荷量相等、质量相同）分别以相同速率沿与x 轴成30。角的方向从原点射入磁场,则正、负离子在磁场中运动的时间之比为（）4 X X XX X X XA.1：2B.2：1C.l：V3 D.l：112.（2022河南焦作期末）（多选）如图所示，正方形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q 的带电粒子从外边的中点e 垂直于 边向右射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为0,粒子从b点离开磁场,运动的时间为A；若粒子射入磁场时的速度大小为电，粒子从c点离开磁场,运动的时间为sin 53=0.8,cos 53。=0.6,则（）r-.:4:x x B x :x x x ：ei：X X X:：X X X：b 1.-VA3 B3v2 5 v2 2C口%=3*2 53*t2 113.如图所示一束电子以速度v由A点垂直射入磁感应强度大小为B、宽度为d的有界匀强磁场中，在。点穿出磁场时的速度方向与电子原来的入射方向成30。夹角，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间是多少?（电子电荷量为e,不计电子所受重力）题组四带电体在磁场中的运动14.带电油滴以速度大小w水平向右垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示,若油滴质量为加，磁感应强度大小为8,则下列说法正确的是A.油滴必带正电荷，电荷量为电B.油滴必带正电荷，比荷为且=吃C.油滴必带负电荷，电荷量为厚D.油滴带什么电荷都可以，只矍满足q=R15.（多选）把用细线和带电小球做成的摆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）（）XXA.小球受到的洛伦兹力B.细线的张力C.小球的向心加速度D.小球的动能能力提升练题组一带电粒子在匀强磁场中的运动1.（2020北京师大二附中期末）图甲是洛伦兹力演示仪。图乙是演示仪结构图，玻璃泡内充有稀薄的气体,由电子枪发射电子束，当电子束通过时，稀薄气体会发光，就能够显示电子的径迹。图丙是励磁线圈的原理图，两线圈之间产生近似匀强磁场，线圈中电流越大磁场越强，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。若电子枪垂直于磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。关于电子束的轨道半径，下列说法正确的是玻璃泡、)励磁线圈A.只增大电子枪的加速电压,轨迹半径不变B.只增大电子枪的加速电压,轨迹半径变小C.只增大励磁线圈中的电流,轨迹半径不变D.只增大励磁线圈中的电流,轨迹半径变小2.（2021黑龙江哈尔滨月考）如图所示，两匀强磁场的方向相同,以虚线MN为理想边界，磁感应强度大小分别为B、及，今有一质量为加、电荷量为e 的电子从MN上 的 P 点沿既垂直于MN又垂直于磁场的方向射入匀强磁场B i中，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线，则以下说法正确的是)A.电子的运动轨迹为P E N C M D PB.51=232C.电子从射入磁场到回到尸点用时为誓D.BI=4B23.（2022四川广安期末）如图所示，圆形区域内和正方形区域内存在着磁感应强度相同的匀强磁场，圆形区域的直径等于正方形区域的边长，两个电子分别以相同的速度飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场区域的电子速度方向指向圆心，进入正方形磁场区域的电子，速度方向沿一边的中垂线，则下面判断正确的是（）X X X X X X：V X X X X：x X X X:x X X X:V：x X X X：x X X X图1 图2A.两电子在两磁场中运动时,轨迹半径可能不相同B.在正方形磁场中运动的电子轨迹可能更长C.进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场D.在正方形磁场中的电子速度偏转角度一定更大4.（2022重庆第七中期末）如图所示,0 0 为固定的绝缘圆柱筒的轴线，磁感应强度大小为8 的匀强磁场的磁感线平行于轴线方向向左，在圆柱筒壁上布满小孔，对于任意一小孔,总能找到对应的另一小孔与其关于轴线。对称，如图中的a、a；b、b；c、c;有许多比荷为5 的带正电粒子，以不同的速度、不同的入射角射入各小孔，且均从对应的小孔中射出，不计重力心知入射角为30。的粒子的速度大小为遮km/s,则入射角为60。的粒子的速度大小为（）a l eA.1.0 km/s B.1.5 km/sC.2.0 km/s D.2.5 km/s题组二 带电体在磁场中的运动5.（2022江苏南通期末）如图所示,长度为L,内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上,管底有一质量为 加、电荷量为q的带正电小球，整个装置以速度vo进入磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向竖直向下。玻璃管在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出端口的过程中（）：X X X XBA.小球的运动轨迹是一段圆弧B.小 球 沿 管 方 向 的 加 速 度 大 小 吆mC.洛伦兹力对小球做功Wj=qvBLD.管壁的弹力对小球做功卬产纳或6.（2021广东河源月考）如图甲所示，水平传送带足够长，沿顺时针方向匀速运动，将某绝缘带电物块无初速度地从最左端放上传送带。该装置处于垂直于纸面向外的匀强磁场中，物块运动的内图像如图乙所示。物块电荷量保持不变，下列说法正确的是（）A.物块带正电B.l s后物块与传送带共速，所以传送带的速度为0.5 m/sC.传送带的速度可能比0.5 m/s大D.若增大传送带的速度，其他条件不变，则物块最终达到的最大速度也会增大7.（2022黑龙江哈尔滨三中期末）质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为0的绝缘斜面上由静止下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为，整个斜面置于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下列说法中正确的是（）A.小物块一定带正电荷B.小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动，且加速度大小为g sin 0-ng cos eC.小物块在斜面上做加速度增大的变加速直线运动D.小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面的压力为零时的速率为华”答案与分层梯度式解析第1章 安培力与洛伦兹力第2节洛伦兹力基础过关练1 .C由左手定则判断可知,A图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向下,B图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上,C图中带电粒子所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向外,D图中带电粒子所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，故选C。2 .D阴极射线是高速电子流，带负电,若要使射线向上偏转，则其所受洛伦兹力应向上，由左手定则可知，所加磁场的方向应垂直于纸面向外，所以D正确。3 .C高能带电粒子到达地球附近会受到洛伦兹力作用，发生偏转，磁感应强度不同，所受到的洛伦兹力不同，故A错误;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错误;地磁场会使沿地球赤道平面垂直射来的宇宙射线中的带正电粒子向东偏转,带负电粒子向西偏转，故C正确,D错误。4 .B根据安培定则以及对称性可知c点处的磁感应强度沿y轴负方向,由左手定则可知电子所受洛伦兹力沿x轴的负方向，选B。5 .A由题意知粒子速度与磁场方向垂直，根据洛伦兹力公式可知,当该磁场的磁感应强度增大为原来的2倍时，洛伦兹力将变为原来的2倍，故选A。6.答 案9.6 x 1 0-1 8川 向 东解析根据左手定则知,质子受方向向东的洛伦兹力，故向东偏转，洛伦兹力的大小为F=qv B=L 6 x lO-l9x 5.0 x 105X 1.2X1 O-4 N=9.6X 1 01 8 NO7 .A根据安培定则可知，在导线右侧，磁场方向垂直于纸面向里，而电子带负电,根据左手定则可知电子将向2上偏转;离导线越近，磁感应强度8越大，由“姐=俏 得,可 知 电 子 轨 迹 半 径 将 变 小，故选A。R q B8 .ABC由题意可分析出粒子在磁场中做圆周运动的圆心为坐标原点O,所以粒子通过y轴的位置为产片砧由 落 得 黑;粒 子 在 磁 场 中 运 动 时 间 为=；=毅,综上可知选A、B、C。9 .B作。、M连线的中垂线，恰好过P点,可知粒子运动的圆弧轨迹的圆心在P点，对应半径为尺转过的圆心角为6 0。,故粒子在磁场中的运动时间为右黑?三,而生，联立解得仁野，故选B。360 6 V 3V1 0.A质子的速度越小,运动半径越小，在磁场中运动的时间越长，轨迹对应的圆心角越大，射出磁场时速度的偏转角越大，但运动轨迹不一定长;同理，速度越大，半径越大，在磁场中运动时间越短,速度的偏转角越小。故选项A正确。1 1.B正、负离子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等，均 为7=卓,正离子的运动轨迹如图甲所示，则八 夺 三 粤=霁，负离子的运动轨迹如图乙所示，则f 2=京=三，所以八2=2 ：1,B选项正确。3 3 qB 3qB 6 3qB60 I30。O甲1 2.A C根据题意,作出粒子在磁场中运动的轨迹如图所示:设正方形边长为/,粒子从b点离开磁场，轨 迹 半 径 转 过 的 圆 心 角 0=1 8 0。;从c点离开磁场时，设粒子的轨迹半径为/2,根据几何关系有符=?+(2 折，解 得 片，设转过的圆心角为巴则 s i n 解得a=5 3。;粒子在匀Z4 j 54强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力，有/8=吟得心亭,则斌=台,粒子在磁场中的运动周期e _T7=蜉，粒子在磁场中运动的时间比为?=德=若，故选A、C oQBt2 T 5 31 3.答 案 v 3v解析电子在磁场中运动，忽略重力的影响，认为其只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧,又因为尸洛_L%故轨迹圆心在电子穿入和穿出磁场时受到的洛伦兹力的方向的交点上，如图中的。点。：x/X：v由几何知识可知，弧 A C所对圆心角叙3 0。,OC为半径r 尸益示=2 优又由可 得m告。由于弧AC所对圆心角为3 0。,故 电 子 在 磁 场 区 域 内 的 运 动 时 间 片 片 由 于 7=手,故；与 等 3。3 6U 1 2 6D 1Z Be 3V1 4.C 由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动,且受到的重力方向竖直向下，因此洛伦兹力方向必定向上。由左手定则可知油滴一定带负电荷，且满足?g-o B=O,所以q=Y，故 C正确。I 5.C D 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，故 A错误;在摆动过程中，洛伦兹力和细线的拉力均不做功，只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点时小球的速度大小相等，小球的动能相等,设小球所带电荷量为4,细线长为，,磁感应强度为B,在最低点22时的速度大小为匕小球的向心加速度。二亍相等,若小球带正电，小球向右摆到最低点时，尸 i+夕出m g=?亍，小球2向 左 摆 到 最 低 点 时 弓，解 得 所 以 细 线 的 张 力 不 相 等，同理，若小球带负电，细线张力也不相等，故 B错误,C、D正确。能力提升练1.D电 子 在 加 速 电 场 中 加 速,由 动 能 定 理 有 诏;电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有 e&，o=也，解 得 尸 哼 W 型;增大电子枪的加速电压,轨迹半径变大，选项A、B错误;增大励磁线圈r eB B 7 e中的电流,电流产生的磁场增强，可以使电子束的轨迹半径变小，故 C 错误,D 正确。2.B 根据左手定则可知,电子从P点沿垂直于MN且垂直于磁场的方向射入匀强磁场8时，受到的洛伦兹力方向向上，所以电子的运行轨迹为P O WCN E P,故 A 项错误;电子在题图所示运动过程中，在匀强磁场8 中运动轨迹为两个半圆，即运动了一个周期，在匀强磁场&中运动了半个周期，所以六誓+广，故 C 项错误;由题图可知，电子在匀强磁场Bi中的运动半径是在匀强磁场B2 中的运动半径的一半，根据广詈可知,D 项错误,B 项正确。3.B 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 口8=二,解得尸干,因为两个电子以相同T CB的速度v分别飞入两个磁感应强度相同的匀强磁场，所以轨迹半径相同，故 A 错误;根据题意，可把圆形磁场和矩形磁场的边界放到同一位置,电子从。点水平进入，由于它们进入圆形磁场和正方形磁场的轨迹半径、速度是相同的，电子在磁场中的可能运动情况如图所示由图中轨迹1、2 可以看出,在正方形磁场中运动的电子，运动轨迹可能更长，故 B 正确;由图中轨迹3 可以看出，两电子可能同时从圆形磁场与正方形磁场边界处射出，运动时间相同，速度偏转角度相同，为 90。,故 C、D错误。4.A由题意得，入射角为30。和 60。的两粒子均沿垂直于磁感应强度方向进入匀强磁场，则有可解得 m等;由于5、B 为定值，知丫8 即入射粒子的速度与其轨迹半径成正比。粒子在磁场中运动的侧视图（从左 向 磊）如 所 示：设圆柱筒的底面半径为R,入射角为30。的粒子对应的轨迹半径为打，入射角为60。的粒子对应的轨迹半径为/2,由几何关系得八=.；二=2几厂 2=丁工=篝，所以W=V3,可得也=1.0 km/s,故 A 正确,B、C、D 错误。sin30 sm60 V3 v2 r25.D由题意知,小球既沿管方向运动，又和管一起向右匀速运动，对小球受力分析，可知沿管方向小球所受洛伦兹力为恒力，由牛顿第二定律得quoB二 孙 解得a-鬻,即沿管方向小球做匀加速直线运动，所以小球的运动轨迹为抛物线，故 A、B 错误。因为洛伦兹力方向总算和速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，故 C 错误。小球从管的端口飞出，沿管方向的分运动是匀加速直线运动，有 r=2a;而水平向右一直做匀速直线运动，所以小球的速度增空矍岁加，又因为洛伦兹力不做功，所以管壁对小球向右的弹力对小球做正功;小球飞出管口时速度为=尸;也,所以整个过程中由动能定理得卬产）“2-）?诏,解得管壁的弹力对小球做功为故 D 正确。6.C从v-t图像可以看出，滑块的加速度逐渐减小为零，根据牛顿第二定律，有田）=,说明洛伦兹力向上，根据左手定则可知，物块带负电，故 A 错误;1 s 后物块的速度最大，加速度为零，说明摩擦力为零,可能是mg-以3=0,也可能是物块与传送带共速，如果是洛伦兹力与重力平衡，即 际-44=0,则传送带的速度可能比0.5 m/s大，且物块的最大速度 学,与传送带的速度无关，故 C 正确,B、D 错误。7.C根据磁场方向和小物块的运动方向，由左手定则可知，小物块所受的洛伦兹力方向垂直于斜面，因带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，则洛伦兹力方向垂直于斜面向上，根据左手定则判断可知小物块带负电，故 A 错误;小物块在斜面上运动时，对小物块受力分析，可知小物块所受合力Fft=mg sin 0-mg cos仇/B）,随着v增大,洛伦兹力增大，尸.增大。增大，则小物块在斜面上做加速度增大的变加速直线运动，故 B 错误,C 正确;小物块对斜面压力为零时，有mg cos打qvB,解 得强 警，故 D 错误。qB
