教科版 (2019)选择性必修 第二册3 洛伦兹力课后复习题

1.3洛伦兹力同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，通电直导线通有竖直向上的电流，其右侧一个初速度为的电子，沿平行于通电长直导线的方向向上射出，不计电子重力，则（　　）

A．电子将向左偏转，速率不变

B．电子将向右偏转，速率不变

C．电子运动方向不变，速率不变

D．电子将向右偏转，速率改变

2．三个电子各具有与磁场方向垂直的速度v、2v、3v，则它们在匀强磁场中回旋的半径之比和周期之比为（　     ）

A．1∶2∶3，1∶2∶3 B．1∶2∶3，1∶1∶1

C．1∶1∶1，1∶2∶3 D．1∶1∶1，1∶1∶1

3．下列说法中正确的是（ ）

A．1687年，英国科学家牛顿在《两种新科学的对话》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）

B．1638年，伽利略在《自然哲学的数学原理》一书中，运用观察﹣﹣假设﹣﹣数学推理的方法，详细研究了抛体运动

C．1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律﹣﹣库仑定律

D．英物理学家安培提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力

4．关于磁场，下列说法中正确的是（　　）

A．带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛仑兹力的作用

B．磁感应强度的大小和方向与放在其中的通电导线的受力大小和方向无关

C．通电导线受到安培力大的地方磁感应强度一定大

D．根据公式T=，带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与成反比

5．如图，分界线MN两侧有方向垂直纸面向里的匀强磁场，其中上方区域的磁感应强度大小为2B，下方区域磁感应强度大小为B。一质量为m电荷量为－q的带电粒子（不计重力）从O点以初速度v0也沿纸面垂直MN向上射出，经一段时间t粒子再次经过O点，则下列选项正确的是（　　）

A． B．

C． D．

6．关于物理学史、以及原理，以下说法正确的是　　

A．奥斯特心系“磁生电”，总结出了电磁感应定律

B．洛伦兹力始终不做功，所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关

C．线圈的磁通量与线圈的匝数无关，线圈中产生的感应电动势也与线圈的匝数无关

D．涡流跟平时说的感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生

7．如图所示，在长直导线AB旁，有一带正电的小球用绝缘细绳悬挂在o点，当导线中通入恒定电流时，下列说法正确的是;(     )

A．小球受到磁场力的作用，其方向指向纸里

B．小球受到磁场力的作用，其方向指向纸外

C．小球受到磁场力的作用，其方向垂直AB向右

D．小球不受磁场力的作用

8．三个质子1、2和3分别以大小相等、方向如图所示的初速度v1、v2和v3，经过平板MN上的小孔O射入匀强磁场B，磁场方向垂直纸面向里，整个装置放在真空中，且不计重力．这三个质子打到平板MN上的位置到小孔的距离分别为s1、s2和s3，则（　　）

A． B． C． D．

9．如图所示，甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子，以不同的速率经小孔P进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中，粒子在P点的速度方向与磁场边界MN垂直．在磁场中粒子做匀速圆周运动，并垂直磁场边界MN射出磁场，半圆轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力及空气阻力，则下列说法中正确的是()

A．甲带负电荷，乙带正电荷

B．甲的速率大于乙的速率

C．洛伦兹力对甲做正功

D．甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间

10．如图，空间有垂直纸面向里的匀强磁场，水平放置的管道内壁光滑，半径略小于管道内径，所带电荷量，质量的小球A静止，与A大小相等，质量的不带电绝缘小球B以速度v=3m/s向右与A发生弹性碰撞，下列说法正确的是（）

A．B球碰后的速度大小为2m/s B．A球碰后对管道上表面有压力

C．A球碰后对管道下表面有压力 D．A、B、C选项说法都不对

11．如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）

A．仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小

B．仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大

C．仅减小励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小

D．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期变大

12．如图所示，在半径为R的圆形匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面向里，PQ为磁场圆的一直径．比荷相同不计重力的负离子a和b以相同速率，由P点在纸平面内分别与PQ夹和沿PQ射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（ ）

A．离子射出磁场时动能一定相等

B．离子射出磁场时速度一定不同

C．如果离子a从Q点射出磁场，则离子b在磁场中的运动半径为R

D．如果离子b射出磁场时偏转角为 , 则离子a和b在磁场中的运动时间比为4:3

13．月球探测器在研究月球磁场分布时发现，月球上的磁场极其微弱．探测器通过测量运动电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布：下图是探测器在月球上A、B、C、D四个位置所探测到的电子运动轨迹的照片，设在各位置电子速率相同，且电子进入磁场时速度方向均与磁场方向垂直．则由照片可判断这四个位置中磁场最弱的是（ ）

A． B． C． D．

14．如图所示，AOC为一边界为四分之一圆的匀强磁场，O点为圆心，D点为边界OC的中点，B点为边界上一点，且BD平行于现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场不计粒子重力及粒子间的相互作用，其中粒子1从A点正对圆心射入，恰从C点射出，粒子2从B点沿BD射入，从某点离开磁场，则可判断

A．粒子2在C、D之间某点射出磁场

B．粒子2在B、C之间某点射出磁场

C．粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为

D．粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为

15．地磁场可以减少宇宙射线中带电粒子对地球上生物体的危害。为研究地磁场可将其简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，某研究小组模拟了一个地磁场。如图所示，地球半径为R，模拟地磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于赤道平面。A处有一粒子源，可在赤道平面内以速度2v向各个方向射入带正电粒子，该粒子比荷为。研究发现，沿半径方向射入磁场的粒子恰不能到达模拟地球。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。这时粒子在磁场中运动的时间是（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图，几位同学在北京某学校的操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学沿东西方向站立，女生站在西侧，男生站在东侧，他们沿竖直方向迅速上下摇动这根电线，通过灵敏电流计的电流是______（选填“交流”或“直流”），当电线从上向下运动时，通过灵敏电流计的电流方向是______（选填“A→B”或“B→A”）

17．如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的垂直于纸面向里的匀强磁场，一个电子（电荷量为q）从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°．电子进入磁场瞬间受到______（填“洛伦兹力”或“安培力”），其大小为______．

18．如图所示，一阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的运动轨迹向下弯曲，则导线中的电流方向为__________．（填“从A到B”或“从B到A”）

19．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了一个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A靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块A相连，请结合下列操作步骤回答问题。

(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-下小物块A，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹均匀，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。

(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，绳与滑轮的摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，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的带电量不变。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)为了测定物块A所带电量q，除倾角、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有___________；

(4)用重力加速度g、磁感应强度B、倾角和所测得的物理量，可得出q的表达式为___________。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，P、N是两个长为L的平行板，它们相距L，今有一个质量为m、带电量为q的正电荷以速度v沿平行板面的方向贴着P板从一端打入．

（1）如果板间加一个垂直于纸面向外的磁场后，该带电粒子可以打出平行板区域，试求磁场的磁感应强度B的取值范围；

（2）如果板间加一个垂直于板面从P板指向N板的电场后，带电粒子可从板间射出，则所加电场的场强怎样取值？（带电粒子的重力不计）

21．如图所示，磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里、宽度为的有界匀强磁场，磁场边界、足够长且相互平行。在上放置一个放射源，是放射源的窗口，长度为。放射源窗口的每点都不断地沿纸面内各个方向向磁场内射出质量为、电荷量为的带正电荷的粒子，已知粒子射出的初速度大小为，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：

（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期；

（2）粒子从磁场上边界上射出的范围的长度。

22．如图所示，为一磁约束装置的原理图，圆心为原点O、半径为R0的圆形区域Ⅰ内有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场．一束质量为m、电量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(0、R0)的A点沿y负方向射入磁场区域Ⅰ，粒子全部经过x轴上的P点，方向沿x轴正方向．当在环形区域Ⅱ加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场时，上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，粒子经过区域Ⅱ后从Q点第2次射入区域Ⅰ，已知OQ与x轴正方向成60°．不计重力和粒子间的相互作用．求：

(1)区域Ⅰ中磁感应强度B1的大小；

(2)若要使所有的粒子均约束在区域内，则环形区域Ⅱ中B2的大小、方向及环形半径R至少为大；

(3)粒子从A点沿y轴负方向射入后至再次以相同的速度经过A点的运动周期．

23．如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力忽略不计)，从静止开始经电压U1的电场中加速后，沿水平方向进入水平放置的两平行金属板间，已知金属板长为L，两板间距d= L/4，板间电压粒子离开偏转电场后进入一个垂直于纸面的匀强磁场，磁场左右边界线均在竖直方向上，粒子在磁场中运动的时间为t，并恰好沿水平方向从磁场右边界穿出，求：

(1)带电粒子离开电场时偏离原运动方向的角度θ；

(2)磁场B的大小和方向．

参考答案：

1．B

2．B

3．C

4．B

5．A

6．D

7．D

8．D

9．B

10．D

11．A

12．D

13．D

14．C

15．C

16．     交流电     B→A

17．     洛伦兹力     Bqv

18．从B到A

19．     D     物块B的质量m和两物块最终的速度v    

20．（1）或；（2）

21．（1）；（2）

22．(1) (2) ,方向垂直xOy平面向外;

(3)

23．(1)θ=30°   (2),方向垂直纸面向里