1.3洛伦兹力基础巩固（word 含答案）

1.3洛伦兹力基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面且指向纸外.有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子．则（ ）
A．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
B．只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
C．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
D．只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
2．如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速度不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度与MN垂直，穿过b点的粒子，其速度方向与MN成30°角，设两粒子从S到a、b所需的时间分别为t1、t2，则t1∶t2为（　　）
A．1∶1 B．3∶2 C．3∶1 D．4∶3
3．一带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，不受磁场影响的物理量是（　　）
A．速度 B．加速度 C．位移 D．动能
4．如图，在直角坐标系第一象限轴与直线所夹范围内存在匀强磁场，磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里。一带负电的粒子以速度自轴上点垂直射入磁场，一段时间后，该粒子垂直直线射出磁场，自轴上点（图中未画出）离开第一象限。已知，不计粒子重力。则下列判断错误的是（　　）
A．粒子在磁场中运动的轨道半径为 B．粒子离开第一象限点的横坐标为
C．粒子在第一象限磁场中的运动时间为 D．粒子在第一象限的运动时间为
5．空间有一圆柱形匀强磁场区域，磁感应强度为B，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面．一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子以一定的速率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，粒子入射的速度大小为（ ）
A． B． C． D．
6．如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动。射入磁场时，P的速度VP垂直于磁场边界，Q的速度VQ与磁场边界的夹角为45°。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则（　　）
A．P和Q的质量之比为1∶4 B．P和Q的质量之比为∶1
C．P和Q速度大小之比为∶1 D．P和Q速度大小之比为1∶2
7．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图。演示仪中有一对彼此平行且共轴的圆形励磁线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场。玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射电子。电子刚好从球心O点正下方沿水平方向向左射出，玻璃泡内稀薄气体能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是（　　）
A．若要正常观察电子径迹，励磁线圈中的电流方向应为逆时针
B．若保持U不变，增大I，电子运动的径迹半径变大
C．若同时减小I和U，电子运动的周期减小
D．若保持I不变，减小U，电子运动的周期不变
8．如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是（　　）
A．电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹越长
B．电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大
C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合
D．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不同
9．如图所示，M、N为两条沿竖直方向放置的直导线，其中有一条导线中通有恒定电流，另一条导线中无电流．一带电粒子在M、N两条直导线所在的平面内运动，曲线ab是该粒子的运动轨迹．带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计．关于导线中的电流方向、粒子带电情况以及运动的方向，下列说法正确的是
A．M中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动
B．M中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从a点向b点运动
C．N中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从a点向b点运动
D．N中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从a点向b点运动
10．下列说法正确的是（　　）
A．地磁场的北极在地理北极附近
B．北京与太原的地磁偏角相同
C．电流元在磁场中受的安培力方向与磁感应强度的方向垂直
D．磁场中磁感应强度的方向与电荷所受的洛伦兹力的方向相同
11．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（　　）
A．电子将向左偏转，速率不变，半径变小
B．电子将向左偏转，速率改变，半径变小
C．电子将向右偏转，速率不变，半径变大
D．电子将向右偏转，速率改变，半径变大
12．如图所示，L1和L2为两条平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L1上．带正电的粒子从A点以初速v斜向下与L1成45°角射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向下，且方向与A点方向相同．不计重力影响，下列说法正确的是
A．若将该粒子带上等量的负电荷，其他条件不变：则粒子不能经过B点
B．若将磁场边界L1、L2的距离减小一点，其他条件不变，则粒子仍能经过B点
C．若将带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过B点
D．若将带电粒子在A点时的初速度变小（方向不变），它不能经过B点．
13．如图所示，边长为的L的正方形区域abcd中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里一带电粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从ab边中点N点射出磁场忽略粒子受到的重力，下列说法中正确的是　　
A．该粒子带负电
B．洛伦兹力对粒子做正功
C．粒子在磁场中做圆周运动的半径为
D．如果仅使该粒子射入磁场的速度增大，粒子做圆周运动的半径也将变大
14．如图所示，半径分别为R、的两个同心圆，圆心为O，大圆和小圆之间有垂直于纸面向外的匀强磁场、磁感应强度为B，一重力不计的比荷为k的带正电粒子从大圆边缘的A点沿与连线成（）角以速度v射入磁场，要使粒子不进入小圆，则v最大为（　　）
A． B． C． D．
15．如图所示，在xoy平面内有两根平行y轴水平放置的长直导线，通有沿y轴正方向大小相等的电流I，两导线关于y轴对称，P为x轴上一点，Q为z轴上一点，下列说法正确的是（ ）
A．O点处的磁感应强度不为零
B．P、Q两点处的磁感应强度方向垂直
C．P、Q两点处的磁感应强度方向平行
D．正电荷从O点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用
二、填空题（共4题）
16．如图所示，边长为L的一正方形内具有磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场。在A、B、C、D四点处都开小孔，不同速度的电子从A孔入射后在B、C、D孔都有电子出射，图中α=30°，则出射电子的速率比vB：vC：vD为__________，这些电子在磁场中运动的时间比tB：tC：tD为__________。
17．如图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场．带电粒子（不计重力）第一次以速度v1沿截面直径入射，粒子飞入磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角．则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的半径之比为_______； 速度之比为__________；周期之比为_________；时间之比为__________．
18．质子和α粒子以相同的动能垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们运动轨迹半径之比Rp:Rα=_________,运动周期之比Tp:Tα=_________.
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，一束质量、电荷量的带负电的粒子以某一速率通过一个矩形空间的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T；速度方向与磁感线垂直，带电粒子从A点沿AD方向射入，已知AB=DC=0.4m，AD=BC=，求：
（1）若带电粒子的运动速率为，则其在磁场中运动半径R1为多少？
（2）若带电粒子恰好从C点离开磁场，则其在磁场中运动半径R2和速率v2各为多少？
21．如图所示，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为．已知粒子射出磁场与射入磁场时速度方向间的夹角为60°，不计粒子的重力，求：
(1)粒子的速率是多大？
(2)粒子在磁场中的运动时间是多少？
22．
如图所示，在0≤x≤a、0≤y≤范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0～范围内．已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一．求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的：
（1）速度的大小；
（2）速度方向与y轴正方向夹角的正弦．
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．C
3．D
4．C
5．B
6．C
7．D
8．B
9．A
10．C
11．C
12．C
13．D
14．C
15．B
16．
17．：1 ：1 1:1 2：3
18．1:1 1:2
19．间距相等（或均匀） D BD
20．（1）R1=0.2m （2） R2=0.8m
21．(1) (2)
22．（1）；（2）
23．