1.2磁场对运动电荷的作用力课后练习-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力课后练习-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 289.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-18 07:12:23 | ||
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文档简介
1.2磁场对运动电荷的作用力
一、选择题（共15题）
1．如图所示表示磁场B方向、点电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F方向的相互关系图，这四个图中正确的是其中B，C选项为负电荷，B，F，v的方向两两互相垂直
A． B．
C． D．
2．如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向上.由于磁场的作用，则
A．板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势
B．板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势
C．板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势
D．板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势
3．来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况的判断，下列说法中正确的是（ ）
A．若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
B．若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向北偏转
C．若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向南偏转
D．若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
4．如图所示，方形玻璃管中有NaCl的水溶液，沿x轴正方向流动，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B.图中a、b是垂直于z轴方向上玻璃管的前后两内侧面，则（ ）
A．a处电势低于b处电势
B．a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度
C．溶液的上表面电势高于下表面的电势
D．溶液的上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度
5．如图所示，两根长直导线垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为M和N，两导线内通有大小相等、方向相反的电流。A、B是该平面内MN连线的中垂线上的两点，一带正电的小球从B点以某一指向A点的初速度开始运动，则带电小球的运动情况是（ ）
A．小球将做匀速直线运动
B．小球将先做减速运动后做加速运动
C．小球将向左做曲线运动
D．小球将向右做曲线运动
6．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列说法中，不正确的是
A．奥斯特实验说明电流具有磁效应，首次揭示了电和磁之间存在联系
B．直流电流、环形电流、通电螺线管的磁场均可用安培定则判断
C．通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，受此启发，安培提出了著名的分子电流假说
D．洛伦兹力方向可用左手定则判断，此时四指指向与电荷运动方向一致
7．将一直导线垂直于磁场方向放置在磁场中．当导线中没有电流时，磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，磁场对导线有力的作用．由此可猜想：磁场对运动电荷有力的作用．猜想的主要依据是（ ）
A．磁场是由运动电荷产生的
B．导线中存在正电荷和负电荷
C．电流是电荷定向运动形成的
D．导线中存在可以自由移动的电荷
8．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系．如关系式U=IR，既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和（欧）的乘积等效．现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、A（安）、（欧）和T（特），由他们组合成的单位都与电压单位V（伏）等效的是
A．J/C和N/C B．C/F和
C．和 D．A．和T.A．m
9．如图，某匀强磁场的方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场，不计粒了的重力。则粒子的运动轨迹（ ）
A．可能为圆弧a B．可能为直线b
C．可能为圆弧c D．沿a、b、c都有可能
10．如图所示是一个负电荷在磁场中运动的情况，图中所标出的洛仑滋力的方向中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．奥斯特最早发现，通电导线周围存在着磁场。研究表明，圆弧导线中的电流产生磁场的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零。如图所示，a、b两点在圆心，两导线中的电流强度相等，导线中箭头为电流方向，R和r分别为半径，则（ ）
A．a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度
B．b处磁感应强度的方向为垂直纸面向外
C．将一个带电量为q的电荷分别静放在a、b两点，放在a点受到的洛伦兹力更大
D．b处的磁感应强度为：，k值与电流强度无关
12．关于带电粒子进入磁场时所受洛伦兹力的方向，下列判断正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为α和β（α＜β），加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球 a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（ ）
A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且aa＞ab
B．a、b两球沿槽运动的最大速度为va和vb，则va＞vb
C．a、b两球沿直槽运动的最大位移为Sa和Sb，则Sa＜Sb
D．a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则ta＜tb
14．如图所示，质量为m、带电荷量为q的小滑块放置在倾角为、足够长的固定光滑绝缘斜面上，斜面置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．现让小滑块在斜面上由静止释放，一段时间后小滑块离开斜面．重力加速度大小为下列判断正确的是
A．小滑块带正电
B．小滑块在斜面上滑行的过程中机械能守恒
C．小滑块要离开斜面时的加速度大小为g
D．小滑块离开斜面时的速度大小为
15．下列说法正确的是( )
A．磁场是一种看不见摸不着的实际存在的物质
B．根据公式可知，电场强度跟电场力成正比，跟放入电场中的电荷的电量成反比
C． 只对匀强电场成立
D．带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛仑兹力的作用
二、填空题
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．从1405—1433年，出生于云南的航海家郑和先后7次下西洋．在一望无际的茫茫大海中，利用指南针导航．指南针指南的一端是________极(选填“N”或“S”)；洛仑兹力是磁场对________电荷的作用；如图所示是一带正电的粒子在磁场中的运动情况，粒子所受洛仑兹力的方向向_________．
18．如图所示，是电子射线管演示电子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，虚线是电子的运动轨迹，那么A端接直流高压电源的___极（正或负），C为蹄形磁铁的___极（N或S）．
19．一束等离子体（含有大量带正电和负电的微粒，都不考虑重力），沿图中箭头所示的方向垂直于磁场方向进入一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，粒子运动的轨迹如图中、所示。则是带___（选填“正”或“负”）电的微粒的运动轨迹，是带____（选填“正”或“负”）电的微粒的运动轨迹。
三、综合题
20．一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。
(1)A、B板哪一个是电源的正极？
(2)若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？
21．我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力，由此，我们用来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力，由此也可以用洛伦兹力来定义磁感应强度，这样得到磁感应强度的定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式进行对比，这两个定义式的差别在哪里？通过对这两个定义式的对比，你能获得哪些认识？
22．简谐运动是一种理想化的运动模型，是机械振动中最简单、最基本的振动．它具有如下特点：
1）简谐运动的物体受到回复力的作用，回复力F回的大小与物体偏离平衡位置的位移x成正比，回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反，即：F回 = -kx，其中k为振动系数，其值由振动系统决定；
2）简谐运动是一种周期性运动，其周期与振动物体的质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即：。
试论证分析如下问题：
（1）如图甲，摆长为L、摆球质量为m的单摆在AB间做小角度的自由摆动，当地重力加速度为g。
a. 当摆球运动到P点时，摆角为θ，画出摆球受力的示意图，并写出此时刻摆球受到的回复力F回大小；
b. 请结合简谐运动的特点，证明单摆在小角度摆动时周期为。
（提示：用弧度制表示角度，当角θ很小时，sinθ ≈ θ，θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
（2）类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法．长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为+q，质量为m的小球．将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中，如图乙所示；将该装置处于磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图丙所示．带电小球在乙、丙图中均做小角度的简谐运动．请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期．
（3）场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场，还有引力场．物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场．
a. 类比电场强度的定义方法，定义“重力场强度”，并说明两种场的共同点（至少写出两条）；
b. 类比电场中的电场线，在图丁地球周围描绘出“重力场线”．
23．一段粗细均匀的导体长为L，横截面积为S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，通电后，电子定向运动的速度大小为v。
(1)求该段导体自由电子的总个数N；
(2)请用n、e、S、v表示流过导体的电流大小I；
(3)若再在垂直导体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，试根据导体所受安培力推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．根据A图示，由左手定则可知，洛伦兹力向左下，故A正确；
B．根据B图示，由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，故B错误；
C．根据C图示，由左手定则可知，洛伦兹力向右下，故C错误；
D．根据D图示，由左手定则可知，洛伦兹力向上，故D错误；
故选A．
2．A
【详解】
电流方向竖直向上，则电子从上往下流，根据左手定则，电子向左侧偏转，则左侧聚集较多的电子，右侧失去电子带正电，所以b点的电势高于a点的电势．故A正确，BCD错误．
故选A．
点评：解决本题的关键知道金属中的电子受到洛伦兹力发生偏转，使得两侧形成电势差，最终电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡．
3．A
【详解】
赤道平面的磁场方向平行于地面，由地理南极指向地理北极，带正电的粒子沿地球赤道平面射向地心，由左手定则可知，其将受到地磁场的作用向东偏转，负粒子则向西偏转，故选A。
4．B
【详解】
AB.溶液中的正，负离子沿x轴正向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正向的洛伦兹力，运动的负离子受到沿z轴负向的洛伦兹力，故正离子会偏向a处，负离子会偏向b处，a处电势高于b处电势，a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度，故A错误，B正确；
CD.溶液的上表面电势等于下表面的电势，溶液的上表面处的氯离子浓度也等于下表面处的氯离子浓度，故C、D错误
5．A
【详解】
根据安培定则可知，两电流在A点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据对称性和平行四边形定则可知，A点处的合磁感应强度的方向沿着AB方向，同理可得在AB连线上各点的合磁感应强度的方向都沿AB方向，与带电小球的初速度方向平行，则带电小球在光滑水平面上不受洛伦兹力作用，小球受到的合外力为0，小球做匀速直线运动，A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】
奥斯特通过通电导线对小磁针的作用，说明了电流的磁效应，揭示了电和磁之间的关系，A正确；电流周围的磁场方向，都是通过右手螺旋定则判断的，B正确；安培通过通电螺线管周围的磁场与条形磁场的关系提出了分子电流假说，C正确；洛伦兹力的方向是利用左手定则判断的，其中四指指向正电荷的运动方向，D错误．
7．C
【详解】
根据电流形成的条件可知，电流是电荷定向运动形成的．当导线中没有电流时，即导线中没有做定向移动的电荷，此时磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，导线内的自由电荷做定向移动，由于磁场对导线有力的作用，则说明了磁场对运动电荷有力的作用．故C正确，ABD错误；故选C．
8．B
【详解】
A．A中J/C的单位是V，而N/C的单位就不是V，故选项A错误；
B．C/F的单位是V，的单位也是V，故选项B正确；
C．的单位是V，的单位是力的单位N，故选项C错误；
D．A.的单位是V，T.A.m的单位是安培力的单位N，故选项D错误。
故选B。
9．A
【详解】
根据左手定则可知，带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场时，受力方向向左，所以粒子向左偏转，则粒子的运动轨迹可能为圆弧a，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．C
【详解】
A、图中电荷的运动方向与磁场方向平行，没有安培力产生，故A错误；B、图中负电荷向右运动，磁场方向竖直向上，根据左手定则可知洛伦兹力方向垂直纸面向里，故B错误；C、图中负电荷向右运动，磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知洛伦兹力方向竖直向上，故C正确；D、图中负电荷向右运动，磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则可知洛伦兹力方向竖直向下，故D错误；故选C．
11．A
【详解】
AB．圆弧导线中的电流产生磁场的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则a、b两处的磁场是由两段圆弧形电流产生的，有安培定则可知，a中大圆弧和小圆弧在a点的磁场方向相反，且小圆弧产生的磁场强，所以a点的磁场方向垂直纸面向外，b中大圆弧和小圆弧在b点的磁场方向相同，垂直纸面向里，所以b点的磁场大于a点的磁场，故A正确，B错误；
C．静止电荷在磁场中不受洛伦兹力的作用，故C错误；
D．b处的磁感应强度为：，k值与电流强度有关，电流强度越大，k越大，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．根据左手定则判断，洛伦兹力的方向竖直向上。故A错误；
B．根据左手定则判断，洛伦兹力的方向水平向左。故B错误；
C．根据左手定则判断，洛伦兹力的方向垂直纸面向外。故C正确；
D．根据左手定则判断，带电粒子不受洛伦兹力作用。故D错误。
故选C。
13．ACD
【详解】
A．两小球受到的洛伦兹力都与斜面垂直向上，沿斜面方向的合力为重力的分力，则其加速度为
aa=gsinα ab=gsinβ
可见aa＞ab故A正确；
B．当加速到洛伦兹力与重力沿垂直斜面向下分力相等时，小球脱离斜面则
mgcosβ=Bqv
所以
，
由于（α＞β）所以va＜vb，故B错误；
C．又 v2=2gsinαsa 求得
同理得：
因α＞β，则 sa＜sb 故C正确，
D．又由v=gsinβta 得
同理得
则ta＜tb则D正确；
故选ACD。
14．BD
【详解】
A、由题意可知：小滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则可得：小滑块带负电，故A错误；
B、滑块下滑过程中，支持力与速度垂直，且洛伦兹力与速度也垂直，因此两个力不做功，因光滑，没有摩擦力，因此只有重力做功，小滑块的机械能守恒，故B正确；
C、滑块要离开斜面时，重力垂直斜面的分力与洛伦兹力平衡，则重力另一分力产生加速度，那么其加速度大小为，故C错误．
D、由题意：当滑块离开斜面时，洛伦兹力：，则，故D正确。
故选BD．
15．AC
【详解】
A．磁场看不见摸不着，但是客观存在，故A正确；
B．公式是电场强度的定义式，电场强度是电场本身固有的属性，与和无关，故B错误；
C．公式是匀强电场中电势差与电场强度的关系，故C正确；
D．带电粒子速度方向与磁感应强度方向平行，不受洛伦兹力，故D错误。
故选AC．
16．0
17． S 运动 右
【详解】
由于地球的周围存在地磁场，指南针指南的一端是S极，洛伦兹力是运动电荷在磁场中所受到的力，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是在纸面向右．
18． 负 S
【详解】
A端发射出电子，知A端接高压电源的负极，洛伦兹力方向向下，根据左手定则知磁场的方向由C指向D，所以C为蹄形磁铁的S极．
19． 正 负
【详解】
带电粒子在磁场中运动受到洛伦兹力，根据左手定则可知粒子带正电，粒子带负电。
20．(1)B板；(2)
【详解】
(1)由左手定则，B板为正极：
(2) A、B两板将会聚集越来越多的电荷，电场强度变强，令两板的电动势为E，当平衡时有，
解得电源的电动势
21．根据洛伦兹力
则用洛伦兹力来定义磁感应强度为
磁场强度是描述磁场力的性质的物理量，它的方向是小磁针静止时N极的受力方向。
电场强度的定义式
电场强度是描述电场力的性质的物理量，它的方向与正电荷的受力方向相同。
认识：它们大小与本身属性有关，与放入其中的试探电荷和带电粒子无关。
22．(1) a: b:略见解析(2) , ,
(3) ①都是一种看不见的特殊物质；②场强都是矢量，既有大小，又有方向；③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念；④保守力做功的过程，都伴随着一种势能的变化；⑤都可以借助电场线（重力场线）、等势面（等高线）来形象描述场
【详解】
（1）a.单摆受力分析
回复力
b. 因为
当θ很小时，，θ等于θ角对应的弧长与半径的比值
当θ很小时，弧长PO近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移x
振动系数
k代入简谐运动周期公式
单摆周期公式
（2）图乙中，摆球受到重力G、电场力F电和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比，
等效的“重力”
带入单摆周期公式得
图丙中，摆球受到重力G、洛伦兹力F洛和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比,洛伦兹力始终沿摆线方向，不产生回复力的效果
单摆周期与重力场中相同
（3）a．处在重力场中某点的物体所受的重力与物体质量的比值，叫做该点的重力场强度．用g表示，定义式
两种场的共同点：
①都是一种看不见的特殊物质；②场强都是矢量，既有大小，又有方向；③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念；④保守力做功的过程，都伴随着一种势能的变化；⑤都可以借助电场线（重力场线）、等势面（等高线）来形象描述场；
b.如图为重力场分布情况．
23．(1) nLS ；(2) ； (3)见解析
【详解】
(1)该段导体自由电子的总个数
N=nLS
(2)导体中的电流大小为
t时间内长度为vt，则其体积为vtS，通过某一截面的自由电子数目为nSvt，该时间内通过导体截面的电量为
所以
(3)该导体处于垂直于它的匀强磁场中所受到的安培力
得
某一个电子所受的洛伦兹力为
N为该导体中的自由电子个数
N=nSL
得
一、选择题（共15题）
1．如图所示表示磁场B方向、点电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F方向的相互关系图，这四个图中正确的是其中B，C选项为负电荷，B，F，v的方向两两互相垂直
A． B．
C． D．
2．如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向上.由于磁场的作用，则
A．板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势
B．板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势
C．板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势
D．板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势
3．来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况的判断，下列说法中正确的是（ ）
A．若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
B．若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向北偏转
C．若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向南偏转
D．若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
4．如图所示，方形玻璃管中有NaCl的水溶液，沿x轴正方向流动，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B.图中a、b是垂直于z轴方向上玻璃管的前后两内侧面，则（ ）
A．a处电势低于b处电势
B．a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度
C．溶液的上表面电势高于下表面的电势
D．溶液的上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度
5．如图所示，两根长直导线垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为M和N，两导线内通有大小相等、方向相反的电流。A、B是该平面内MN连线的中垂线上的两点，一带正电的小球从B点以某一指向A点的初速度开始运动，则带电小球的运动情况是（ ）
A．小球将做匀速直线运动
B．小球将先做减速运动后做加速运动
C．小球将向左做曲线运动
D．小球将向右做曲线运动
6．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列说法中，不正确的是
A．奥斯特实验说明电流具有磁效应，首次揭示了电和磁之间存在联系
B．直流电流、环形电流、通电螺线管的磁场均可用安培定则判断
C．通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，受此启发，安培提出了著名的分子电流假说
D．洛伦兹力方向可用左手定则判断，此时四指指向与电荷运动方向一致
7．将一直导线垂直于磁场方向放置在磁场中．当导线中没有电流时，磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，磁场对导线有力的作用．由此可猜想：磁场对运动电荷有力的作用．猜想的主要依据是（ ）
A．磁场是由运动电荷产生的
B．导线中存在正电荷和负电荷
C．电流是电荷定向运动形成的
D．导线中存在可以自由移动的电荷
8．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系．如关系式U=IR，既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和（欧）的乘积等效．现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、A（安）、（欧）和T（特），由他们组合成的单位都与电压单位V（伏）等效的是
A．J/C和N/C B．C/F和
C．和 D．A．和T.A．m
9．如图，某匀强磁场的方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场，不计粒了的重力。则粒子的运动轨迹（ ）
A．可能为圆弧a B．可能为直线b
C．可能为圆弧c D．沿a、b、c都有可能
10．如图所示是一个负电荷在磁场中运动的情况，图中所标出的洛仑滋力的方向中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．奥斯特最早发现，通电导线周围存在着磁场。研究表明，圆弧导线中的电流产生磁场的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零。如图所示，a、b两点在圆心，两导线中的电流强度相等，导线中箭头为电流方向，R和r分别为半径，则（ ）
A．a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度
B．b处磁感应强度的方向为垂直纸面向外
C．将一个带电量为q的电荷分别静放在a、b两点，放在a点受到的洛伦兹力更大
D．b处的磁感应强度为：，k值与电流强度无关
12．关于带电粒子进入磁场时所受洛伦兹力的方向，下列判断正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为α和β（α＜β），加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球 a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（ ）
A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且aa＞ab
B．a、b两球沿槽运动的最大速度为va和vb，则va＞vb
C．a、b两球沿直槽运动的最大位移为Sa和Sb，则Sa＜Sb
D．a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则ta＜tb
14．如图所示，质量为m、带电荷量为q的小滑块放置在倾角为、足够长的固定光滑绝缘斜面上，斜面置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．现让小滑块在斜面上由静止释放，一段时间后小滑块离开斜面．重力加速度大小为下列判断正确的是
A．小滑块带正电
B．小滑块在斜面上滑行的过程中机械能守恒
C．小滑块要离开斜面时的加速度大小为g
D．小滑块离开斜面时的速度大小为
15．下列说法正确的是( )
A．磁场是一种看不见摸不着的实际存在的物质
B．根据公式可知，电场强度跟电场力成正比，跟放入电场中的电荷的电量成反比
C． 只对匀强电场成立
D．带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛仑兹力的作用
二、填空题
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．从1405—1433年，出生于云南的航海家郑和先后7次下西洋．在一望无际的茫茫大海中，利用指南针导航．指南针指南的一端是________极(选填“N”或“S”)；洛仑兹力是磁场对________电荷的作用；如图所示是一带正电的粒子在磁场中的运动情况，粒子所受洛仑兹力的方向向_________．
18．如图所示，是电子射线管演示电子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，虚线是电子的运动轨迹，那么A端接直流高压电源的___极（正或负），C为蹄形磁铁的___极（N或S）．
19．一束等离子体（含有大量带正电和负电的微粒，都不考虑重力），沿图中箭头所示的方向垂直于磁场方向进入一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，粒子运动的轨迹如图中、所示。则是带___（选填“正”或“负”）电的微粒的运动轨迹，是带____（选填“正”或“负”）电的微粒的运动轨迹。
三、综合题
20．一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。
(1)A、B板哪一个是电源的正极？
(2)若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？
21．我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力，由此，我们用来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力，由此也可以用洛伦兹力来定义磁感应强度，这样得到磁感应强度的定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式进行对比，这两个定义式的差别在哪里？通过对这两个定义式的对比，你能获得哪些认识？
22．简谐运动是一种理想化的运动模型，是机械振动中最简单、最基本的振动．它具有如下特点：
1）简谐运动的物体受到回复力的作用，回复力F回的大小与物体偏离平衡位置的位移x成正比，回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反，即：F回 = -kx，其中k为振动系数，其值由振动系统决定；
2）简谐运动是一种周期性运动，其周期与振动物体的质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即：。
试论证分析如下问题：
（1）如图甲，摆长为L、摆球质量为m的单摆在AB间做小角度的自由摆动，当地重力加速度为g。
a. 当摆球运动到P点时，摆角为θ，画出摆球受力的示意图，并写出此时刻摆球受到的回复力F回大小；
b. 请结合简谐运动的特点，证明单摆在小角度摆动时周期为。
（提示：用弧度制表示角度，当角θ很小时，sinθ ≈ θ，θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
（2）类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法．长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为+q，质量为m的小球．将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中，如图乙所示；将该装置处于磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图丙所示．带电小球在乙、丙图中均做小角度的简谐运动．请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期．
（3）场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场，还有引力场．物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场．
a. 类比电场强度的定义方法，定义“重力场强度”，并说明两种场的共同点（至少写出两条）；
b. 类比电场中的电场线，在图丁地球周围描绘出“重力场线”．
23．一段粗细均匀的导体长为L，横截面积为S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，通电后，电子定向运动的速度大小为v。
(1)求该段导体自由电子的总个数N；
(2)请用n、e、S、v表示流过导体的电流大小I；
(3)若再在垂直导体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，试根据导体所受安培力推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．根据A图示，由左手定则可知，洛伦兹力向左下，故A正确；
B．根据B图示，由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，故B错误；
C．根据C图示，由左手定则可知，洛伦兹力向右下，故C错误；
D．根据D图示，由左手定则可知，洛伦兹力向上，故D错误；
故选A．
2．A
【详解】
电流方向竖直向上，则电子从上往下流，根据左手定则，电子向左侧偏转，则左侧聚集较多的电子，右侧失去电子带正电，所以b点的电势高于a点的电势．故A正确，BCD错误．
故选A．
点评：解决本题的关键知道金属中的电子受到洛伦兹力发生偏转，使得两侧形成电势差，最终电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡．
3．A
【详解】
赤道平面的磁场方向平行于地面，由地理南极指向地理北极，带正电的粒子沿地球赤道平面射向地心，由左手定则可知，其将受到地磁场的作用向东偏转，负粒子则向西偏转，故选A。
4．B
【详解】
AB.溶液中的正，负离子沿x轴正向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正向的洛伦兹力，运动的负离子受到沿z轴负向的洛伦兹力，故正离子会偏向a处，负离子会偏向b处，a处电势高于b处电势，a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度，故A错误，B正确；
CD.溶液的上表面电势等于下表面的电势，溶液的上表面处的氯离子浓度也等于下表面处的氯离子浓度，故C、D错误
5．A
【详解】
根据安培定则可知，两电流在A点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据对称性和平行四边形定则可知，A点处的合磁感应强度的方向沿着AB方向，同理可得在AB连线上各点的合磁感应强度的方向都沿AB方向，与带电小球的初速度方向平行，则带电小球在光滑水平面上不受洛伦兹力作用，小球受到的合外力为0，小球做匀速直线运动，A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】
奥斯特通过通电导线对小磁针的作用，说明了电流的磁效应，揭示了电和磁之间的关系，A正确；电流周围的磁场方向，都是通过右手螺旋定则判断的，B正确；安培通过通电螺线管周围的磁场与条形磁场的关系提出了分子电流假说，C正确；洛伦兹力的方向是利用左手定则判断的，其中四指指向正电荷的运动方向，D错误．
7．C
【详解】
根据电流形成的条件可知，电流是电荷定向运动形成的．当导线中没有电流时，即导线中没有做定向移动的电荷，此时磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，导线内的自由电荷做定向移动，由于磁场对导线有力的作用，则说明了磁场对运动电荷有力的作用．故C正确，ABD错误；故选C．
8．B
【详解】
A．A中J/C的单位是V，而N/C的单位就不是V，故选项A错误；
B．C/F的单位是V，的单位也是V，故选项B正确；
C．的单位是V，的单位是力的单位N，故选项C错误；
D．A.的单位是V，T.A.m的单位是安培力的单位N，故选项D错误。
故选B。
9．A
【详解】
根据左手定则可知，带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场时，受力方向向左，所以粒子向左偏转，则粒子的运动轨迹可能为圆弧a，故A正确，BCD错误。
故选A。
10．C
【详解】
A、图中电荷的运动方向与磁场方向平行，没有安培力产生，故A错误；B、图中负电荷向右运动，磁场方向竖直向上，根据左手定则可知洛伦兹力方向垂直纸面向里，故B错误；C、图中负电荷向右运动，磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知洛伦兹力方向竖直向上，故C正确；D、图中负电荷向右运动，磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则可知洛伦兹力方向竖直向下，故D错误；故选C．
11．A
【详解】
AB．圆弧导线中的电流产生磁场的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则a、b两处的磁场是由两段圆弧形电流产生的，有安培定则可知，a中大圆弧和小圆弧在a点的磁场方向相反，且小圆弧产生的磁场强，所以a点的磁场方向垂直纸面向外，b中大圆弧和小圆弧在b点的磁场方向相同，垂直纸面向里，所以b点的磁场大于a点的磁场，故A正确，B错误；
C．静止电荷在磁场中不受洛伦兹力的作用，故C错误；
D．b处的磁感应强度为：，k值与电流强度有关，电流强度越大，k越大，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．根据左手定则判断，洛伦兹力的方向竖直向上。故A错误；
B．根据左手定则判断，洛伦兹力的方向水平向左。故B错误；
C．根据左手定则判断，洛伦兹力的方向垂直纸面向外。故C正确；
D．根据左手定则判断，带电粒子不受洛伦兹力作用。故D错误。
故选C。
13．ACD
【详解】
A．两小球受到的洛伦兹力都与斜面垂直向上，沿斜面方向的合力为重力的分力，则其加速度为
aa=gsinα ab=gsinβ
可见aa＞ab故A正确；
B．当加速到洛伦兹力与重力沿垂直斜面向下分力相等时，小球脱离斜面则
mgcosβ=Bqv
所以
，
由于（α＞β）所以va＜vb，故B错误；
C．又 v2=2gsinαsa 求得
同理得：
因α＞β，则 sa＜sb 故C正确，
D．又由v=gsinβta 得
同理得
则ta＜tb则D正确；
故选ACD。
14．BD
【详解】
A、由题意可知：小滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则可得：小滑块带负电，故A错误；
B、滑块下滑过程中，支持力与速度垂直，且洛伦兹力与速度也垂直，因此两个力不做功，因光滑，没有摩擦力，因此只有重力做功，小滑块的机械能守恒，故B正确；
C、滑块要离开斜面时，重力垂直斜面的分力与洛伦兹力平衡，则重力另一分力产生加速度，那么其加速度大小为，故C错误．
D、由题意：当滑块离开斜面时，洛伦兹力：，则，故D正确。
故选BD．
15．AC
【详解】
A．磁场看不见摸不着，但是客观存在，故A正确；
B．公式是电场强度的定义式，电场强度是电场本身固有的属性，与和无关，故B错误；
C．公式是匀强电场中电势差与电场强度的关系，故C正确；
D．带电粒子速度方向与磁感应强度方向平行，不受洛伦兹力，故D错误。
故选AC．
16．0
17． S 运动 右
【详解】
由于地球的周围存在地磁场，指南针指南的一端是S极，洛伦兹力是运动电荷在磁场中所受到的力，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是在纸面向右．
18． 负 S
【详解】
A端发射出电子，知A端接高压电源的负极，洛伦兹力方向向下，根据左手定则知磁场的方向由C指向D，所以C为蹄形磁铁的S极．
19． 正 负
【详解】
带电粒子在磁场中运动受到洛伦兹力，根据左手定则可知粒子带正电，粒子带负电。
20．(1)B板；(2)
【详解】
(1)由左手定则，B板为正极：
(2) A、B两板将会聚集越来越多的电荷，电场强度变强，令两板的电动势为E，当平衡时有，
解得电源的电动势
21．根据洛伦兹力
则用洛伦兹力来定义磁感应强度为
磁场强度是描述磁场力的性质的物理量，它的方向是小磁针静止时N极的受力方向。
电场强度的定义式
电场强度是描述电场力的性质的物理量，它的方向与正电荷的受力方向相同。
认识：它们大小与本身属性有关，与放入其中的试探电荷和带电粒子无关。
22．(1) a: b:略见解析(2) , ,
(3) ①都是一种看不见的特殊物质；②场强都是矢量，既有大小，又有方向；③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念；④保守力做功的过程，都伴随着一种势能的变化；⑤都可以借助电场线（重力场线）、等势面（等高线）来形象描述场
【详解】
（1）a.单摆受力分析
回复力
b. 因为
当θ很小时，，θ等于θ角对应的弧长与半径的比值
当θ很小时，弧长PO近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移x
振动系数
k代入简谐运动周期公式
单摆周期公式
（2）图乙中，摆球受到重力G、电场力F电和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比，
等效的“重力”
带入单摆周期公式得
图丙中，摆球受到重力G、洛伦兹力F洛和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比,洛伦兹力始终沿摆线方向，不产生回复力的效果
单摆周期与重力场中相同
（3）a．处在重力场中某点的物体所受的重力与物体质量的比值，叫做该点的重力场强度．用g表示，定义式
两种场的共同点：
①都是一种看不见的特殊物质；②场强都是矢量，既有大小，又有方向；③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念；④保守力做功的过程，都伴随着一种势能的变化；⑤都可以借助电场线（重力场线）、等势面（等高线）来形象描述场；
b.如图为重力场分布情况．
23．(1) nLS ；(2) ； (3)见解析
【详解】
(1)该段导体自由电子的总个数
N=nLS
(2)导体中的电流大小为
t时间内长度为vt，则其体积为vtS，通过某一截面的自由电子数目为nSvt，该时间内通过导体截面的电量为
所以
(3)该导体处于垂直于它的匀强磁场中所受到的安培力
得
某一个电子所受的洛伦兹力为
N为该导体中的自由电子个数
N=nSL
得