高二物理同步精编分层课时专练
第2节 磁场对运动电荷的作用力
一、基础专练
1．如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转
2．如图所示，在正方体的四条沿x轴方向的棱上，分别固定四根通有等大电流I0的等长导线。正方体的中心点P处有不断沿y轴正方向喷射粒子的粒子源，关于粒子刚被喷出时所受到的洛伦兹力方向，下列说法中正确的是 （ ）
A．若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿z轴正方向
B．若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向
C．若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向
D．若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿z轴负方向
3．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，宇宙射线粒子将（ ）
A．向东偏转 B．向南偏转
C．向西偏转 D．向北偏转
4．电荷量为的粒子，在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（ ）
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B．如果把改为，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用
D．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度越小
5．如图所示，一带正电的物体固定在小车的底板上，其中底板绝缘，整个装置静止在水平地面上，在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场，如果保持小车不动，将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动。则下列说法正确的是（ ）
A．带电物体所受的洛伦兹力为零
B．带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上
C．小车对地面的压力变大
D．地面对小车的摩擦力方向向左
6．关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是（ ）
A．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断
B．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直
C．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用
D．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功
二、提升专练
7．一正点电荷分别在电场和磁场中运动，下列说法正确的是（ ）
A．正点电荷在电场中运动时，可能不受电场力作用
B．正点电荷在电场中运动时，受电场力的方向一定与电场强度方向相同
C．正点电荷在磁场中运动时的速度越大，受到的洛伦兹力一定越大
D．正点电荷在磁场中运动时，受到的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直
8．一个带电粒子在匀强磁场B中所受的洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是（ ）
A．粒子带负电，向左运动 B．粒子带正电，向上运动
C．粒子带负电，向下运动 D．粒子带正电，向右运动
9．如图，甲是带正电的物块，乙是不带电的足够长的绝缘木板。甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现用一水平恒力F拉乙木板，使甲、乙从静止开始向左运动，甲电荷量始终保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在此后运动过程中可能出现的是（ ）
A．甲、乙间的摩擦力始终不变 B．甲、乙间的摩擦力一直增大
C．甲物块一直做匀速直线运动 D．乙木板一直做匀加速直线运动
10．如图所示为一个质量为m、带电量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，现给圆环向右初速度，在此后的运动过程中，圆环运动的速度变化情况可能是（ ）
A．大小不变 B．逐渐变小
C．逐渐变大 D．无法确定
11．如图，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不正确的是（ ）
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
D．a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则ta12．如图所示，两个倾角分别为和的光滑绝缘斜面固定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个质量为m、带电荷量为的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，则（ ）
A．飞离斜面时甲滑块动量比乙滑块动量大
B．飞离斜面时甲滑块动量比乙滑块动量小
C．飞离斜面时甲滑块重力做功的瞬时功率与乙滑块重力做功瞬时功率不同
D．飞离斜面时甲滑块重力做功的瞬时功率与乙滑块重力做功瞬时功率相同
13．如图所示，用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时（ ）
A．小球的动能相同 B．细线所受的拉力相同
C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度大小相同
14．如图所示，一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R=0.50m的绝缘光滑圆槽轨。槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感强度B=0.5T，有一质量为m=0.10g的带正电的电量为q=1.6×10-3C的小球在水平轨道上向右运动，小球恰好能通过光滑圆槽轨的最高点，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在最高点只受到洛仑兹力和重力的作用
B．由于无摩擦力，且洛伦兹力也不做功，所以小球到达最高点和小球在水平轨道上的机械能相等
C．如果小球到达最高点的线速度是v，小球在最高点有式子成立
D．如果重力加速度取10m/s2，则小球的初速度为4.6m/s
15．如图所示，空间有一垂直纸面向外、磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。t=0时对木板施加方向水平向左，大小为0.6N的恒力F，g=10m/s2。则（ ）
A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B．滑块最后做速度为10m/s的匀速运动
C．木板最后做加速度为3m/s2的匀加速运动
D．5s末滑块开始做匀速运动高二物理同步精编分层课时专练
第2节 磁场对运动电荷的作用力
一、基础专练
1．如图，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转
【答案】B
【详解】
根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，由图可知电子束运动方向由右向左，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向下，所以向下偏转。
故选B。
2．如图所示，在正方体的四条沿x轴方向的棱上，分别固定四根通有等大电流I0的等长导线。正方体的中心点P处有不断沿y轴正方向喷射粒子的粒子源，关于粒子刚被喷出时所受到的洛伦兹力方向，下列说法中正确的是 （ ）
A．若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿z轴正方向
B．若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向
C．若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向
D．若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿z轴负方向
【答案】C
【详解】
如图所示，从B1B2C2C1面右侧看去，根据安培定则以及对称性可知P点磁感应强度方向沿z轴正方向，根据左手定则可知，若粒子带正电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴负方向，若粒子带负电，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向，故ABD错误，C正确。
故选C。
3．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，宇宙射线粒子将（ ）
A．向东偏转 B．向南偏转
C．向西偏转 D．向北偏转
【答案】A
【详解】
地球的磁场由南向北，当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向东，所以粒子将向东偏转。
故选A。
4．电荷量为的粒子，在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（ ）
A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同
B．如果把改为，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用
D．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度越小
【答案】B
【详解】
A．力是矢量，有大小有方向，所以带电粒子速度大小相同，洛伦兹力大小相同，但是方向可能不同，故 A错误；
B．如果把＋q改为－q，且速度反向且大小不变，根据左手定则可知洛伦兹力的大小、方向均不变，故B正确；
C．若带电粒子平行于磁场运动，则不受洛伦兹力的作用，故C错误；
D．影响洛伦兹力的大小的因素有磁感应强度，速度大小，还有运动方向，所以带电粒子受到洛伦兹力越小，不一定是磁场的磁感强度越小，故D错误。
故选B。
5．如图所示，一带正电的物体固定在小车的底板上，其中底板绝缘，整个装置静止在水平地面上，在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场，如果保持小车不动，将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动。则下列说法正确的是（ ）
A．带电物体所受的洛伦兹力为零
B．带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上
C．小车对地面的压力变大
D．地面对小车的摩擦力方向向左
【答案】B
【详解】
AB．受洛伦兹力的带电物体的速度不是相对地面而言，而是相对磁场。题中匀强磁场向左匀速运动相当于小车水平向右匀速运动，由左手定则可知，带电物体所受的洛伦兹力方向竖直向上，故B正确，A错误；
D．由于小车水平方向不受力，所以摩擦力为零，故D错误；
C．对小车及带电物体整体分析可知，地面对小车的支持力变小，由牛顿第三定律可知小车对地面的压力变小，故C错误。
故选B。
6．关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是（ ）
A．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断
B．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直
C．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用
D．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功
【答案】A
【详解】
A、安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断，A正确；B、正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直，B错误；C、电荷在电场中一定受电场力作用，静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，C错误；D、洛伦兹始终与运动方向垂直，对运动电荷不做功，D错误；选A．
二、提升专练
7．一正点电荷分别在电场和磁场中运动，下列说法正确的是（ ）
A．正点电荷在电场中运动时，可能不受电场力作用
B．正点电荷在电场中运动时，受电场力的方向一定与电场强度方向相同
C．正点电荷在磁场中运动时的速度越大，受到的洛伦兹力一定越大
D．正点电荷在磁场中运动时，受到的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直
【答案】BD
【详解】
AB．正点电荷在电场中运动时一定受电场力作用，且受电场力的方向一定与电场强度方向相同，选项A错误、B正确；
C．正点电荷在磁场中运动时，若其速度方向与磁场方向平行，则不受磁场力作用，选项C错误；
D．正点电荷在磁场中运动时，受到的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直，选项D正确。
故选BD。
8．一个带电粒子在匀强磁场B中所受的洛伦兹力F
的方向如图所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是（ ）
A．粒子带负电，向左运动 B．粒子带正电，向上运动
C．粒子带负电，向下运动 D．粒子带正电，向右运动
【答案】BC
【详解】
磁场的方向垂直纸面向外，洛伦兹力的方向水平向右，根据左手定则，粒子若带正电，则向上运动，若带负电，向下运动，故BC正确，AD错误。
故选BC。
9．如图，甲是带正电的物块，乙是不带电的足够长的绝缘木板。甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现用一水平恒力F拉乙木板，使甲、乙从静止开始向左运动，甲电荷量始终保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在此后运动过程中可能出现的是（ ）
A．甲、乙间的摩擦力始终不变 B．甲、乙间的摩擦力一直增大
C．甲物块一直做匀速直线运动 D．乙木板一直做匀加速直线运动
【答案】AD
【详解】
AD．当在外力作用下甲乙一起向左做加速运动，而甲在接触面的摩擦力作用下向左加速，根据左手定则可知，甲受到竖直向下的洛伦兹力，由于甲加速运动，所以洛伦兹力逐渐增大，则甲、乙之间的弹力增大，甲、乙之间的最大静摩擦力增大，二者之间不会发生相对滑动，故二者一起向左匀加速直线运动，二者之间静摩擦力始终不变，故AD可能；
BC．当在外力作用下甲、乙相对滑动时，甲在接触面的摩擦力作用下向左加速，根据左手定则可知，甲受到竖直向下的洛伦兹力，由于甲加速运动，所以洛伦兹力逐渐增大，则甲、乙之间的弹力增大，甲、乙之间的摩擦力增大，加做加速度增加的加速度运动；乙做加速度减小的加速运动，当甲乙速度相等后，甲乙相对静止，之后甲乙一起做加速度相等的匀加速运动，甲乙间的摩擦力不变，故BC不可能。
故选AD。
10．如图所示为一个质量为m、带电量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，现给圆环向右初速度，在此后的运动过程中，圆环运动的速度变化情况可能是（ ）
A．大小不变 B．逐渐变小
C．逐渐变大 D．无法确定
【答案】AB
【详解】
A．当qv0B=mg
时，洛伦兹力与重力平衡，小环做匀速运动，速度大小不变，故A正确；
B．当qv0B＞mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=qv0B-mg
此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=ma所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，故B正确；
CD．当qv0B＜mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=mg-qv0B
此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=ma所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，故CD错误。
故选AB。
11．如图，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不正确的是（ ）
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saD．a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则ta【答案】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aaB．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正确，不符合题意；
C．又v2=2gsinαsa求得同理得因α<β，则sa>sb，故C错误，符合题意；
D．又由v=gsinβta得同理得则ta>tb，故D错误，符合题意。
故选ACD。
12．如图所示，两个倾角分别为和的光滑绝缘斜面固定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个质量为m、带电荷量为的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，则（ ）
A．飞离斜面时甲滑块动量比乙滑块动量大
B．飞离斜面时甲滑块动量比乙滑块动量小
C．飞离斜面时甲滑块重力做功的瞬时功率与乙滑块重力做功瞬时功率不同
D．飞离斜面时甲滑块重力做功的瞬时功率与乙滑块重力做功瞬时功率相同
【答案】AD
【详解】
AB．设斜面倾角为，当滑块恰好飞离斜面时，有可得
由题意可知，因为甲物块所在斜面倾角较小，所以甲滑块飞离斜面时的速度大，由
可知飞离斜面时甲滑块动量比乙滑块动量大，故A正确，B错误；
CD．飞离斜面时滑块重力做功的功率为
代入两个斜面的倾角可知飞离斜面时甲滑块重力做功的瞬时功率与乙滑块重力做功瞬时功率相同，故D正确，C错误。
故选AD。
13．如图所示，用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时（ ）
A．小球的动能相同 B．细线所受的拉力相同
C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度大小相同
【答案】AD
【详解】
A．带电绝缘小球受到的洛伦兹力与小球的速度方向时刻垂直，则洛伦兹力对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故当小球两次经过O点时速度大小相等，动能相同，故A正确；
BC．小球分别从A点和B点向最低点O运动，两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知小球两次经过O点时洛伦兹力方向相反，则细线所受的拉力不同，故BC错误；
D．由可知小球的向心加速度大小相同，故D正确。
故选AD。
14．如图所示，一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R=0.50m的绝缘光滑圆槽轨。槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感强度B=0.5T，有一质量为m=0.10g的带正电的电量为q=1.6×10-3C的小球在水平轨道上向右运动，小球恰好能通过光滑圆槽轨的最高点，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在最高点只受到洛仑兹力和重力的作用
B．由于无摩擦力，且洛伦兹力也不做功，所以小球到达最高点和小球在水平轨道上的机械能相等
C．如果小球到达最高点的线速度是v，小球在最高点有式子成立
D．如果重力加速度取10m/s2，则小球的初速度为4.6m/s
【答案】ABD
【详解】
A．设小球在最高点的速度为v，则小球在最高点所受洛伦兹力方向竖直向上；由于小球恰好能通过最高点，故小球在最高点由洛伦兹力和重力共同提供向心力，故A正确；
B．由于由于无摩擦力，洛伦兹力也不做功，所以小球在运动中只有重力做功，即机械能守恒，故B正确；
C．由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力向上，则根据牛顿第二定律可得故C错误；
D．由于小球恰好能通过最高点，故小球在最高点由洛伦兹力和重力共同提供向心力
解得v=1m/s由于无摩擦力，且洛伦兹力不做功，所以小球在运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律可得解得故D正确。
故选ABD。
15．如图所示，空间有一垂直纸面向外、磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。t=0时对木板施加方向水平向左，大小为0.6N的恒力F，g=10m/s2。则（ ）
A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动
B．滑块最后做速度为10m/s的匀速运动
C．木板最后做加速度为3m/s2的匀加速运动
D．5s末滑块开始做匀速运动
【答案】BC
【详解】
A．静摩擦力能提供的最大加速度为开始时木板滑块一起运动，加速度为而滑块向左运动后，由左手定则可知，会受到一个向上的洛伦兹力，设滑块速度为v时，两者开始相对滑动，由牛顿第二定律得，对滑块有
对木板有可得此后一段时间，滑块做加速运动，速度增大，洛伦兹力增大，所以滑块和木板之间的滑动摩擦力减小，木板做变加速运动，故A错误；
B．当滑块受的洛伦兹力大小等于重力时，两者分离，此时由可得滑块开始做匀速运动，故B正确；
C．此时木板水平方向只受拉力作用，则有可得所以木板先做匀加速运动，后做变加速运动，最后做的匀加速运动，故C正确；
D．若滑块一直以
的加速度运动，速度达到10m/s时，需要用5s的时间，但是由A的分析可知，滑块与木板相对滑动后，摩擦力开始减小，滑块加速度开始减小，所以滑块速度达到10m/s所用时间大于5s，故D错误。
故选BC。