1.3洛伦兹力同步练习(Word版含答案)

1.3洛伦兹力同步练习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，是三个从O点同时发出的正、负电子的运动轨迹，匀强磁场的方向垂直纸面向里，可以判定（　　）
A．a、b是负电子，c是正电子，a、b、c同时回到O点
B．a、b是负电子，c是正电子，a首先回到O点
C．a、b是负电子，c是正电子，b首先回到O点
D．a、b是正电子，c是负电子，a、b、c同时回到O点
2．一个质量为m带-q的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中。现给圆环向左的初速度v0，以后的运动过程中圆环运动的速度图像可能是（　　）
A． B． C． D．
3．有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（H）和α粒子（He）束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下面所示的四个图中，能正确表示出这三束粒子运动轨迹的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，大圆的半径为2R，同心的小圆半径为R，在圆心处有一个放射源，可以向平面内的任意方向发射质量为m，电量为q，最大速率为的带电粒子，为了不让带电粒子飞出大圆以外，可以在两圆之间的区域内加一个垂直于纸面向里的匀强磁场，该磁场磁感应强度的最小值是：
A． B．
C． D．
5．高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现美丽的彩色“极光”。极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视，发现正上方如图所示的弧状极光，则关于这一现象中高速粒子的说法正确的是（　　）
A．高速粒子带负电 B．粒子轨迹半径逐渐增大
C．仰视时，粒子沿逆时针方向运动 D．仰视时，粒子沿顺时针方向运动
6．关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观表现
C．电场力一定沿电场方向，洛伦兹力一定沿磁场方向
D．安培力、洛伦兹力和电场力都可以做功
7．有关带电粒子（不计重力）所受静电力和洛伦兹力的说法中，正确的是（　　）
A．粒子在磁场中一定受洛伦兹力的作用
B．粒子在电场中可能不受静电力的作用
C．粒子若仅受洛伦兹力，则其速度不变
D．粒子若仅受洛伦兹力，则其动能不变
8．匀强磁场垂直纸面向里，在磁场中某点同时释放两个带电粒子a和b，速度大小和方向均相同，运动轨迹如图所示。不计带电粒子的重力，下列判断正确的是（　　）
A．粒子a带正电，粒子b带负电
B．粒子a的比荷（）较大
C．粒子b的运动周期较小
D．粒子b的向心加速度较小
9．如图，矩形abcd的长ad＝0.6m，宽ab＝0.3m，o、e分别是ad、bc的中点，以o、e为圆心有两个半径均为R＝0.3m的四分之一圆弧，区域obedo内有方向垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B＝0.25T。一群不计重力、质量m＝3×10－9kg、电荷量q＝2×10－5C的带正电粒子垂直于ad边以v＝5×102m/s的速度射入磁场区域。下列判断正确的是（ ）
A．所有粒子射出磁场时的速度方向都平行
B．所有粒子在磁场中运动的时间都相等
C．从od边射入的粒子，出射点都在e点
D．从ao边射入的粒子，出射点都在b点
10．图是电子射线管的示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴方向）偏转，在下列措施中可采用的是（　　）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
11．关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动
B．静止的带电粒子在匀强磁场中将会做匀加速直线运动
C．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时洛伦兹力的方向总是和运动方向垂直
D．当洛伦兹力方向和运动方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中的运动一定是匀速圆周运动
12．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个电子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．现将磁场的磁感应强度大小改为原来的9倍，方向不变，将一正电子（质量、电量与电子相同，电性相反）以速度3v从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为
A． B．
C． D．
13．如图所示，长方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，同一带电粒子，以速率v1沿ab射入磁场区域，垂直于dc边离开磁场区域，运动时间为t1；以速率v2沿ab射入磁场区域，从bc边离开磁场区域时与bc边夹角为150°，运动时间为t2．不计粒子重力，则t1︰t2是()
A．2︰
B．︰2
C．3︰2
D．2︰3
14．如图所示，在xOy平面的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。两个相同的带电粒子，先后从y轴上的P点（0，a）和Q点（纵坐标b未知），以相同的速度v0沿x轴正方向射入磁场，在x轴上的M点（c，0）相遇。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，由题中信息不能确定的（　　）
A．Q点的纵坐标b B．带电粒子的电荷量
C．两个带电粒子在磁场中运动的半径 D．两个带电粒子在磁场中运动的时间
15．下列哪一位物理学家首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点（ ）
A．牛顿 B．安培 C．洛伦兹 D．奥斯特
二、填空题（共4题）
16．有一匀强磁场，磁感应强度大小为1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N，则质子射入时速度为________，质子在磁场中向_____方向偏转。（质子带正电，电荷量为1e）
17．阴极射线管的上方有一根固定的导线AB ，如图所示，当导线中通一如图所示的电流时，阴极射线管的电子流将向__________偏转．（填“下”或“上”）
18．如图所示直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷量为e），它们从磁场中射出时相距___________；射出的时间差是__________
19．如图，一电子束在阴极射线管中从右向左运动，手拿条形磁铁上端，让条形磁铁的下端靠近阴极射线管，电子束发生向下偏转，则图中条形磁铁的下端是________极(填“N”或“S”)。若将条形磁铁拿开，加一竖直方向的匀强电场，仍使电子束向下偏转，则匀强电场的方向竖直向_________(填“上”或“下”)。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，在第一象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m，带电量为q的带电粒子（重力忽略不计），从坐标原点O以初速度v沿与x轴正向成45°角的方向垂直磁场射入，其运动轨迹如图所示．求：
（1）带电粒子带何种电荷；
（2）带电粒子在磁场中运动的轨道半径R；
（3）带电粒子在磁场中运动的时间t．
21．托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，如图甲所示，它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部产生的磁场可以把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内。如图乙为该磁约束装置的简化模型，两个圆心均在O点，半径分别为R1=R和（R为已知量）的圆将空间分成圆形区域I和环形区域II，区域I内无磁场，区域II内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束不同速率、电荷量为+q、质量为m的带电粒子从O点沿着区域I的半径方向射入环形的匀强磁场，不计一切阻力与粒子重力。
（1）若某粒子从O点沿x轴正方向射出，沿y轴负方向第一次返回区域I，求该粒子的速度大小；
（2）求能约束在此装置内的粒子的最大初动能Ekm；
（3）求粒子从射入环形磁场到第一次返回圆形区域I，在区域II中运动的最长时间。
22．如图所示，两矩形边界内分布有匀强磁场，AF的长度为l，AGEF内磁场垂直于平面向外，大小为B，FECD内磁场垂直于平面向里，大小为2B，一带正电的粒子，电荷量为q，质量为m，沿AG方向射入磁场，入射速度大小可调，不计粒子的重力。
（1）若粒子第一次到达FE边界时，速度方向恰好垂直于FE，则求粒子速度v0的大小；
（2）假设AG长度足够长，为使粒子不从CD边射出，则FD的长度至少为多少；
（3）假设FD长度足够长，FE的长度为1.5l，求为使粒子能到达G点，粒子速度v0的可能值。
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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．C
3．C
4．C
5．D
6．B
7．D
8．C
9．D
10．B
11．C
12．C
13．C
14．B
15．C
16． 东
17．下
18．
19． 上
20．（1）粒子带负电（2）（3）
21．（1）；（2）；（3）
22．（1）；（2）l；
（3）由几何关系得第二次到达AG时向右推进的距离为
由题意知到达G点的条件为
(n为正整数)
即
又由
联立得
讨论恰好不从AD边出射的临界情况：由几何关系得
解得
所以
解得
n可取1或2，当 时
当 时
23．
答案第1页，共2页