1.2磁场对运动电荷的作用力同步练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力同步练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-20 13:11:42 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 1.2 磁场对运动电荷的作用力 同步练习
一、单选题
1．平面a和平面b相互垂直，平面b中直线PQ和MN垂直。电荷量为＋q的粒子以速度v运动，途径两直线交点，且恰在a平面内，如图甲所示，磁场方向垂直于平面b。该粒子此时所受洛伦兹力方向正确的是（ ）
A．由P指向Q，如图乙中F1所示
B．由N指向M，如图乙中F2所示
C．由Q指向P，如图乙中F3所示
D．位于平面a，垂直于速度v，如图乙中F4所示
2．从右图（侧视图）可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，则偏转磁场的方向应该为（ ）
A．竖直向上 B．竖直向下 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外
3．如图所示，在平面直角坐标系xOy中，a、b为两根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的两个顶点上，a、b导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。电子从c点沿垂直纸面的方向向外运动，则该电子所受洛伦兹力的方向是（ ）
A．x轴的正方向
B．x轴的负方向
C．y轴的正方向
D．y轴的负方向
4．下列关于电场和磁场的说法中正确的是（ ）
A．电场强度为零的点，电势一定为零；
B．电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等；
C．运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，则该点的磁感应强度不一定为零；
D．由B= 可知，B与F成正比，与IL成反比。
5．质量为、带电荷量为的小物块，从倾角为的绝缘斜面上由静止下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为，整个斜面置于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下列说法中正确的是（ ）
A．小物块一定带正电荷
B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动，且加速度大小为
C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D．小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为
6．电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（ ）
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力
B．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同
C．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱
D．电场线和磁感线都是不闭合的
7．下列说法正确的是（ ）
A．点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同
B．电场中某点的场强为零，则试探电荷在该点的电势能一定为零
C．地球周围的地磁场是一种客观存在的物质
D．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
8．以下说法正确的是（ ）
A．磁场和磁感线都是客观存在的
B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该处通电导线所到的安培力的方向一致
C．磁感应强度是用比值法定义的物理量
D．运动的电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用
9．太阳风（含有大量高能质子与电子）射向地球时，地磁场改变了这些带电粒子的运动方向，从而使很多粒子到达不了地面。另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度为B=3.5×10 5T，方向由南指向北，假设太阳风中的一质子以速度v=2×105m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场，如图所示。已知质子电荷量为q=1.6×10-19C，此时该质子受到的洛伦兹力（ ）
A．方向向北 B．方向向南 C．方向向东 D．大小为11.2N
10．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（ ）
A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力
B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功
C．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零
D．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的运动状态
11．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列选项符合史实的是（ ）
A．焦耳发现了电流热效应的规律
B．安培总结出了点电荷间相互作用的规律
C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．法拉第对带电粒子在磁场中受力作了深入研究并得到了定量的结果
12．如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．直杆对小球的弹力方向不变
B．直杆对小球的摩擦力一直减小
C．小球运动的最大加速度为
D．小球的最大速度为
二、填空题
13．洛伦兹力
（1）定义：______在磁场中受到的力．
（2）与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是______的宏观表现．
14．如图所示为一束粒子沿Ob方向垂直射入匀强磁场，在磁场中分为a、b、c三束，其中a、c发生偏转，b不发生偏转，不计粒子的重力，请判断，在a、b、c三束粒子中，带正电的是______，带负电的是______。
15．如图所示，从电子射线管的阴极(与电源的负极相连)发射出的电子束经过图示的磁场时由于受到洛伦兹力的作用，电子束将_____________(选填“向上”、“向下”或“不”)偏转．
16．一束等离子体（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。
17．荷兰物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用．为了纪念他，人们称这种力为_____，该力的方向可以用_____（填“左手定则”或“右手定则”）来判断．
三、解答题
18．地球的磁场可以使太空来的宇宙射线发生偏转已知北京上空某处的磁感应强度为 T，方向由南指向北，如果有一速度 的质子带电荷量 C竖直向下运动，则质子受到的洛伦兹力多大？向哪个方向偏转？
19．如图所示，一表面粗糙的倾角的绝缘斜面，处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度。一质量、电荷量的带正电物体（可视为质点）从斜面上的某点由静止开始下滑，斜面足够长，物体在下滑过程中克服摩擦力做的功。g取，，，试求：
(1)物体在斜面上运动的最大速率；
(2)物体沿斜面下滑的最大距离。
20．如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5 T。有一带正电的小球，质量m=1×10–6 kg，电荷量q=2×10–6 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象），取g=10 m/s2。求：
（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；
（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。
21．北京正负电子对撞机(BEPC)主要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成，图甲是对撞测量区的结构图，其简化原理如图乙所示: MN和PQ为足够长的水平边界，竖直边界EF将整个区域分成左右两部分，I区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小恒为B， II 区域的磁场方向垂直纸面向外大小可以调节．调节II区域磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞．经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C和D同时入射，入射方向平行EF且垂直磁场．已知注入口C、D到EF的距离均为d边界，MN和PQ的间距为6d，正、负电子的质量均为m，所带电荷量分别为+e和-e，忽略电子进入加速器的初速度．
(1)判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子；若电子经加速器加速后速度为v0，求直线加速器的加速电压U；
(2)若将II区域的磁感应强度大小调为，正负电子以的速率射入，但负电子射入时刻滞后于正电子，求正负电子相撞的位置坐标 (以F为原点，为x轴正方向，为y轴正方向建立坐标系)； :
(3)若电子束以的速率连续入射，欲实现正负电子对撞，求区域II感应强度BII的大小．
22．有一长为、质量为10g的通电导线cd，由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的x轴上，如图所示，x轴垂直纸面向外，x轴水平向右，。
(1)当磁感应强度，方向与z轴负方向相同时，要使悬线中张力为零，求cd的电流的大小和方向；
(2)若cd中通入方向由c到d的的电流，磁感应强度，方向与z轴正方向相同，求当cd静止时悬线中的张力大小；
(3)若cd中通入方向由c到d的的电流，磁场方向垂直z轴，且与y轴负方向夹角为30°，与x轴正方向夹角为60°，磁感应强度，求导线cd静止时悬线中的张力大小。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
由左手定则可以判断洛伦兹力方向为，ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【详解】
由于电子带负电，根据左手定则判断，偏转磁场的方向应该为垂直纸面向外。
故选D。
3．B
【详解】
根据安培定则以及对称性可知c点磁感应强度沿y轴负方向，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力的方向是x轴的负方向。
故选B。
4．C
【详解】
A．电场强度为零的点，电势不一定为零，例如等量正电荷连线的中点处，选项A错误；
B．电场强度处处相等的区域内，电势不一定处处相等，例如匀强电场，选项B错误；
C．运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，可能是电荷的速度方向与磁场方向平行，而该点的磁感应强度不一定为零，选项C正确；
D．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与F以及IL均无关，选项D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．根据磁场方向和小物块的运动方向，由左手定则可知，小物块的洛伦兹力方向垂直斜面，因带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，则洛伦兹力方向垂直斜面向上，根据左手定则判断，小物块带负电，故A错误；
BC．小物块在斜面上运动时，对小物块受力分析可知，小物块所受合力
由上式可知，随着v增大，洛伦兹力增大，增大，a增大，则小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动，故B错误，C正确；
D．小物块对斜面压力为零时，有
解得
故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力（当电荷速度方向与磁感线平行时不受洛伦兹力），故A错误；
B．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向垂直，与磁场中小磁针N极所指方向相同，故B错误；
C．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱，故C正确；
D．电场线是不闭合的，磁感线是闭合的，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．正的点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同，负电荷相反，选项A错误；
B．电场中某点的场强为零，但是该点的电势不一定为零，则试探电荷在该点的电势能不一定为零，选项B错误；
C．地球周围的地磁场是一种客观存在的物质，选项C正确；
D．运动电荷若速度方向与磁场方向平行，则在磁场中不受洛伦兹力，选项D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．磁场是客观存在的，磁感线是为了便于研究磁场而假想出来的线，实际并不存在，故A错误；
B．磁场中某点磁感应强度的方向垂直于放在该处通电导线所到的安培力的方向，故B错误；
C．磁感应强度是用比值法定义的物理量，故C正确；
D．当运动的电荷速度方向与磁感线平行时不受洛伦兹力的作用，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
根据左手定则，结合题图可判断知此时该质子受到的洛伦兹力方向向东。
故选C。
10．B
【详解】
A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观形式，故安培力和洛伦兹力是性质相同的力，本质上都是磁场对运动电荷的作用力，A错误；
B．因洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力垂直通电导线，导线的运动方向可以与速度平行，故安培力可以做正功、负功，B正确；
C．当运动电荷速度方向与磁场方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，运动的电荷在某处不受洛伦兹力的作用，该处磁感应强度不一定为零，C错误；
D．洛伦兹始终与运动方向垂直，对运动电荷不做功，但改变速度方向，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．焦耳发现了电流热效应的规律，A正确；
B．库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，楞次发现了楞次定律，C错误；
D．洛伦兹对带电粒子在磁场中受力作了深入研究并得到了定量的结果，D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．竖直方向根据平衡条件
初始时，洛伦兹力为零，弹力方向向上，此时小球加速，必然有
速度达到最大时，摩擦力与拉力平衡，此时弹力必然大于重力，此时洛伦兹力必然大于重力，且有
此时弹力方向向下，故A错误；
BC．小球开始运动时有
随v增大，a增大，当
a达最大值，摩擦力
减小，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力反向增大，此后下滑过程中有
随v增大，a减小，摩擦力增大，故B错误，C正确；
D．当
时，此时达到平衡状态，速度最大，最大速度
故D错误。
故选C。
13． 运动电荷 洛伦兹力
【详解】
略
14． a c
【详解】
[1][2]由图看出，b粒子射入磁场后不发生偏转，说明不受洛伦兹力，b粒子不带电；a粒子向左偏转，洛伦兹力向左，根据左手定则判断可知，a粒子带正电；c粒子向右偏转，洛伦兹力向右，根据左手定则判断可知，c粒子带负电。
15．向下
【详解】
根据左手定则可知，从电子射线管的阴极A（与电源的负极相连）发射出的电子束经过图示的磁场时由于受到洛伦兹力的作用，电子束将向下偏转．
16． 正 负
【详解】
[1][2]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。
17． 洛伦兹力 左手定则
已知磁场方向、带电粒子的速度方向，由左手定则可以判断出洛伦兹力的方向．
【详解】
[1]通过学习磁场对运动电荷的作用我们知道，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点的物理学家是洛伦兹．
[2]为了纪念他，人们称这种力为洛伦兹力，该力的方向可以用左手定则．
【点睛】
本题考查了判断洛伦兹力方向问题，熟练应用左手定则即可正确解题，注意运动的方向不一定与磁场垂直，但洛伦兹力一定与磁场及运动方向垂直．
18． N，向东偏转．
【详解】
当速度与磁场方向垂直时，则由
代入数据解得： N，
根据左手定则，知F向东．
19．(1)4m/s； (2)2m
【详解】
(1)物体下滑过程中，受到方向垂直斜面向上的洛伦兹力且逐渐增大，当洛伦兹力等于重力沿垂直斜面向下的分力时，物体恰好脱离斜面，此时物体的速率为在斜面上运动的最大速率。
物体恰好脱离斜面时需满足的条件为
解得最大速率
(2)由于洛伦兹力不做功，物体沿斜面下滑过程，
根据动能定理得
解得
物体沿斜面下滑的最大距离
20．（1）20 m/s，与电场方向夹角为60°；（2）3.5 s
【详解】
（1）小球做匀速直线运动时，受力如图：
其所受的三个力在同一平面内，合力为零，则有：
，
代入数据解得
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足
解得
则
（2）撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速直线运动，其初速度为
若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向的分位移为零，则有
联立解得
【点睛】
21．(1)C正D负；(2) (3)
【详解】
(1)从C入射的为正电子，从D入射的为负电子
(2)电子在I区域中运动时半径为r1、II 区域中运动时半径R
根据
得:
则在A处相碰，坐标:
(3)由 得
设轨迹半径与FE的夹角为
假定对撞的种情况如图丙所示．
有:
经分析得通解式:
正负电子在磁场中不相切，不出界，
有:
则:
由(1)(2)得:
则取:
n≥1
同种电子在1区域不能相交不能相切则取:
有(1) (3)得:
n<4.5
则取:
n≤4
则取:n=1，2，3，4
又:
....(4)
得:
(n=1，2，3，4)
22．(1)，由c到d；(2)；(3)
【详解】
(1)要使悬线中的张力为零，导线cd受到的安培力必须与重力平衡，由
得
由左手定则可判定cd中的电流方向为由c到d。
(2)根据题意，由左手定则可判定此时cd受到竖直向下的安培力，当cd静止时，有
所以
。
(3)根据题意，这时cd受到的安培力大小为
所以
又因与垂直，因此与mg的夹角为45°
所以悬线中的张力满足
，。
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．平面a和平面b相互垂直，平面b中直线PQ和MN垂直。电荷量为＋q的粒子以速度v运动，途径两直线交点，且恰在a平面内，如图甲所示，磁场方向垂直于平面b。该粒子此时所受洛伦兹力方向正确的是（ ）
A．由P指向Q，如图乙中F1所示
B．由N指向M，如图乙中F2所示
C．由Q指向P，如图乙中F3所示
D．位于平面a，垂直于速度v，如图乙中F4所示
2．从右图（侧视图）可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，则偏转磁场的方向应该为（ ）
A．竖直向上 B．竖直向下 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外
3．如图所示，在平面直角坐标系xOy中，a、b为两根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的两个顶点上，a、b导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。电子从c点沿垂直纸面的方向向外运动，则该电子所受洛伦兹力的方向是（ ）
A．x轴的正方向
B．x轴的负方向
C．y轴的正方向
D．y轴的负方向
4．下列关于电场和磁场的说法中正确的是（ ）
A．电场强度为零的点，电势一定为零；
B．电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等；
C．运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，则该点的磁感应强度不一定为零；
D．由B= 可知，B与F成正比，与IL成反比。
5．质量为、带电荷量为的小物块，从倾角为的绝缘斜面上由静止下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为，整个斜面置于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下列说法中正确的是（ ）
A．小物块一定带正电荷
B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动，且加速度大小为
C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D．小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为
6．电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（ ）
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力
B．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同
C．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱
D．电场线和磁感线都是不闭合的
7．下列说法正确的是（ ）
A．点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同
B．电场中某点的场强为零，则试探电荷在该点的电势能一定为零
C．地球周围的地磁场是一种客观存在的物质
D．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
8．以下说法正确的是（ ）
A．磁场和磁感线都是客观存在的
B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该处通电导线所到的安培力的方向一致
C．磁感应强度是用比值法定义的物理量
D．运动的电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用
9．太阳风（含有大量高能质子与电子）射向地球时，地磁场改变了这些带电粒子的运动方向，从而使很多粒子到达不了地面。另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度为B=3.5×10 5T，方向由南指向北，假设太阳风中的一质子以速度v=2×105m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场，如图所示。已知质子电荷量为q=1.6×10-19C，此时该质子受到的洛伦兹力（ ）
A．方向向北 B．方向向南 C．方向向东 D．大小为11.2N
10．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（ ）
A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力
B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功
C．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零
D．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的运动状态
11．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列选项符合史实的是（ ）
A．焦耳发现了电流热效应的规律
B．安培总结出了点电荷间相互作用的规律
C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．法拉第对带电粒子在磁场中受力作了深入研究并得到了定量的结果
12．如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．直杆对小球的弹力方向不变
B．直杆对小球的摩擦力一直减小
C．小球运动的最大加速度为
D．小球的最大速度为
二、填空题
13．洛伦兹力
（1）定义：______在磁场中受到的力．
（2）与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是______的宏观表现．
14．如图所示为一束粒子沿Ob方向垂直射入匀强磁场，在磁场中分为a、b、c三束，其中a、c发生偏转，b不发生偏转，不计粒子的重力，请判断，在a、b、c三束粒子中，带正电的是______，带负电的是______。
15．如图所示，从电子射线管的阴极(与电源的负极相连)发射出的电子束经过图示的磁场时由于受到洛伦兹力的作用，电子束将_____________(选填“向上”、“向下”或“不”)偏转．
16．一束等离子体（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。
17．荷兰物理学家洛伦兹首先提出，磁场对运动电荷有力的作用．为了纪念他，人们称这种力为_____，该力的方向可以用_____（填“左手定则”或“右手定则”）来判断．
三、解答题
18．地球的磁场可以使太空来的宇宙射线发生偏转已知北京上空某处的磁感应强度为 T，方向由南指向北，如果有一速度 的质子带电荷量 C竖直向下运动，则质子受到的洛伦兹力多大？向哪个方向偏转？
19．如图所示，一表面粗糙的倾角的绝缘斜面，处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度。一质量、电荷量的带正电物体（可视为质点）从斜面上的某点由静止开始下滑，斜面足够长，物体在下滑过程中克服摩擦力做的功。g取，，，试求：
(1)物体在斜面上运动的最大速率；
(2)物体沿斜面下滑的最大距离。
20．如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5 T。有一带正电的小球，质量m=1×10–6 kg，电荷量q=2×10–6 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象），取g=10 m/s2。求：
（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；
（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。
21．北京正负电子对撞机(BEPC)主要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成，图甲是对撞测量区的结构图，其简化原理如图乙所示: MN和PQ为足够长的水平边界，竖直边界EF将整个区域分成左右两部分，I区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小恒为B， II 区域的磁场方向垂直纸面向外大小可以调节．调节II区域磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞．经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C和D同时入射，入射方向平行EF且垂直磁场．已知注入口C、D到EF的距离均为d边界，MN和PQ的间距为6d，正、负电子的质量均为m，所带电荷量分别为+e和-e，忽略电子进入加速器的初速度．
(1)判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子；若电子经加速器加速后速度为v0，求直线加速器的加速电压U；
(2)若将II区域的磁感应强度大小调为，正负电子以的速率射入，但负电子射入时刻滞后于正电子，求正负电子相撞的位置坐标 (以F为原点，为x轴正方向，为y轴正方向建立坐标系)； :
(3)若电子束以的速率连续入射，欲实现正负电子对撞，求区域II感应强度BII的大小．
22．有一长为、质量为10g的通电导线cd，由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的x轴上，如图所示，x轴垂直纸面向外，x轴水平向右，。
(1)当磁感应强度，方向与z轴负方向相同时，要使悬线中张力为零，求cd的电流的大小和方向；
(2)若cd中通入方向由c到d的的电流，磁感应强度，方向与z轴正方向相同，求当cd静止时悬线中的张力大小；
(3)若cd中通入方向由c到d的的电流，磁场方向垂直z轴，且与y轴负方向夹角为30°，与x轴正方向夹角为60°，磁感应强度，求导线cd静止时悬线中的张力大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
由左手定则可以判断洛伦兹力方向为，ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【详解】
由于电子带负电，根据左手定则判断，偏转磁场的方向应该为垂直纸面向外。
故选D。
3．B
【详解】
根据安培定则以及对称性可知c点磁感应强度沿y轴负方向，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力的方向是x轴的负方向。
故选B。
4．C
【详解】
A．电场强度为零的点，电势不一定为零，例如等量正电荷连线的中点处，选项A错误；
B．电场强度处处相等的区域内，电势不一定处处相等，例如匀强电场，选项B错误；
C．运动电荷在磁场中某点不受洛伦兹力作用，可能是电荷的速度方向与磁场方向平行，而该点的磁感应强度不一定为零，选项C正确；
D．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与F以及IL均无关，选项D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．根据磁场方向和小物块的运动方向，由左手定则可知，小物块的洛伦兹力方向垂直斜面，因带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，则洛伦兹力方向垂直斜面向上，根据左手定则判断，小物块带负电，故A错误；
BC．小物块在斜面上运动时，对小物块受力分析可知，小物块所受合力
由上式可知，随着v增大，洛伦兹力增大，增大，a增大，则小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动，故B错误，C正确；
D．小物块对斜面压力为零时，有
解得
故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力（当电荷速度方向与磁感线平行时不受洛伦兹力），故A错误；
B．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向垂直，与磁场中小磁针N极所指方向相同，故B错误；
C．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱，故C正确；
D．电场线是不闭合的，磁感线是闭合的，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．正的点电荷在电场中某点受到的电场力方向一定与该处的电场强度方向相同，负电荷相反，选项A错误；
B．电场中某点的场强为零，但是该点的电势不一定为零，则试探电荷在该点的电势能不一定为零，选项B错误；
C．地球周围的地磁场是一种客观存在的物质，选项C正确；
D．运动电荷若速度方向与磁场方向平行，则在磁场中不受洛伦兹力，选项D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．磁场是客观存在的，磁感线是为了便于研究磁场而假想出来的线，实际并不存在，故A错误；
B．磁场中某点磁感应强度的方向垂直于放在该处通电导线所到的安培力的方向，故B错误；
C．磁感应强度是用比值法定义的物理量，故C正确；
D．当运动的电荷速度方向与磁感线平行时不受洛伦兹力的作用，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
根据左手定则，结合题图可判断知此时该质子受到的洛伦兹力方向向东。
故选C。
10．B
【详解】
A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观形式，故安培力和洛伦兹力是性质相同的力，本质上都是磁场对运动电荷的作用力，A错误；
B．因洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力垂直通电导线，导线的运动方向可以与速度平行，故安培力可以做正功、负功，B正确；
C．当运动电荷速度方向与磁场方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，运动的电荷在某处不受洛伦兹力的作用，该处磁感应强度不一定为零，C错误；
D．洛伦兹始终与运动方向垂直，对运动电荷不做功，但改变速度方向，D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．焦耳发现了电流热效应的规律，A正确；
B．库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，楞次发现了楞次定律，C错误；
D．洛伦兹对带电粒子在磁场中受力作了深入研究并得到了定量的结果，D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．竖直方向根据平衡条件
初始时，洛伦兹力为零，弹力方向向上，此时小球加速，必然有
速度达到最大时，摩擦力与拉力平衡，此时弹力必然大于重力，此时洛伦兹力必然大于重力，且有
此时弹力方向向下，故A错误；
BC．小球开始运动时有
随v增大，a增大，当
a达最大值，摩擦力
减小，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力反向增大，此后下滑过程中有
随v增大，a减小，摩擦力增大，故B错误，C正确；
D．当
时，此时达到平衡状态，速度最大，最大速度
故D错误。
故选C。
13． 运动电荷 洛伦兹力
【详解】
略
14． a c
【详解】
[1][2]由图看出，b粒子射入磁场后不发生偏转，说明不受洛伦兹力，b粒子不带电；a粒子向左偏转，洛伦兹力向左，根据左手定则判断可知，a粒子带正电；c粒子向右偏转，洛伦兹力向右，根据左手定则判断可知，c粒子带负电。
15．向下
【详解】
根据左手定则可知，从电子射线管的阴极A（与电源的负极相连）发射出的电子束经过图示的磁场时由于受到洛伦兹力的作用，电子束将向下偏转．
16． 正 负
【详解】
[1][2]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。
17． 洛伦兹力 左手定则
已知磁场方向、带电粒子的速度方向，由左手定则可以判断出洛伦兹力的方向．
【详解】
[1]通过学习磁场对运动电荷的作用我们知道，首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点的物理学家是洛伦兹．
[2]为了纪念他，人们称这种力为洛伦兹力，该力的方向可以用左手定则．
【点睛】
本题考查了判断洛伦兹力方向问题，熟练应用左手定则即可正确解题，注意运动的方向不一定与磁场垂直，但洛伦兹力一定与磁场及运动方向垂直．
18． N，向东偏转．
【详解】
当速度与磁场方向垂直时，则由
代入数据解得： N，
根据左手定则，知F向东．
19．(1)4m/s； (2)2m
【详解】
(1)物体下滑过程中，受到方向垂直斜面向上的洛伦兹力且逐渐增大，当洛伦兹力等于重力沿垂直斜面向下的分力时，物体恰好脱离斜面，此时物体的速率为在斜面上运动的最大速率。
物体恰好脱离斜面时需满足的条件为
解得最大速率
(2)由于洛伦兹力不做功，物体沿斜面下滑过程，
根据动能定理得
解得
物体沿斜面下滑的最大距离
20．（1）20 m/s，与电场方向夹角为60°；（2）3.5 s
【详解】
（1）小球做匀速直线运动时，受力如图：
其所受的三个力在同一平面内，合力为零，则有：
，
代入数据解得
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足
解得
则
（2）撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速直线运动，其初速度为
若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向的分位移为零，则有
联立解得
【点睛】
21．(1)C正D负；(2) (3)
【详解】
(1)从C入射的为正电子，从D入射的为负电子
(2)电子在I区域中运动时半径为r1、II 区域中运动时半径R
根据
得:
则在A处相碰，坐标:
(3)由 得
设轨迹半径与FE的夹角为
假定对撞的种情况如图丙所示．
有:
经分析得通解式:
正负电子在磁场中不相切，不出界，
有:
则:
由(1)(2)得:
则取:
n≥1
同种电子在1区域不能相交不能相切则取:
有(1) (3)得:
n<4.5
则取:
n≤4
则取:n=1，2，3，4
又:
....(4)
得:
(n=1，2，3，4)
22．(1)，由c到d；(2)；(3)
【详解】
(1)要使悬线中的张力为零，导线cd受到的安培力必须与重力平衡，由
得
由左手定则可判定cd中的电流方向为由c到d。
(2)根据题意，由左手定则可判定此时cd受到竖直向下的安培力，当cd静止时，有
所以
。
(3)根据题意，这时cd受到的安培力大小为
所以
又因与垂直，因此与mg的夹角为45°
所以悬线中的张力满足
，。
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