选择性必修二1.2磁场对运动电荷的作用力同步练习 （word版含答案）

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．如图所示，一正电粒子从直径上方掠过金属圆环表面，粒子与圆环不接触，该过程中（　　）
A．线圈内磁通量一定不变 B．环中一定有感应电流
C．金属环有扩张趋势 D．粒子与金属环无相互作用
2．如图所示，长度为L内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质量为m电荷量为q的正电小球。整个装置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中（　　）
A．小球运动轨迹是一段圆弧 B．小球沿管方向的加速度大小
C．洛仑兹力对小球做功 D．管壁的弹力对小球做功
3．如图所示，真空中竖直放置一根通电长直金属导线，电流方向向上。是一根水平放置的内壁光滑绝缘管，端点分别在以为轴心、半径为R的圆柱面上。现使一个小球自a端以速度射入管，小球半径小于绝缘管半径且带正电，小球重力忽不计，小球向b运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球的速率始终不变
B．洛伦兹力对小球先做正功，后做负功
C．小球受到的洛伦兹力始终为零
D．管壁对小球的弹力方向先竖直向下，后竖直向上
4．带电荷量为＋q的不同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，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
5．如下图所示，磁场方向、电荷的运动方向、电荷所受洛伦兹力的方向两两垂直，则正确的是（　　）
A． B． C． D．
6．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
7．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
8．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．
9．如图所示，螺旋管中通入正弦交流电，将电子沿轴线方向射入后，电子在螺旋管中的运动情况是（　　）
A．匀速圆周运动
B．往复运动
C．匀速直线运动
D．匀变速直线运动
10．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑。底部有带电小球的试管。在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出。关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是（　　）
A．小球带负电
B．小球运动的轨迹是一条直线
C．洛伦兹力对小球做正功
D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大
11．关于安培力和洛伦兹力，下列说法不正确的是（　　）
A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
B．安培力和洛伦兹力的方向都一定与磁场方向垂直
C．安培力一定会做功，洛伦兹力一定不做功
D．安培力和洛伦兹力的方向都可以应用左手定则进行判断
12．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
二、填空题
13．某种物质发射的三种射线如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束．那么在这三束射线中，带正电的是_____，带负电的是_____，不带电的是_____．
14．如图所示，电子射线管（A为其阴极），放在蹄形磁铁的N、S两极间（图中C为N极），射线管的A、B两极分别接在直流高压电源的负极和正极．此时，荧光屏上的电子束运动径迹________偏转（填“向上”“向下”或“不”）．
15．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是______。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向外的磁场，阴极射线将_______ （填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”）偏转。
16．若带电粒子运动方向与磁场方向垂直。则F洛=___________。若带电粒子运动方向与磁场方向平行时，则带电粒子所受洛伦兹力为___________。
17．在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力FB＝___________，该段导线所受的安培力为FA＝___________.
三、解答题
18．磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。
（1）早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁N极上聚集着正磁荷，S极上聚集着负磁荷（磁荷与我们熟悉的电荷相对应）。类似两电荷间的电场力，米歇尔和库仑通过实验测出了两磁极间的作用力，其中p1和p2表示两点磁荷的磁荷量，r是真空中两点磁荷间的距离，Km为常量。
请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义；并求出在真空中磁荷量为P0的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为R1处的磁场强度大小H1。
（2）安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论：半径为Rx、电流为Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小为，其中Kn为已知常量。
a．设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r，电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小B1。
b．有人用电流观点解释地磁成因：在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群，转动的角速度为ω，该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示，为简化问题，假设古登堡面的半径为R，电子均匀分布在距地心R、直径为d的管道内，且dR。试证明：此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小B2 ∝ω 。
19．英国物理学家J· J·汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流。为了证实这点，从1890年起他进行了一系列实验研究。下图是他当时使用的气体放电管的示意图。由阴极发出的带电粒子通过小孔、形成一束细细的射线，、间小孔连线过。它穿过两片平行的金属板、之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。若图中金属板、沿轴方向的长度为，沿轴方向的宽度为，沿轴方向的高度为。实验时在阳极与阴极之间加上加速电压在、之间加上大小为的偏转电压，其中的电势低于的电势。当在、之间加上沿轴正方向的匀强磁场，且磁感应强度的大小为时，在出现亮斑；保持其他条件不变，撤去匀强磁场后，带电粒子流打在的下侧，且速度方向与、间小孔连线的夹角为（带电粒子的重力忽不计）。求：
（1）带电粒子进入、时的速度大小；
（2）带电粒子的比荷。
20．如图所示，在x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度为B。x轴下方有一匀强电场，电场强度为E。屏MN与y轴平行且相距L，一质量为m，电荷量为e的电子，在y轴上某点A自静止释放，如果要使电子垂直打在屏MN上，那么：
(1)电子释放位置与原点O点之间的距离s需满足什么条件？
(2)电子从出发点到垂直打在屏上需要多长时间？
21．L1、L2为相互平行的足够长光滑导轨，位于光滑水平面内．一个长于导轨间距，质量为M的光滑绝缘细管与导轨垂直放置，细管可在两导轨上左右平动．细管内有一质量为m、带电量为+q的小球，小球与L导轨的距离为d．开始时小球相对细管速度为零，细管在外力作用下从P1位置以速度v0向右匀速运动．垂直平面向里和向外的匀强磁场I、Ⅱ分别分布在L1轨道两侧，如图所示，磁感应强度大小均为B．小球视为质点，忽小球电量变化．
(1)当细管运动到L1轨道上P2处时，小球飞出细管，求此时小球的速度大小；
(2)小球经磁场Ⅱ第一次回到L1轨道上的位置为O，求O和P2间的距离；
(3)小球回到L1轨道上O处时，细管在外力控制下也刚好以速度v0经过O点处，小球恰好进入细管．此时撤去作用于细管的外力．以O点为坐标原点，沿L1轨道和垂直于L1轨道建立直角坐标系，如图所示，求小球和细管速度相同时，小球的位置(此时小球未从管中飞出)．
22．如图所示，在匀强磁场中，有一长为l的悬线，一端固定于O点，另一端挂一质量为m、带电荷量为的小球，将小球与悬线先后两次拉至与磁感线垂直且等高的左、右两侧的水平位置，由静止释放，已知小球通过最低位置时悬线的拉力之差为2mg，重力加速度为g，试求该匀强磁场的磁感应强度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．D
3．A
4．B
5．D
6．B
7．D
8．C
9．C
10．D
11．C
12．C
13． ① ③ ②
14．向下
15． 电子 向上
16． qvB 零
17．qvB，NqvB
18．(1) (2) (3)
19．(1)；(2)
20．(1) (n＝0,1,2,3…)；(2) (n＝0,1,2,3…)
21．（1）
（2）
（3）；
22．
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