1.2磁场对运动电荷的作用力 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册

中小学教育资源及组卷应用平台
1.2磁场对运动电荷的作用力 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是（ ）
A．F、B、v三者必定均保持垂直 B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C．B必定垂直于F，但F不一定垂直于v D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
2．如图所示，a、b两个长方体物块叠放在粗糙水平地面上，物块a带正电，物块b不带电且为绝缘体，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉物块b，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速的过程中，物块a、b间的摩擦力（　　）
A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大
3．如图所示，质量为m、电荷量为＋q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的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图像不可能是下列选项中的（　　）

A． B．
C． D．
4．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若要使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示为电视机显像管的原理示意图(俯视图)，电子枪发射电子经加速电场加速后，再经过偏转线圈打到荧光屏上，当偏转线圈产生的偏转磁场方向和强弱不断变化，电子束打在荧光屏上的光点就会移动，从而实现扫描，下列关于荧光屏上光点说法正确的是（　　）
A．光点打在A点，则磁场垂直纸面向里
B．从A向O扫描，则磁场垂直纸面向外且不断增强
C．从O向B扫描，则磁场垂直纸面向里且不断减弱
D．从A向B扫描，则磁场先垂直纸面向外后垂直纸面向里
6．质量为m、电荷量为q的小物块，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，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，下面说法中正确的是（　　）
A．小物块一定带正电
B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
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
7．如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一束电子初速度方向与电流方向相同，则电子可能的运动情况是（　　）

A．沿路径a运动 B．沿路径b运动
C．沿路径c运动 D．沿路径d运动
8．大量的带电荷量均为﹢q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，所受洛伦兹力就相同
B．如果把﹢q改为﹣q，且速度反向但大小不变，与磁场方向不平行，则洛伦兹力的大小和方向均不变
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就越小
二、多选题
9．如图所示，一个质量为m、电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动。细杆处于水平方向垂直杆子的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，不计空气阻力，重力加速度为g。现给圆环向右的初速度，以下关于圆环运动描述可能正确的是（ ）
A．圆环一直以速度v做匀速直线运动
B．圆环做减速运动，直到最后停在杆上
C．圆环先做加速运动，最后以速度匀速运动
D．圆环先做匀减速运动，最后以速度匀速运动
10．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为37°，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为。已知小环的电荷量为，重力加速度大小为，，下列说法正确的是（　　）
A．小环带正电
B．小环滑到P处时的速度大小
C．当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力
D．当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离
11．下面甲图是示波器的结构示意图，乙图是电视机显像管的结构示意图，二者相同的部分是电子枪（给电子加速形成电子束）和荧光屏（电子打在上面形成亮斑）；不同的是使电子束发生偏转的部分：分别是匀强电场（偏转电极）和匀强磁场（偏转线圈），即示波器是电场偏转，显像管是磁场偏转。设某次电子束从电子枪射出后分别打在甲、乙两图中的P点，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中电子动能发生了变化，乙图中电子的动能没有变化
B．甲图中电子动能发生了变化，乙图中电子的动能也发生了变化
C．甲图中电子的速度发生了变化，乙图中电子的速度也发生了变化
D．以上两种装置都体现了场对运动电荷的控制
三、解答题
12．判定图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的运动方向。
13．若电子运动的速率，匀强磁场的磁感应强度，请分别计算在如图所示各种情况下运动电子受到的洛伦兹力的大小，并在图中标明或说明洛伦兹力的方向（图中）。
14．如图所示，质量为m，带电荷量为q的小球，在倾角为的光滑斜面上由静止开始下滑，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：
（1）小球带电性质如何？
（2）此时小球下滑的速度和位移分别是多大？
15．如图所示，一个质量为m=1.5×10-4kg的小滑块，带有q=5×10-4C的电荷量，放置在倾角α=37°的光滑绝缘斜面上，斜面固定且置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，将脱离斜面（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）。求：
（1）小滑块带何种电荷；
（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度多大；
（3）该斜面长度至少多长。
参考答案
1．B
由左手定则可知F⊥B，F⊥v，B与v可以不垂直。故B正确，A、C、D错。
故选B。
2．A
由于无相对滑动，考虑对整体受力分析，a将受到向下的洛伦兹力的作用，使得加速过程中地面对b的支持力逐渐增大，则系统所受的摩擦力将逐渐增大。根据牛顿第二定律
可知加速度将逐渐减小，接下来隔离a列牛顿第二定律
可知物块a、b间的摩擦力逐渐减小，A正确。
故选A。
3．C
根据左手定则可知圆环所受洛伦兹力的方向向上，如果
则环和杆之间无弹力，圆环也不受摩擦力，环在杆上匀速直线运动，圆环运动的速度—时间图像如A所示；
如果
则环和杆之间有摩擦力作用，环做减速运动，根据牛顿第二定律可得
环的加速度减小，当减速到
时，环和杆之间无弹力，此后环做匀速运动，圆环运动的速度—时间图像如D所示；
如果
则环和杆之间有摩擦力作用，根据牛顿第二定律可得
环做减速运动，环的加速度增大，当速度减小到零时，环静止在杆上，圆环运动的速度—时间图像如B所示，故圆环运动的速度—时间图像不可能是C。
故选C。
4．A
电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的图线在t轴下方；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的图线在t轴上方，故选A。
5．D
A．光点打在A点，在偏转磁场中洛伦兹力向上，电流向左，根据左手定则，磁场垂直纸面向外，故A错误；
B．从A向O扫描，在偏转磁场中洛伦兹力方向一直是向上，电流向左，故根据左手定则，磁场一直垂直纸面向外，但转弯半径变大，由于是洛伦兹力提供向心力，故
则有
说明磁感应强度是减小的，故B错误；
C．从O向B扫描，在偏转磁场中洛伦兹力方向一直是向下，电流向左，故根据左手定则，磁场一直垂直纸面向里，但转弯半径变小，由于，说明磁感应强度是增强的，故C错误；
D．从A向B扫描，其中从A向O点扫描过程磁场垂直纸面向外，从O向B扫描过程磁场垂直纸面向里，故D正确．
6．B
A．带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，知其所受洛伦兹力的方向应垂直于斜面向上，根据左手定则知，小物块带负电，故A错误；
BC．小物块在运动的过程中受重力、斜面的支持力和洛伦兹力，合力沿斜面向下，大小为
根据牛顿第二定律知
小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动，故B正确，C错误；
D．当压力为零时，在垂直于斜面方向上的合力为零，有
解得
故D错误。
故选B。
7．D
由安培定则知，电流I在导线下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，电子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向下，则电子的轨迹必定向下弯曲，由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．B
ACD．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力不仅与其速度的大小有关，还与其速度的方向有关，当速度方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力作用，故ACD错误；
B．根据左手定则可判断，如果把﹢q改为﹣q，且速度反向但大小不变，与磁场方向不平行，则洛伦兹力的大小和方向均不变，故B正确。
故选B。
9．AB
A．给圆环一个初速度，将受到向上的洛伦兹力，竖直向下的重力，若洛伦兹力等于物体的重力，即
mg=qv0B
则不受摩擦力，圆环将一直以速度做匀速直线运动，故A正确；
B．给圆环一个初速度，将受到向上的洛伦兹力，竖直向下的重力，若洛伦兹力小于物体的重力，即
mg>qv0B
，
还受到向后的滑动摩擦力，圆环做减速运动，直到最后停在杆上，故B正确；
CD．给圆环一个初速度，将受到向上的洛伦兹力，竖直向下的重力，若洛伦兹力大于物体的重力，即
mg，
此时还受到向后的滑动摩擦力，圆环将做减速运动，因为速度不断变化，圆环受到的洛伦兹力不断变化，滑动摩擦力也不断变化，根据牛顿第二定律可知圆环的加速度也不断变化的减速运动，当洛伦兹力等于物体的重力，即
mg=qvB
解得
则不再受摩擦力作用，圆环将一直以速度做匀速直线运动，故CD错误。
故选AB。
10．BCD
A．根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为
然而此时小环对杆的压力大小为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电，故A错误；
B．设小环滑到P处时的速度大小为vp，在P处，小环的受力如图所示，
根据平衡条件得
由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小=0.4mg，联立解得
故B正确；
CD．在小环由P处下滑到处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为v'，则在P'处，小环的受力如图所示
由平衡条件得
变形解得
在小环由P处滑到P'处的过程中，由动能定理得
代入解得
故CD正确；
故选BCD。
11．ACD
AB．甲图中，电子在经过偏转电场时电场力对电子做功，电子的动能发生改变，而在乙图中，电子经过偏转磁场时洛伦兹力充当向心力，洛伦兹力不做功，因此乙图中电子的动能没有变化，故A正确，B错误；
C．甲图中，电场力对电子做正功，且电子发生了偏转，则可知电子的速度增大，方向改变，电子的速度发生了变化，乙图中洛伦兹力不做功，电子的速度大小不变，但电子在洛伦兹力的作用下发生了偏转，速度方向发生了改变，则可知电子的速度发生改变，故C正确；
D．以上两种装置都体现了场对运动电荷的控制，故D正确。
故选ACD。
12．（a）粒子受力方向为垂直速度向下；（b）粒子运动方向为垂直力的方向向左；（c）粒子运动方向为垂直力的方向向下；（d）粒子运动方向为垂直力的方向向右；（e）粒子受力方向为垂直纸面向外。
（a）粒子带负电，向右运动，根据左手定则判断粒子受力方向为垂直速度向下；
（b）粒子带负电，受力向上，根据左手定则，四指指向右，所以粒子运动方向为垂直力的方向向左；
（c）粒子带正电，受力向右，根据左手定则，四指指向下，所以粒子运动方向为垂直力的方向向下；
（d）粒子带正电，受力向下，根据左手定则，四指指向右，所以粒子运动方向为垂直力的方向向右；
（e）粒子带负电，向上运动，根据左手定则，大拇指指向外，所以粒子受力方向为垂直纸面向外。
13．0；；；；；图像见解析
A.运动方向与磁场平行，不受洛伦兹力；
B.运动方向与磁场垂直，洛伦兹力
根据左手定则，洛伦兹力垂直纸面向外；
C.运动方向与磁场垂直，洛伦兹力
根据左手定则，洛伦兹力竖直向下；
D.运动方向与磁场垂直，洛伦兹力
根据左手定则，洛伦兹力垂直运动方向向上；
E.运动方向与磁场方向有夹角，洛伦兹力
根据左手定则，洛伦兹力垂直纸面向外；
14．（1）正电；（2），
（1）由受力分析可得，带电粒子所受磁场力方向垂直于全面向上，由左手定则可得，此粒子带正电。
（2）当粒子与斜面间没有压力时有
解得此时粒子的速度为
在整个运动过程中粒子的加速度为
由公式
得带电粒子在斜面上的位移为
15．（1）带负电荷；（2）4.8m/s；（3）1.92m
（1）小滑块沿斜面下滑过程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F。若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F的方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷。
（2）小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有
当FN=0时，小滑块开始脱离斜面，此时有
得
（3）下滑过程中，只有重力做功，由动能定理得
斜面的长度至少应为
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)