(练习)2 课时分层训练(二) 洛伦兹力-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

课时分层训练(二)　洛伦兹力 知识点1　对洛伦兹力的理解 1．在北半球，地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下(以“×”表示)。如图所示，如果你家中电视机显像管的位置恰好处于南北方向，那么由南向北射出的电子束在地磁场的作用下将向哪个方向偏转？(　　) A．不偏转 B．向东 C．向西 D．无法判断 B　解析：根据左手定则可判断由南向北运动的电子束所受洛伦兹力方向向东，因此电子束将向东偏转，故选项B正确。 2．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不同性质的两种力 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 B　解析：安培力和洛伦兹力都是磁场力，A错误；洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动的电荷不做功，但可以对通电导线做功，B正确；电荷运动方向与磁感线方向在同一直线上时，运动电荷不受洛伦兹力作用，而此处磁感应强度不为零，C错误；洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但改变速度的方向，D错误。 3．如图所示，各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，所带电荷量均为q，试求出各图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向。 解析：对于题图甲，因为v与B垂直，所以f＝qvB，方向与v垂直斜向左上方，如图(a)所示。 对于题图乙，v与B的夹角为30°，v取与B垂直的分量，则f＝qvBcos 60°＝qvB，方向垂直纸面向里，图略。 对于题图丙，由于v与B平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，图略。 对于题图丁，因为v与B垂直，所以f＝qvB，方向与v垂直斜向左上方，如图(b)所示。 答案：见解析 知识点2　带电粒子在匀强磁场中的运动 4．(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子(　　) A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍 B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍 C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍 D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等 AC　解析：设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，则由牛顿第二定律得qvB＝，T＝，解得r＝，T＝，所以＝＝k，＝＝k，根据a＝，ω＝＝，可知＝＝，＝＝，所以选项A、C正确，B、D错误。 5．由几种不同的粒子组成的带电粒子束，以相同的速度v从同一点垂直磁场方向射入同一匀强磁场，结果所有的粒子均沿同一圆周做匀速圆周运动(不计重力)，这是因为它们具有(　　) A．相同的动能 B．相同的电荷量 C．相同的质量 D．相同的比荷 D　解析：粒子沿同一圆周做匀速圆周运动，轨道半径相同，由洛伦兹力提供向心力，qvB＝，则r＝，因为r、v、B相同，所以比荷相同，故D正确，A、B、C错误。 6．截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况？(　　) A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷 B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷 C．开始通电时，电子做定向移动并向b偏转 D．两个表面电势不同，a表面电势较高 A　解析：金属导体靠电子导电，金属正离子并没有移动，而电流由金属导体中自由电子的定向移动(向左移动)形成。应用左手定则，四指应指向电流的方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指的指向即为自由电子的受力方向。自由电子受洛伦兹力方向指向a表面一侧，实际上自由电子在向左移动的同时，受到指向a表面的作用力，并在a表面聚集，由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等)，所以在b的表面“裸露”出正电荷层，并使b表面电势高于a表面电势。 7．(多选)一个带电粒子在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，带电粒子受到的重力和洛伦兹力的合力的方向恰好与速度方向相反。不计阻力，那么接下来的一小段时间内，带电粒子(　　) A．可能做匀减速运动 B．不可能做匀减速运动 C．可能做匀速直线运动 D．不可能做匀速直线运动 BD　解析：匀减速运动的合外力应该恒定不变，带电粒子在磁场中受到重力和洛伦兹力两个力作用，而洛伦兹力的大小与速度大小成正比，若减速，则其洛伦兹力将减小，粒子的合外力将发生变化，不再恒定，所以不可能做匀减速运动，故A错误，B正确；若要做匀速直线运动，重力和洛伦兹力必须平衡，大小相等，方向相反，由题图可知洛伦兹力方向斜向左上方，与重力方向不在同一直线上，两者不可能平衡，则不可能做匀速直线运动，故C错误，D正确。 8．两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒