第十章 第2讲 磁场对运动电荷(带电体)的作用力-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮课时作业word（新教材，人教版）

第2讲　磁场对运动电荷(带电体)的作用力 [基础对点练] 1．(洛伦兹力方向的判断)(2023·浙江高三模拟)一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度v开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是(　　) A．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 解析：B　[水平导线中通有恒定电流I，根据安培定则判断可知，导线上方的磁场方向垂直纸面向里，导线下方的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则判断可知，导线下方的电子所受的洛伦兹力方向向上，则电子将向上偏转，其速率v不变，而离导线越近，磁场越强，磁感应强度B越大，由公式r＝可知电子的轨迹半径逐渐变小，故选B.] 2．(半径和周期公式的应用)某带电粒子以速度v沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中．粒子做半径为R的匀速圆周运动，若粒子的速度为2v，则下列说法正确的是(　　) A．粒子运动的周期变为原来的 B．粒子运动的半径仍为R C．粒子运动的加速度变为原来的4倍 D．粒子运动轨迹所包围的磁通量变为原来的4倍 解析：D　[由题意得，a＝，R＝，Φ＝BS＝Bπ()2，T＝＝，当粒子的速度变为2v时，a变为原来的2倍，R变为原来的2倍，Φ变为原来的4倍，T不变，故A、B、C错误，D正确．] 3.(半径公式的理解)如图所示，为洛伦兹力演示仪的结构示意图．由电子枪产生电子束，玻璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹．当通有恒定电流时前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行．电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流I来调节．适当调节U和I，玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹．通过下列调节，一定能让圆形径迹半径减小的是(　　) A．减小U，增大I　　 B．增大U，减小I C．同时减小U和I D．同时增大U和I 解析：A　[电子在加速电场中加速，由动能定理有eU＝mv，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有eBv0＝m，解得r＝＝，减小电子枪的加速电压U，增大励磁线圈中的电流I从而导致电流产生的磁场B增大，可以使电子束的轨道半径变小．] 4．(洛伦兹力的特点)(多选)核聚变具有极高效率、原料丰富以及安全清洁等优势，中科院等离子体物理研究所设计制造了全超导非圆界面托卡马克实验装置(EAST)，这是我国科学家率先建成世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置．将原子核在约束磁场中的运动简化为带电粒子在匀强磁场中的运动，如图所示，磁场水平向右分布在空间中，所有粒子的质量均为m，电荷量均为q，且粒子的速度在纸面内，忽略粒子重力的影响，以下判断正确的是(　　) A．甲粒子受到的洛伦兹力大小为qvB，且方向水平向右 B．乙粒子受到的洛伦兹力大小为0，做匀速直线运动 C．丙粒子做匀速圆周运动 D．所有粒子运动过程中动能不变 解析：BD　[甲粒子速度方向与磁场方向垂直，则所受洛伦兹力大小为qvB，由左手定则得，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故A错误；乙粒子速度方向与磁场方向平行，则所受洛伦兹力大小为0，做匀速直线运动，故B正确；丙粒子速度方向与磁场方向不垂直，不做匀速圆周运动，故C错误；洛伦兹力不做功，根据功能关系，所有粒子运动过程中动能不变，故D正确．] 5.(带电体受洛伦兹力的运动)如图，光滑绝缘的圆弧轨道MON固定在竖直平面内．O为其最低点，M、N等高，匀强磁场方向与轨道平面垂直．将一个带正电的小球自M点由静止释放，它在轨道上M、N间往复运动．下列说法中正确的是(　　) A．小球在M点和N点时均处于平衡状态 B．小球由M到O所用的时间小于由N到O所用的时间 C．小球每次经过O点时对轨道的压力均相等 D．小球每次经过O点时所受合外力均相等 解析：D　[小球在M点和N点合力不为零，所以小球不能处于平衡状态，故A错误；由于洛伦兹力总是与运动方向垂直，又没有摩擦力，故对其速度大小有影响的只有重力，故小球无论从哪边滚下，到O点所用时间都是一样的，故B错误；根据机械能守恒定律，小球每次经过最低点的速度大小相同，由F合＝m可知，F合大小相等，故D正确；小球在最低点时受重力、支持力和洛伦兹力，从N到M时，在O点小球所受洛伦兹力向下，故有F1－mg－F洛＝m，轨道所受的压力大小为F1′＝F1＝mg＋F洛＋m，小球从M到N时，在O点小球所受洛伦兹力向上，故有F2＋F洛－mg＝m，故轨道所受的压力大小为F2′＝F2＝mg－F洛＋m，所以小球经过最低点时对轨道的压力大小不相等，故C错误．] 6．(带电体受洛伦兹力的运动)(多选)如图所示，质量为m、电荷量为＋q的圆环可