第1章 第2节 磁场对运动电荷的作用力(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

训练二 磁场对运动电荷的作用力 [对应素能提升训练第4页] 1.关于安培力、电场力和洛伦兹力,下列说法正确的是 （　　） A.电荷在电场中一定受电场力作用,电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B.安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观表现 C.电场力一定沿电场方向,洛伦兹力一定沿磁场方向 D.安培力、洛伦兹力和电场力都可以做功 解析　电荷在电场中一定受电场力作用,电荷在磁场中只有做速度不与磁场平行的运动时才受洛伦兹力作用,故A错误；安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的微观表现,故B正确；正电荷所受的电场力一定沿电场方向,洛伦兹力一定与磁场方向垂直,故C错误；安培力和电场力都可以做功,洛伦兹力方向与速度方向垂直,所以不做功,故D错误。 答案　B 2.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、v,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 解析　由左手定则知,F垂直于B、v决定的平面,但B、v可以成任意角度。 答案　B 3.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场中,它们在磁场中的运动径迹分成了如图所示的三束,其中②是直线。则（　　） A.①是带正电的粒子 B.②是带正电的粒子 C.③是带正电的粒子 D.③是不带电的粒子 解析　根据左手定则可知,①是带正电的粒子,A正确；②是不带电的粒子,B错误；③是带负电的粒子,C、D错误。 答案　A 4.在长直通电螺线管中通入变化的电流i（如图所示电流的方向周期性改变）,并沿着其中心轴线OO'的方向射入一颗速度为v的电子,则此电子在螺线管内部空间运动的情况是 （　　） A.匀速直线运动 B.来回往复运动 C.变速直线运动 D.曲线运动 解析　通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行,故电子进入螺线管后不受洛伦兹力,应做匀速直线运动。 答案　A 5.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(　　) 解析　由左手定则知，当电子打在a点时，磁场方向应向外且为最大，当电子打在b点时磁场方向应向里且磁场最强，所以A正确。 答案　A 6.质量为m、带电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求： （1）电场强度的大小以及该带电微粒带何种电荷。 （2）磁感应强度的大小。 解析　（1）微粒做匀速直线运动,所受合力必为零,微粒受重力mg,电场力qE,洛伦兹力qvB,由此可知,微粒带正电,受力分析如图所示,故由几何关系可知qE＝mg,则电场强度E＝。 （2）由于合力为零,则qvB＝mg,所以B＝。 答案　（1）　正电荷　（2） 7.如图所示,在Ox,Oy,Oz组成的直角坐标系中,电子沿着y轴的正向运动,它产生的磁场在z轴上A处的方向是（　　） A.－x方向 B.－y方向 C.－z方向 D.都不是 解析　电子（带负电）沿y轴正方向运动,形成的电流的方向沿y轴负方向。根据安培定则,A处的磁场的方向沿x轴的负方向,所以A正确。 答案　A 8.四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”（LHAASO）,是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。假设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站,由于地磁场的作用（忽略其他阻力的影响）,质子流到达该观测站时将（　　） A.竖直向下沿直线射向观测站 B.与竖直方向稍偏东一些射向观测站 C.与竖直方向稍偏南一些射向观测站 D.与竖直方向稍偏西一些射向观测站 解析　质子流的方向是从上而下射向地球表面,地磁场在北半球水平分量方向从南指向北,根据左手定则,洛伦兹力的方向向东,所以质子向东偏转,故B正确,A、C、D错误。 答案　B 9．(多选)如图所示，匀强电场的方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是(　　) A．Ga最大 B．Gb最大 C．Gc最大 D．Gc最小 解析　由于a静止，Ga＝qE，电场力向上，带正电荷，由左手定则可知，b受洛伦兹力方向向上，Gb＝qE＋qvB；c受洛伦兹力方向向下，Gc＋qvB＝qE，由此可知，Gb＞Ga＞Gc，故B、D正确。 答案　BD 10.（多选）磁流体发电机的原理图如图所示。将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,两板间就会产生电压。射入的等离子体速度均为v,两金属板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时,电流表示数为I,下列说法正确的是 （　　） A.上极板A带负电 B.两极板间的电动势为IR C.板间等离子体的内阻为－R D.板间等离子体的电阻率为 解析　大量带正电和带负电的微粒进入磁场时,由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下,所以正电荷会聚集到B板上,负电荷受到的洛伦兹力向上,负电荷聚集到A板上,故B板相当于电源的正极,A板相当于电源的负极,故A正确；由闭合电路的欧姆定律可知,两极板间的电动势E＝I（R＋r内）,故B错误；根据qvB＝q得E＝Bdv,根据闭合电路的欧姆定律得,r＝－R＝－R,故C正确；由电阻定律R＝ρ得电阻率ρ＝,故D正确。 答案　ACD 11.如图所示,带电量为＋q的金属圆环质量为m。套在固定的水平长直绝缘圆柱体上,环与圆柱体间的动摩擦因数为 μ,环的直径略大于圆柱体的直径,整个装置处在垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场中。现给环向右的水平初速度v0,设环在运动过程中带电量保持不变,则环运动过程中的速度图像不可能是图中的 （　　） 解析　当qvB＝mg时,Ff＝0,物体做匀速直线运动,图像如A；当qvB＜mg时,环与柱体的FN≠0,Ff≠0,随着速度的减小,Ff增大,故环做加速度增大的减速运动,直到静止,图像如B；当qvB＞mg时,Ff≠0,随着速度的减小FN减小,Ff减小,物体做加速度减小的减速运动,当qvB＝mg时,FN、Ff消失,物体做匀速直线运动,图像如D。故不可能的是C。 答案　C 12.如图所示,在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO'在竖直面内垂直磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α。一质量为m、带电荷量为＋q的圆环A套在OO'棒上,圆环与棒间的动摩擦因数为μ,且μ＜tan α。现让圆环A由静止开始下滑,试问圆环在下滑过程中： （1）圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？ （2）圆环A能够达到的最大速度为多大？ 解析　（1）由于μ＜tan α,所以环将由静止开始沿棒下滑。环A沿棒运动的速度为v1时,受到重力mg、洛伦兹力qv1B、杆的弹力FN1和摩擦力Ff1＝μFN1。 根据牛顿第二定律,沿棒的方向有 mgsin α－Ff1＝ma, 垂直棒的方向有FN1＋qv1B＝mgcos α, 所以当Ff1＝0,即FN1＝0时, a有最大值am,且am＝gsin α, 此时qv1B＝mgcos α,解得v1＝。 （2）设当环A的速度达到最大值vm时,环受杆的弹力为FN2,方向垂直于杆向下,摩擦力为Ff2＝μFN2。 此时应有a＝0,即mgsin α＝Ff2,FN2＋mgcos α＝qvmB, 解得vm＝。 答案　（1）gsin α　　（2） 学科网（北京）股份有限公司 $$