训练二 磁场对运动电荷的作用力-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

11.B“心”形的线圈，左半部分电流由上到下，磁场有方 向向左的分量，根据左手定则可知，安培力是垂直纸面 向里的；右半部分电流也是由上到下，磁场有方向向右 的分量，根据左手定则可知，安培力是垂直纸面向外 的，则从上往下看，线圈顺时针转动，B正确。 【一题多解】 从上往下看，线圈 顺时针转动 I /B N s 同样的方法可判断， 安培力方向垂直纸 B1 面向外 B方向可分解为与I垂直和平行的两部分， 由左手定则可判断安培力方向垂直纸面向里 12.解析 (1)对金属棒 MN进行受力分析，由平衡条件 得 T=Mgsin 0+BI?L,对秤盘进行受力分析，由平衡 条件得T=mog,解得mo=0.03 kg。 (2)当电路中电流最大时，此“电磁秤”称得最大质量， I=R+R,电路中最大电流即为电流表的最大值，即 解得R=1Ω,对金属棒 MN及秤盘有Tma=Mgsinθ 十BIL=(m?+mmax)g,解得mmax=0.145 kg。 (3)电流与所称物体质量的关系式为Mgsin 0+BIL= (m?+m)g,代入数据整理得m=(0.05I-0.005)kg (0.1 A≤I≤3 A)。m-I 图像如图所示。 m/kg 0 0.1 I/A 答案(1)0.03 kg (2)0.145 kg 10(3)见解析图 训练二 磁场对运动电荷的作用力 1.B 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。 2.B 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。 3.A 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。 4.A 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。 5.A 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。 6.解析(1)微粒做匀速直线运 、quB 动，所受合力必为零，微粒受重 力 mg,电场力 qE,洛伦兹力 v 45° gE qwB,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=。 mg B=l2mg。(2)由于合力为零，则qvB=√2mg,所以1 (2)2mgng答案(1) 正电荷 7.A 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。 8.B 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。 9.BD 由于 a静止，G=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，G?=qE+qvB; c受洛伦兹力方向向下，G+qvB=qE,由此可知，G> G>G,故 B、D正确。 10.ACD 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； quB=q根据 -得E=Bdv,根据闭合电路的欧姆定律 r=i-R=bd?-R,得， ,故 C正确；由电阻定律 R= ps得电阻率p=&(Bdo-R),故D正确。 11.C 当quB=mg时，F?=0,物体做匀速直线运动，图像 如A;当quB<mg时，环与柱体的F≠0,F?≠0,随着 速度的减小，F 增大，故环做加速度增大的减速运动， 直到静止，图像如 B;当quB>mg 时，F≠0,随着速度 的减小F减小，F?减小，物体做加速度减小的减速运 动，当qwB=mg 时，F、F?消失，物体做匀速直线运 动，图像如D。故不可能的是C。 24 12.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 v?时，受到重力mg、洛伦 兹力qv?B、杆的弹力F和摩擦力 Fn=μF。 根据牛顿第二定律，沿棒的方向有 mgsin a-F?=ma, 垂直棒的方向有Fm+qv?B=mgcos α, 所以当Fn=0,即Fm?=0时， a有最大值am,且am=gsin α, v?=mgB。此时 qv?B=mgcos α,解得 (2)设当环 A的速度达到最大值vm时，环受杆的弹力 为 F?,方向垂直于杆向下，摩擦力为F?=μF2。 此时应有a=0,即 mgsin a= F?,F2+ mgcos a =qvmB, 0?g(SinagBcosa。解得 答案(1)gsina gB“(2)mg(sinatcosa 训练三 带电粒子在匀强磁场中的运动 1.AD 若运动电荷垂直于磁场方向进入磁场，则做匀速 圆周运动。若平行磁场方向进入，不受洛伦兹力作用， 做匀速直线运动，不可能做平抛运动或自由落体运动。 2.B 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供 guB=m二，得r=,=2m=g。由向心力，则有 于带电粒子的带电荷量相等，同一匀强磁场 B相同，对 两粒子的圆轨迹，若速率相等而质量不等，或者质量相 等而速率不等，则半径r不同，故 A、C错误。两粒子若 质量相等，则周期必相等；若动能相等，而速率不等，则 二者质量不等，周期不相等，故 B正确，D错误。 3.A 电子在月球磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供 向心力，eoB=m2,解得r=,由于v、e、m相同，则r 与B成反比，由题图看出，A图中轨迹半径最小，磁感 应强度最大。故选 A。 4.C 带电粒子(不计重力)在匀强磁场中运动并穿过金 属板后粒子速率变小，根据带电粒子在匀强磁场中运动 r=gB’的半径公式 ,粒子的半径将减小，故粒子应是由 下方穿过金属板，故粒子的运动方向为edcba。根据左 手定则可得，粒子应带负电，故 A、B错误，C正确。由 T=p可知，粒子运动的周期和速度无关，而上下均为 T2半圆，故粒子的运动时间均为 ,故 D错误。 5.A 根据几何知识可知，粒子轨迹对应的圆心角为α= 180°-120°=60°=3,轨迹半径为R=rtan 60°=√3r, 2.=2.2-R及 U=6gtqU=2mv2得U由 故 A正 确，B、C、D错误。 6.解析 (1)作出粒子轨迹，如图所 ××××× x ×o示，由图可知粒子由O到P的大圆× × ×弧所对的圆心角为300, ×× 备 × 30° P则壹=360, 0 T=号t=号×1.5×10-?s=1.8×10-?s。周期 (2)由于粒子做圆周运动所需的向心力为洛伦兹力，得 goB=m, 所以B=gR=m”=gr=2××.104××1.8×10-T= 0.314 T。 (3)由几何知识可知，半径R=OP=0.1 m, u=BmR=0.314×28×00×0.1m/s故粒子的速度 ≈3.49×10?m/s。 答案(1)1.8×10-?s (2)0.314 T (3)3.49×10?m/s 7.C 由粒子在磁场中运动的半径r=qB可知，质子、氚 核、粒子轨迹半径之比r:n:r=qB g.B gB =q1 92=1::3:2,所以三种粒子的轨道半径应 该是质子最小、氚核最大，选项C正确。 8.C 电子在加速电场中加速，由动能定理有eU= 2mv2;电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力 eo,B=, r=eB=充当向心力，有 ,联立以上两式得 √2mu,可知增大电子枪的加速电压，减小励磁线 圈中的电流，电流产生的磁场减弱，都可以使电子束的 轨迹半径变大，故C正确。 9.B 根据粒子在匀强磁场里做匀速圆 D 1 T=qB,可得t=周运动的周期公式 2T=gB,,可知电子在磁场中运动时 54/32 间与轨迹对应的圆心角成正比，所以电子在磁场中运动 25 ●高中物理·选择性必修第二册（人教版 训练二 磁场对运动电荷的作用力 基础练了现固应周 可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂 1.关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法 直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电 正确的是 子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b () A.电荷在电场中一定受电场力作用，电荷 点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏 在磁场中一定受洛伦兹力作用 转的是 +8 B 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 -B C.电场力一定沿电场方向，洛伦兹力一定 沿磁场方向 Bo D.安培力、洛伦兹力和电场力都可以做功 0 2.关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度 -Bo B和粒子速度三者方向之间的关系，下列 6.质量为m、带电荷量为gx 说法正确的是 ( 的微粒，以速度与水平 A.F、B、0三者必定均保持垂直 方向成45°角进入匀强电 B.F必定垂直于B、,但B不一定垂直于v 场和匀强磁场同时存在 C.B必定垂直于F、o,但F不一定垂直于v 的空间，如图所示，撒粒在电场、磁场、重力 D.v必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B 场的共同作用下做匀速直线运动，求： 3.将含有大量正、负带电粒子及不带电粒子的 (1)电场强度的大小以及该带电微粒带何种 气体以一定速度垂直于磁场喷入匀强磁场 电荷。 中，它们在磁场中的运动径迹分成了如图所 (2)磁感应强度的大小。 示的三束，其中②是直线。×B× 则 ()×0 A.①是带正电的粒子 3 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 4.在长直通电螺线管中 。0 .0 通入变化的电流i(如 i 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 的电子，则此电子在螺线管内部空间运 能力练了素养提升 动的情况是 7.如图所示，在Ox,Oy,Oz组 A.匀速直线运动B.来回往复运动 成的直角坐标系中，电子沿 C.变速直线运动D.曲线运动 着y轴的正向运动，它产生的 5.显像管原理的示意图 电子束 磁场在之轴上A处的方向是 电子枪 如图所示，当没有磁场三一了荧光屏0 () 时，电子束将打在荧光 偏转线圈 A.一x方向 B.一y方向 屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈 C.一之方向 D.都不是 4 8.四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测： 缘圆柱体上，环与圆柱体间的动摩擦因数 站”(LHAASO),是世界上海拔最高、规模 为：，环的直径略大于圆柱体的直径，整个 最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。假 装置处在垂直于纸面向里的范围足够大的 设来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直 匀强磁场中。现给环向右的水平初速度 的方向射向这个观测站，由于地磁场的作用 ⑦，设环在运动过程中带电量保持不变，则 (忽略其他阻力的影响)，质子流到达该观测 环运动过程中的速度图像不可能是图中的 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 人人 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 12.如图所示，在磁感应强 9.(多选)如图所示，匀强电161。×6E 度为B的水平匀强磁 0 场的方向竖直向上，匀强 场中，有一足够长的绝 磁场的方向垂直纸面向 缘细棒OO在竖直面内 里，三个油滴a、b、c带有 垂直磁场方向放置，细 等量同种电荷，其中a静 棒与水平面夹角为α。一质量为m、带电 止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动， 荷量为十q的圆环A套在OO棒上，圆环 比较它们的重力G,、G、G。间的关系，正确 与棒间的动摩擦因数为：，且<tana。现 的是 让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下 A.G,最大 B.G,最大 滑过程中： C.G。最大 D.G。最小 (1)圆环A的最大加速度为多大？获得最 10.(多选)磁流体发电机的 大加速度时的速度为多大？ 原理图如图所示。将一 (2)圆环A能够达到的最大速度为多大？ 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R C.板间等离子体的内阻为Bd-R I D板间等离子体的电阻率为(-R) 11.如图所示，带电量为十g×××”×××× 的金属圆环质量为m。×风×××× 套在固定的水平长直绝 ×☒ 5