1.2 磁场对运动电荷的作用力-【重难点手册】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步练习册（人教版）浙江专用

重难点手册高中物理选择性必修第二册尺 第2节 磁场对定 基础过关练 测试时间：10分钟 1.(2025·浙江杭州外国语学校月考)1932年，美 国物理学家安德森在宇宙线实验中发现了正 电子.他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙 线粒子，并在云室中加人一块厚6mm的铅 板，借以减慢粒子的速度.当正电子通过云室 内的匀强磁场时，拍下如图所示的径迹照片， A、B是径迹上的两点，根据正电子的偏转情 况，则( A.正电子从B运动到A B.磁场方向垂直于纸面向外 C.运动过程中洛伦兹力对正电子做负功 D.正电子在A点比在B点所受的洛伦兹力大 2.如图，在利用电子射线管探究洛伦兹力的方向 实验中，接通电源后，电子射线由阴极沿十x 轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线.现 要使亮线往下偏，所加磁场方向应沿(). 狭缝 荧光屏 、阳极 电子束 A.一y轴B.+y轴C.+之轴D.一之轴 3.来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用 下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽 的极光.高速带电粒子撞击空气分子后动能减 小.假如我们在地球北极仰视天空，发现正上 方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如图乙 所示.下列说法正确的是(). (浙江专用) 运动电荷的作用力 M 甲 A.粒子从M沿逆时针方向射向N B.高速粒子带正电 C.粒子受到的磁场力不断增大 D.若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向 东偏转 4.(2025·浙江宁波中学月考)三个完全相同的 小球a、b、c带有相同电荷量的正电荷，从同一 高度处由静止开始下落，下落h1高度后a球 进人水平向左的匀强电场，b球进入垂直于纸 面向里的匀强磁场，如图所示，它们到达水平 面上的速度大小分别用。、6、。表示，它们 的关系是( 77777777777777777 A.Va>V=Vc B.va=V-Vc C.va>Vb>V. D.V。=v6>ve 5.如图所示，竖直通电长直导线中的电流I方向 向上，绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小 球从图示位置以初速度。水平向右运动，小 球始终在水平面内运动，运动轨迹用实线表 示，若从上向下看，则小球的运动轨迹可能是 图中的( P& ⊙1 P① ⊙1 P⊙& A B ⊙I ⊙I P⊙西 P④& C D 、乃综合提能练 测试时间：25分钟 6.(2025·浙江嘉兴高级中学期末)研究某种射 线装置的示意图如图所示.射线源发出的粒子 以一定的初速度沿直线射到荧光屏中央的 O点，出现一个亮点，粒子的重力不计.在板间 加上垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀 强磁场后，射线在板间做半径为”的圆周运 动，然后打在荧光屏的P点.若在板间再加上 一个竖直向下、电场强度为E的匀强电场，亮 点又恰好回到O点，由此可知该粒子( ). 荧光屏 A.带负电 B.初速度为v= E C.比荷为9= E m B'r D.增大E或B,可以让粒子向纸内偏转 7.（多选)如图所示，质量为m的带电绝缘小球 (可视为质点)用长为的绝缘细线悬挂于O 点，在悬点O下方有匀强磁场.现把小球拉离 平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中 正确的是( ×C A.小球从A至C和从D至C到达C点时，速 度大小相等 B.小球从A至C和从D至C到达C点时，细 第一章安培力与洛伦兹力么出 线的拉力相等 C小球从A至C和从D至C到达C点时，加 速度相同 D.小球从A至C和从D至C过程中，运动快 慢一样 8.地球本身是一个大磁体，其磁场分布如图所 示.目前学术界对于地磁场的形成机制尚无共 识.一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随 地球自转产生的环形电流.基于此理论，下列 判断正确的是( ). 地轴 >地球自转方向 A.地表电荷为正电荷 B.由外太空垂直射向赤道的带正电粒子将向 西偏转 C.若地球自转角速度减小，则地表上任一位置 的磁感应强度均减小 D.赤道和两极表面的磁感应强度相同 9.(2025·浙江慈溪中学阶段练习)如图甲所示， 在竖直平面内有一半径为R=0.5m的固定光 滑绝缘圆桶，在空间中有平行于圆桶轴线的水 平匀强磁场，磁感应强度B=2T,一质量为 m=0.5kg、带电量为q=十2C的带电小球沿 圆桶外壁做圆周运动，如图乙所示为带电小球 所在处的截面图，AC为竖直直径，初始时带电 小球位于圆环最高点A(圆桶外侧)，并且有水 平方向的速度。（以水平向左为速度的正方 向)，如果带电小球在A点不脱离圆桶，带电小 球的初速度v可能的取值为(). 甲 重难点手册高中物理选择性必修第二册？ A.3 m/s B.6 m/s C.-3 m/s D.-6 m/s 10.如图所示，图甲为等量异种点电荷的电场线， 图乙为等量同种正点电荷的电场线，图丙是 辐向磁场的磁感线，图丁是距离很近的两个 通电平行线圈之间磁场的磁感线.一电子以 某一初速度，仅受电场力或磁场力，在这四种 场中，不可能做匀速圆周运动的是( 丙 A.在图甲电场中 B.在图乙电场中 C.在图丙磁场中 D.在图丁磁场中 11.如图所示，在垂直于纸面向里、磁感应强度为 B的匀强磁场中，质量为m、带电量为十q的 小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上且 处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为 :.现对小球施加水平向右的恒力F。,在小球 从静止开始至速度最大的过程中，下列说法 中正确的是(). ×X××X ○口 F。 ××××× A.直杆对小球的弹力方向不变 B.直杆对小球的摩擦力一直减小 Fo C.小球运动的最大加速度为 m D.小球的最大速度为P。十m5 ugB 12.(2025·浙江宁波效实中学阶段练习)如图所 示，空间存在垂直于纸面向里、磁感应强度为 6 (浙江专用) B的匀强磁场，磁场内有一绝缘的足够长的 直杆，它与水平面的夹角为0=37°，一带电荷 量为一q(q>0)、质量为m的小球套在直杆 上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的 动摩擦因数为μ=0,5，重力加速度为居，器 =10m/s,在小球之后的运动过程中，求： (1)小球的最大加速度； (2)小球加速度最大时的速度； (3)小球的最大速度 ×××××× ×××<没x ××××××× ×2x-x××× 、C培优突破练 测试时间：5分钟 13.(2024·浙江6月卷)（多选）如图所示，一根 固定的足够长的光滑绝缘细杆与水平面成日 角.质量为m、电荷量为十q的带电小球套在 细杆上.小球始终处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中.磁场方向垂直于细杆所在的 竖直面，不计空气阻力.小球以初速度o沿 细杆向上运动至最高点，则该过程(). ×,××× A.合力的冲量大小为nv.cos0 B.重力的冲量大小为mnvosin0 C洛伦兹力的冲量大小为，9B6 2gsin 0 D.若，=2 mg cos日，则弹力的冲量为0 gB重难点手册高中物理选择性必修第二册尺 为？，安培力大小为F=nB1·2,电流反向时，需要 在左盘中增加质量为的砝码，说明原来的安培力 方向向上，当电流反向，安培力方向变为向下时，再次 平衡，说明安培力等于mg的一半，即B1·合-"受。 解得B一器故选D 11.C【解析】设AC的长度为r,则CD的长度为x1= o830后，BC的长度为一560-2，因电流 产生磁场的磁感应强度与距离成反比，且B处电流在 C处产生的磁感应强度的大小为B。,可知D处电流 在C处产生的磁感应强度的大小为B'=B。= 3B。,B对C的安培力F1=B。IL,D对C的安培力 F2=√3B。IL,两安培力在水平方向分力的合力为 F=F1cos30°+F2cos60°=√3BIL,C处导线处于 静止状态，则在水平面上所受安培力与摩擦力大小相 等，即摩擦力大小为f=√3B。IL,故选C 12.(1)根据题意有mgsin0=0.3X0.6N=0.18N,f= mg cos0=0.5×0.3X0.8N=0.12N,mg sin0> ng cos0,故要使导体棒处于静止状态，根据左手定 则可知，磁场方向竖直向上，导体棒受到的安培力沿 斜面向上. E (2)由闭合电路的欧姆定律可得I一R十，=0.3A (3)当导体棒有下滑趋势时，则有mgsin0=F1cos9+ (mg cos0+E1sin0,E=B1IL,B1三号T,当导体 棒有上滑趋势时，则有mgsin0+u(mng cos0+F2sin0) =F2cos0,F2=B2IL,B2=2T,故磁感应强度的取 值范围为品T<B≤2工. 13.D【解析】根据右手螺旋定则分析可知，导体棒MN 在上方产生的磁场方向垂直于纸面向外.导体棒PQ 电流方向向上，根据左手定则可知，导体棒PQ所受 安培力方向向右.根据通电直导线在周围产生的磁场 分布可知，离导体棒MN越近，磁场越强，离导体棒 MN越远，磁场越弱.所以导体棒PQ下半部分所受 的力大于上半部分所受的力，故选D. 2 (浙江专用) 第2节磁场对运动电荷的作用力 1.D【解析】粒子穿过铅板后速度减小，则粒子在磁场中 运动半径减小，由题图可知正电子从上向下穿过铅板， 故A错误；由左手定则可知，磁场的方向垂直于纸面向 里，故B错误；运动过程中洛伦兹力对正电子不做功， 故C错误；由于正电子在A点的速度大于在B点的速 度，所以正电子在A点比在B点所受的洛伦滋力大， 故D正确.故选D. 2.B【解析】由于电子带负电，运动方向沿十x轴方向， 要使亮线往下偏，则洛伦兹力向下，根据左手定则可 知，所加磁场方向应沿十y轴.故选B. 3.A【解析】高速带电粒子撞击空气分子后动能减小，速 度变小，根据洛伦兹力提供向心力有9如B=m,可得 ,一侣速度变小，半径变小，结合题图可知，粒子从M 沿逆时针方向射向N,故A正确；地理北极附近是地 磁南极，所以北极上空的地磁场方向竖直向下，根据左 手定则可以判断，高速粒子带负电，故B错误；由于粒 子的速度不断减小，则粒子受到的磁场力不断减小，故 C错误；若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，赤道位 置磁场由南向北，根据左手定则可以判断，粒子会向西 偏转，故D错误.故选A 4.A【解析a小球下落时，重力和电场力都对a小球做 正功；b小球下落时，只有重力做功；c小球下落时，只 有重力做功.重力做功的大小都相同，根据动能定理可 知，外力对a小球所做的功最多，即a小球落地时的动 能最大，b、c两球落地时的动能相等，由于三个小球质 量相等，所以va>v%=v,故选A 5.A【解析】由右手螺旋定则可知，通电导线产生的磁场 方向与水平面平行，由左手定则可知，带电小球受到的 洛伦兹力方向始终在竖直方向上，小球在水平方向上 不受力，所以小球将做匀速直线运动.故选A 6.C【解析】根据左手定则可知，该粒子带正电，A错误； 由题意可知，粒子在电、磁复合场中做匀速直线运动， E 根据平衡条件有gE=Bq0,解得v=后，B错误；根据 牛顿第二定律有B=m号联立解得子虎，C正 确；增大E或B,可以让粒子在纸面内向下或向上偏 转，D错误.故选C 7.ACD【解析】小球进入磁场后受到洛伦兹力作用，方 向与速度方向垂直，洛伦兹力对小球不做功，只有重力 做功，机械能守恒，所以小球从A至C和从D至C到 达C点时，速度大小相等；到达C点时加速度为a= g,方向都由C指向O,可得加速度相同；小球从A室 C和从D至C过程中，任一时刻减少的重力势能都转 化为动能，可得运动快慢一样，A、C、D正确.对小球进 行受力分析可得，小球到达C点时绳子的拉力、小球的 重力和洛伦兹力的合力提供向心力，由于从A至C和 从D至C时小球在磁场中的速度方向不同，可知受到 的洛伦兹力方向不同，所以此时细线的拉力大小不同， B错误故选AC、D. 8.C【解析】根据题图中地磁场分布可知，题图中上面是 地磁场的S极，下面是N极，结合地球自转方向以及右 手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，选项A错误；由 左手定则可知，由外太空垂直射向赤道的带正电粒子 将向东偏转，选项B错误；若地球自转角速度减小，则 等效环形电流减小，则地表上任一位置的磁感应强度 均减小，选项C正确；赤道处磁感应强度方向平行于地 球表面，两极表面的磁感应强度垂直于地球表面，两处 的磁感线疏密也不同，即磁感应强度大小也不相同，选 项D错误.故选C 9.A【解析】假设初速度。向左，则小球所受洛伦兹力 竖直向下，小球不脱离圆桶需满足mg十qvB一Fv= m爱即R=g十，B一m食≥0，求得-1ms≤ 6、 vo≤5m/s,故选A 10.C【解析】在题图甲中，如果电子在图1所示位置时， 满足F引和F斥的合力始终指向图1中的O点，则靠 这个合力提供向心力，电子做匀速圆周运动是可能 的，故A错误；在题图乙中，电子可在两电荷连线的中 垂线所在平面做匀速圆周运动，此时电子在受到两个 库仑力的合力提供向心力的情况下可以做匀速圆周 运动，如图2所示，故B错误；在题图丙中，辐射磁场 不是匀强磁场，由左手定则可知，无论电子的运动方 向如何调整，电子均不能受到始终沿半径指向圆心的 洛伦兹力，所以不能做匀速圆周运动，故C正确；在题 图丁中，靠得很近的两通电平行线圈之间的磁场可以 看作匀强磁场，只要电子的速度方向恰当，根据左手 练习册参考答案与解析收型 定则，满足电子受到的洛伦兹力提供向心力，电子可 以在两线圈之间做匀速圆周运动，故D错误.故选C F 图1 图2 11.C【解析】竖直方向根据平衡条件有mg=qoB十 F,初始时，洛伦兹力为0，弹力方向向上，此时小球 加速，必然有F。>g,速度达到最大时，摩擦力与 拉力平衡，此时弹力必然大于重力，洛伦兹力必然大 于重力，且有F。=u(qB一mg),此时弹力方向向下， 故A错误；小球开始运动时有F。一u(mg一quB)= ma,随着o增大，a增大，当a达到最大值时，摩擦 力f=μ(mg一qB)减小到0，此后随着速度增大，洛 伦兹力增大，支持力反向增大，此后运动过程中有F。 一μ(quB一mg)=ma,随着v增大，a减小，摩擦力增 大，故B错误，C正确；当F。=u(quB-mg)时，小球 达到平衡状态，速度最大，最大速度。-十g, ugB 故D错误.故选C. 12.(1)小球开始下滑，垂直于杆的方向有F、十quB= mg cos0,小球受到的摩擦力为f=FN;沿杆方向，根 据牛顿第二定律有mgsin0-f=ma,可知当小球受到 的摩擦力为0时，小球的加速度最大，为amx=gsin0 =6m/s. (2)小球加速度最大时，有FN=0,则qB=mg cos0, 小球加速度最大时的速度v=8m/s. (3)小球的速度最大时，小球的加速度为0，有f1= mgsin0,f1=μ(qvmB-mg cos0),小球的最大速度 为vm=20m/s. 13.CD【解析】根据动量定理有I=0-mwo=一mwo,故 合力冲量大小为mwo,故A错误；小球上滑的时间为 t一gm0重力的冲量大小为1。=m-0:故 00 B错误；小球所受洛伦兹力为Bqv=Bq(o一at)= 一Bqat十Bq℃o,a=gsin0,随时间线性变化，故洛伦兹 力冲量大小为1=gX受×B=g×空×BXg品 gsin 0 0 重难点手册高中物理选择性必修第二册尺 一m放C正确：若w-28,0时刻小球 gBvn 所受洛伦兹力为Bqo=2 mg cos0,小球在垂直于细 杆方向所受合力为0，可得Bqv=mg cos0十FN,即 Fs=Bqo-mgcos 0=Bq (vo-at)-mgcos 0= mg cos0-Bqtgsin0,则小球在整个减速过程中的 Ft图像如图，图线与横轴围成的面积表示冲量，可 得弹力的冲量为0，故D正确.故选C、D. ng cos日 -mg cos 0 第3节带电粒子在匀强磁场中的运动 1.C【解析】根据左手定则，粒子a带正电，粒子b、c带 负电，故A错误；根据洛伦兹力提供向心力有qB= m号，可得。- ,由题图可知，射入磁场时粒子c的 m 运动半径最小，故射入磁场时粒子c的速率最小，故B 错误散千在蓝场中运动的周期为T一g-,可 知三个粒子在磁场中运动的周期相等，粒子在磁场中 运动的时间为：=号T-密射入能场时粒子c轨迹 0 对应的圆心角最大，故粒子c在磁场中运动的时间最 长，故C正确，D错误.故选C 2.C【解析】粒子的轨迹如图所示. O 根据洛伦滋力提供向心力可得 0 9B=m二，解得u=Br m ,由于三 个带电粒子的质量、电荷量均相A 同，且在同一个磁场中，c粒子的 轨道半径最大，所以c粒子速率最 大，c粒子所受洛伦兹力最大，故A、B错误；粒子做圆 周运动的周期为T-2智-写需，由于三个带电教子的 质量、电荷量均相同，且在同一个磁场中，所以它们做 圆周运动的周期T。=T。=T,根据：一公工，由于a 粒子转过的圆心角最大，则a粒子在磁场中运动的时 间最长，故C正确，D错误.故选C 3.C【解析】带电粒子进入磁场后在洛伦兹力的作用下 做圆周运动，设圆周运动的半径为x,则有qX√3BR× 4 (浙江专用)》 B=m (3kBR) ,整理得r=5Rm=3R,所以粒 子在磁场中的圆弧轨迹所对的圆心角为α=π一 元 2aam号写-行运对时间为：- 立=36B,要使带电 粒子沿圆筒半径方向射入，恰能从小孔射出，其间与转 筒无接触，则其转速应满足u=2红一Q十n·2x=(4十 6n)kB,代入n=0,1,2,3,…,可得wo=4kB,w1= 10kB,w2=16kB,w3=22kB,故选C 4.C【解析】粒子从ad边射出的临界轨迹如图所示. O,O d 带电量为十q的粒子进人磁场，洛伦兹力提供向心力， 解得一器品粒子从。点射出，由 有quB=mu2 几何关系可得最小半径为r=号，粒子从d点射出， 由几何关系可得L+(。号)》广=，解得最大半径 为7-头，粒子从ad边射出的半径满足片≤r≤是， 5L 故粒子进入磁场时的动量力满足BL≤p≤ ,故 选C. 5.B【解析】根据电子进入磁场的方向，可得电子受到的 洛伦兹力正好指向圆心，根据左手定则可知磁场方向 垂直于纸面向里，根据右手螺旋定则知励磁线圈通以 顺时针方向的电流，故A错误；当升高电子枪加速电场 的电压时，电子的速度增大，根据公式r一留可知运动 半径增大，故B正确；若仅增大励磁线圈中的电流，则 磁感应强度增大，根据公式，一贸可得运动半径减小， 放C错误根据公式T-贸可得电子做匀速圆周运 动的周期和速度大小无关，故D错误.故选B. 6.AD【解析】带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力 由洛伦兹力提供，由向心力公式得gB=m R,解得带