课时测评2 磁场对运动电荷的作用力-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评2　磁场对运动电荷的作用力 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1.(2024·湖南常德高二期中)下列有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是(　　) A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用 B.若通电直导线在磁场中受到的安培力为零，该处磁场的磁感应强度不一定为零 C.只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 D.洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，因此安培力也不做功 答案：B 解析：当通电直导线电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故A错误；若通电直导线在磁场中受到的安培力为零，可能是通电直导线电流方向与磁场方向平行，则该处磁场的磁感应强度不一定为零，故B正确；当速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到的洛伦兹力为F＝qvB，可知速度大小相同，所受的洛伦兹力不一定相同，还要看电荷量和磁感应强度大小，故C错误；洛伦兹力始终与速度方向垂直，对运动电荷一定不做功，安培力虽然是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，但安培力对通电导线可以做功，故D错误。故选B。 2.(多选)下列图中关于各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子电性的描述正确的是(　　) 答案：CD 解析：选项图A中，粒子带负电，根据左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，故A错误；选项图B中，粒子带负电，根据左手定则可知，洛伦兹力方向垂直纸面向里，故B错误；选项图C中，根据左手定则可知，粒子带正电，故C正确；选项图D中，粒子带负电，根据左手定则可知，洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D正确。故选CD。 3.初速度为v0的电子(仅受洛伦兹力)沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则(　　) A.电子将向右偏转，速率不变 B.电子将向左偏转，速率改变 C.电子将向左偏转，速率不变 D.电子将向右偏转，速率改变 答案：A 解析：由安培定则可知导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，根据左手定则可知电子所受洛伦兹力向右，电子将向右偏转，由于洛伦兹力不做功，故电子动能不变，速率不变。故选A。 4.(2024·河南开封高二期中)地磁场通过改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而保护着地球上的生命。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是(　　) A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同 B.由于地磁南北极磁场最强，因此阻挡作用最强 C.沿地球赤道平面垂直射来的带负电粒子向西偏转 D.沿地球赤道平面垂直射来的带正电粒子向地球两极偏转 答案：C 解析：宇宙射线中的带电粒子到达地球附近会受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转，磁感应强度不同，所受到的洛伦兹力不同，故A错误；地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在地磁南、北两极最弱，在赤道附近最强，故B错误；地磁场会使沿地球赤道平面垂直射来的宇宙射线中的带正电粒子向东偏转，带负电粒子向西偏转，故C正确，D错误。故选C。 5.(2024·北京西城区高二期中)如图所示，在匀强磁场中垂直于磁场方向放置一段导线ab。磁场的磁感应强度为B，导线长度为l、截面积为S、单位体积内自由电子的个数为n。导线中通以大小为I的电流，设导线中的自由电子定向运动的速率都相同，则每个自由电子受到的洛伦兹力(　　) A.大小为，方向垂直于导线沿纸面向上 B.大小为，方向垂直于导线沿纸面向上 C.大小为，方向垂直于导线沿纸面向下 D.大小为，方向垂直于导线沿纸面向下 答案：A 解析：设自由电子定向运动的速率为v，根据电流的微观表达式有I＝neSv，又F洛＝evB，联立解得F洛＝，自由电子的定向移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向垂直于导线沿纸面向上。故选A。 6.真空中竖直放置一通电长直细导线，俯视图如图所示。以导线为圆心作圆，光滑绝缘管ab水平放置，两端恰好落在圆周上。直径略小于绝缘管直径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中，下列说法正确的是(　　) A.小球先加速后减速 B.小球受到的洛伦兹力始终为零 C.小球在ab中点受到的洛伦兹力为零 D.小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终竖直向上 答案：C 解析：根据安培定则可知，直导线产生的磁场的磁感线沿逆时针方向。洛伦兹力始终与小球运动方向垂直，洛伦兹力不做功，小球速率不变，A错误；当小球运动到ab中点时，磁感线与速度方向平行，所受洛伦兹力为零，故小球自a端到中点受到的洛伦兹力方向竖直向下，自中点到b端受到的洛伦兹力方向竖直向上，B、D错误，C正确。故选C。 7.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁场的磁感应强度为B，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A.油滴必带正电荷，电荷量为 B.油滴必带负电荷，比荷＝ C.油滴必带正电荷，电荷量为 D.油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝ 答案：C 解析：油滴水平向右做匀速直线运动，其所受洛伦兹力必向上且与重力平衡，故油滴带正电，由qv0B＝mg可得q＝。故选C。 8.(多选)如图甲是电视机显像管原理示意图(俯视图)，没有磁场时电子束打在荧光屏正中央的O点。为了使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示，可实现电子束打在荧光屏上的AOB区域，规定垂直纸面向里时磁场方向为正，下列说法正确的是(　　) A.电子束打在A点时，洛伦兹力对电子做正功 B.t＝时，电子束打在OA区域 C.t＝时，电子束打在OA区域 D.0～T内，电子束在荧光屏上的位置由A点向B点移动 答案：BD 解析：电子经过偏转磁场区域，洛伦兹力方向始终与电子速度方向垂直，洛伦兹力不做功，A错误；t＝时，磁感应强度B为负值，方向垂直纸面向外，由左手定则知，电子束向上偏转，打在OA区域，同理，t＝时，磁感应强度B为正值，方向垂直纸面向里，由左手定则知，电子束向下偏转，打在OB区域，B正确，C错误；由B、C项分析可知，0～T内，电子束打在荧光屏上的位置由OA区域变到OB区域，因此电子束在荧光屏上的位置由A点向B点移动，D正确。故选BD。 9.如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a，原点O位于P、Q中间，电流大小均为I，方向垂直纸面向里(已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度B＝，其中k为常量)。某时刻有一电子(电荷量为e)正好经过坐标原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，则电子此时所受洛伦兹力(　　) A.方向垂直纸面向里，大小为 B.方向指向x轴正方向，大小为 C.方向垂直纸面向里，大小为 D.方向指向x轴正方向，大小为 答案：A 解析：P、Q两根导线到O点的距离相等，可知它们在O点产生的磁感应强度大小相等、方向相反，合磁感应强度为零，所以O点实际磁感应强度等于导线R在O点产生的磁感应强度，根据安培定则可知，O点的磁感应强度方向沿x轴负方向，r＝a，则磁感应强度的大小B＝＝，电子所受洛伦兹力大小F＝evB＝，根据左手定则可知，方向垂直纸面向里。故选A。 10.(多选)(2024·宁夏银川高二期中)如图所示，足够长的粗糙细杆CD水平置于空中，且处在垂直纸面向里的水平匀强磁场中。一质量为m、电荷量为＋q的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度v0，圆环运动的v -t图像可能是(　　) 答案：ACD 解析：带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，若满足重力与洛伦兹力相等，即圆环做匀速直线运动，则v -t图像如选项图A所示；若重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，做减速运动，竖直方向有FN＝mg－qvB，水平方向上有Ff＝μFN＝ma，随着速度的减小，支持力增大，摩擦力增大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，直至速度为零，则v -t图像如选项图C所示；若洛伦兹力大于重力，圆环受到摩擦力的作用，做减速运动，竖直方向有FN'＝qvB－mg，水平方向上有Ff'＝μFN'＝ma'，随着速度的减小，支持力减小，摩擦力减小，圆环做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与洛伦兹力相等时，做匀速直线运动，则v -t图像如选项图D所示；圆环不可能做匀减速直线运动， 选项图B所示v -t图像不存在。故选ACD。 11.(多选)(2024·重庆沙坪坝高二期中)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一所带电荷量为q(q＞0)的滑块(可视为质点)自a点由静止沿光滑绝缘轨道滑下，下降竖直高度为h时到达b点。不计空气阻力，重力加速度为g，则(　　) A.滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用 B.该过程中，洛伦兹力做正功 C.该过程中，滑块的机械能守恒 D.滑块在b点受到的洛伦兹力大小为qB 答案：CD 解析：滑块自a点由静止沿斜面滑下，在a点速度为零，不受洛伦兹力作用，故A错误；滑块自a点运动到b点的过程中，洛伦兹力不做功，支持力不做功，只有重力做功，所以滑块机械能守恒，则有mgh＝mv2，解得v＝，故滑块在b点受到的洛伦兹力大小为F＝qvB＝qB，故B错误，C、D正确。故选CD。 12.(16分)如图所示，质量m＝1.0×10－4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球所带电荷量q＝2.0× 10－4 C，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场的电场强度E＝5 V/m，垂直纸面向外的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，小球从静止开始运动。(取g＝10 m/s2) (1)小球加速度的最大值为多少？ (2)小球的最大速度为多少？ 答案：(1)8 m/s2　(2)10 m/s 解析：(1)小球受向右的静电力，从而由静止开始运动，开始受到洛伦兹力，使得与水平面间的压力增大，滑动摩擦力增大，小球做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大后，做匀速直线运动。因此刚开始运动时，加速度最大，最大值为a＝＝ m/s2＝8 m/s2。 (2)当静电力等于滑动摩擦力时，小球速度最大，根据平衡条件，有mg＋qvmB＝FN，qE＝Ff＝μFN 联立解得vm＝10 m/s。 学生用书⬇第14页 学科网（北京）股份有限公司 $