第1章 第3节 第1课时 磁场对运动电荷的作用力-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

第3节洛伦兹力 白题 基础过关缚 第1课时 磁场对运动电荷的作用力 限时：30min 题型1洛伦兹力的方向 有一束电子初速度方向与电流方向相同，则 1.如图所示，电荷的速度方向、磁场方向和电荷 电子可能的运动情况是 的受力方向之间关系正确的是 ( A.沿路径a运动 B.沿路径b运动 C.沿路径c运动 B D.沿路径d运动 题型2洛伦兹力的大小 4.在如图所示的各图中，匀强磁场的磁感应强度 均为B,带电粒子的速率均为，带电荷量均为 q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小 2.(2023·河南新郑期中)如图所示，从太阳或 其他星体上放射出的宇宙射线中都含有大量 60 的高能带电粒子，这些高能带电粒子到达地 +) ⊕B 球会对地球上的生命带来危害，但是由于地 (1) (3) 4 球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线 (1) (2) 中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起 (3) (4) 到保护作用，那么 5.如图，两个带电粒子Q1、Q2以相同的速度进入 同一匀强磁场，Q1、Q2质量之比为1：4，电荷 量之比为1：2，Q1、Q2入射角度分别为60°和 30°，则两带电粒子受洛伦兹力大小之比为 A.1:2 B A.宇宙射线受到地磁场施加的与运动方向相 B.1:4 反的排斥力 C.5:2 B.垂直射向地球表面的带电粒子在两极处受 e Q2 D.1:√3 磁场的偏转作用最强 6.(2022·广东盐田高级中学期中)如图，弹簧 C.带正电的离子垂直射向赤道时会向东偏转 测力计下挂有一单匝正方形线框，线框边长 宇宙射线 为L,质量为M,线框上边水平 D.带负电的离子垂直射向赤道时会向南极 且处于垂直纸面向内的匀强磁 偏转 场中，线框通有如图所示方向 3.（2023·天津河西二模)如图所示，在真空中， 的电流，且线框处于静止状态， 水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方 若此时弹簧测力计示数大小为F,已知该线框 选择性必修第二册·JK黑白题008 单位长度自由电子个数为n,重力加速度为g, 则电子定向移动对应的洛伦兹力大小为 0 ( A.F-Mg B.Mg-F A.电子束将打在荧光屏O'点的上方 C.-Mg D.Mg-p B.电子束将打在荧光屏M点的下方 4nL nL C.电子束将打在荧光屏的MO'之间的某点 题型3电子束的磁偏转（显像管原理） D.电子到达荧光屏的速度大于到达M点的 7.（2023·四川成都三模)如图为显像管原理俯 速度 视图（纸面内）.若电子枪发射的高速电子束 重难聚焦 经偏转线圈的磁场偏转后打在荧光屏上a点， 题型对洛伦兹力不做功的理解 则 ( 10.(2023·辽宁期中联考)如图所示，用绝缘 电子枪 细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O 回店 电子束 01 点，摆长为l,当它摆过竖直线OC时便进入 荧光屏 偏转线圈 或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆 b! 动的平面向里，A、B点分别是最大位移处 A.磁场的方向垂直纸面向里 下列说法中错误的是 ( B.磁场越强，电子束打在屏上的位置越靠近 屏的中心0点 C.要让电子束从a逐渐移向b,应将磁场逐渐 减弱至零，再将磁场反向且逐渐增强磁场 D.要让电子束从a逐渐移向b,应逐渐增强磁 场使电子束过0点，再将磁场反向且逐渐 A.A点和B点处于同一水平面 减弱磁场 B.A点高于B点 8.如图所示为电视机显像管中电 C.摆球在A点和B点处线上的拉力大小 子束偏转的示意图磁环上的偏 相等 转线圈通以图示方向的电流 时，沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向 D.单摆的振动周期仍为T=2m,√g ( 11.（多选)一个带正电的小球以速 A.向上B.向下C.向左D.向右 度，沿光滑的水平绝缘桌面向 9.(2023·河北石家庄质检)如图所示，从示波 右运动，飞离桌子边缘后，通过 管中O点发出的电子束将打在荧光屏的中心 匀强磁场区域，落在地板上，磁 TEEEAEEEEEn 0'点，若在示波管正下方水平放置一根通电 场方向垂直于纸面向里（如图所示），其水平 直导线，电子束将打在O'下方的M点.现将通 射程为s1,落地速度为v,撤去磁场后，其他 电直导线平移至以00'为对称轴的PQ位置， 条件不变，水平射程为s2,落地速度为2，则 并通以相反方向的电流，但保持其大小不变， 下列说法正确的是 A.s1=52 B.s>S2 C.v=v2 D.v>V2 第-章黑白题009 黑题应用提优缓 第1课时磁场对运动电荷的作用力 限时：20min 1. (2023·山东德州 4.(2023·内蒙古期末)（多选）如图所示，两个 一中质检)如图所 电子枪 半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁 示为显像管的原理 场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，轨 荧光屏 示意图，当没有磁 偏转线圈 道是光滑的，两个相同的带正电的小球同时 场时电子束将打在荧光屏正中的0点.安装 从两轨道左端的最高点O由静止释放，M、N 在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子 为轨道的最低点，以下说法正确的是( 束发生偏转.设垂直于纸面向里的磁场方向为 +9 0 正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位 置由α点逐渐移动到b点，图中哪种变化的磁 B M 场能够使电子束发生上述偏转 A.两小球到达轨道最低点的速度vM>vw ↑B ↑B B.两小球到达轨道最低点时对轨道的压力 B O FM>FN -B C.小球第一次到达M点的时间大于到达N B C D 点的时间 2.(2023·安徽滁州一模)粗糙绝缘水平面上垂 D.在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电 直穿过两根长直导线，两根导线中通有相同 场中不能 的电流，电流方向竖直向上.水平面上一带正 压轴挑战 电滑块静止于两导线连线的中垂线上，俯视 5.(2023·湖北黄冈中学质检)空间有一垂直 图如图所示，某时刻给滑块一初速度，滑块沿 于纸面向内的匀强磁场，一光滑绝缘管道内 中垂线向连线中点运动，滑块始终未脱离水 有一个质量m=1kg的小球随管道一起向右 平面.则在运动过程中 ( 运动，小球带电荷量为g=1×106C.管道在 A.滑块一定做曲线运动 外力F作用下向右匀速运动，以小球开始运 B.滑块可能做匀速直线运动 ⊙ ⊙ 动时的位置为坐标原点，管道运动方向为 C.滑块的加速度一直增大 x轴正方向，建立平面直角坐标系，小球在y D.滑块的速度一直减小 方向运动的速度一时间图像如图甲所示，它 3.(2023·安徽芜湖质检)如图所示，竖直平面 在x方向的位移一时间图像如图乙所示.下 内固定一足够长绝缘直杆，与水平面夹角为 列说法正确的是 α.杆处在足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直 ./(×10ms c/n 杆所在平面，磁场磁感应强度××××× 大小为B.杆上套一个带负电×××人× 的环，环与绝缘直杆间的动摩×妥x只× 擦因数为u(u<tana).将环由静止释放向下滑 ①小球动能的增量来自洛伦兹力对小球 动，当环速度为”，时其加速度最大，当环速度 做功 为，时其加速度为零，则为 ②小球所受洛伦兹力沿y轴正方向 ③小球在管道内做匀加速直线运动 A.tan a B.tan a ④匀强磁场的磁感应强度大小为0.1T 心 A.①②B.②③C.③④D.①④ C.tan c D.tan c u 进阶突破拔高练PO3 选择性必修第二册·JK黑白题010选D. 压轴挑战 4.B解析：A.导体棒αb向右运动进入半圆轨道，由左手定则 可知，磁场方向竖直向下，故A错误；B.由题意可得mg= 弧，。，可得E=5V,故B正确：CD.安培力做功等于 能的变化，所以机械能最大时，安培力做功最大，由 BILRsin0=E机0=E机可知，安培力做功最大时，导体棒与圆 心的连线与竖直方向的夹角0=90°，此时导体棒与半圆导轨 圆心等高，由BILRsin90°=mgR(1-cos90)+Ek,可得E=0, 所以导体棒不能越过半圆导轨圆心等高处继续运动，故 CD错误故选B. 白题基础过关练 第2课时安培力的应用 1.B2.C3.B 4.AC解析：AB.根据右手螺旋定则可知，MN、PQ间有竖直向 上的磁场，但通电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越 远磁场越弱，故不是匀强磁场；沿导轨方向磁场不变，且 PBAM中电流恒定，导轨间距不变，由F=BL可知安培力大 小不变，由牛顿第二定律F=ma可知加速度不变，由v=at可 知弹射车的速度与运动的时间成正比，A正确，B错误；C当 电流方向沿MABP时，根据右手螺旋定则可知导轨之间产生 竖直向下的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力 方向依然向右，故电流的方向不改变电磁弹射车所受安培力 的方向，即电磁弹射系统能够正常工作，C正确：D.安培力 F=BL,当电流增大时，磁感应强度也增大，故弹射车所受的 安培力与电流的大小不是正比关系，D错误故选AC 黑题应用提优练 第2课时安培力的应用 1.ABC解析：AB.假设磁铁下端为N极，上端为S极，则线框 周围的磁感线向上，一定会有垂直导线向上的分量，由于线 框的下端靠近磁极，根据电池正负极画出电流的方向如图， 根据左手定则判断安培力的方向如图，说明线框从上向下 看，逆时针转动； F安 线框中有电流，就能够转动，所以导线框下面两端P、Q有一 端与磁铁表面不接触，线框中也有电流，能够转动：改变磁场 的方向，根据上述原理可知线框转动的方向改变，故AB正 确；C.电池的输出功率一部分转化为线圈转动的机械功率， 一部分用于电阻产生热量，故C正确：D.线框从静止开始旋 转达到稳定的过程中，导线框切割磁感线会产生反电动势， 电流会减小，故D错误.故选ABC 2.D解析：A.炮弹受安培力向右，由左手定则可知，匀强磁场 的方向竖直向上，选项A错误；B.由动能定理F= 2mw2,解 参考答案与解析 得金属框架受到的安培力大小为F=%,透项B错误：C.根 据安培力F=BL,可得通过金属框架的电流为I=m B,选项 C错误；D.根据E=I(R+r),可知电源的电动势为E= m(R+r,选项D正确.故选D. 2sBL 压轴挑战 3.D解析：A.要使电流表正常工作，金属杆应向下移动，所受 的安培力应向下，由左手定则知金属杆中的电流方向应从M 至N,故A正确，不符合题意；B.当该电流表的示数为零 时，MN与ab边重合，弹簧的弹力与杆的重力平衡，弹簧处于 伸长状态，故B正确，不符合题意；C.设当电流表示数为零 时，弹簧的伸长量为xo,由平衡条件得mg=k·o,解得x。= 学，当电流为1时，安培力为F段=8肌，静止时弹簧伸长量 F生_BLx1,故 的增加量为x,根据胡克定律F=c,得△x= 该电流表的刻度是均匀；当x=L2,则有B1L1=L2,得I= ,故C正确，D错误，本题选错误的，故选D 第3节洛伦兹力 白题基础过关练第1课时磁场对运动电荷的作用力 1.D2.C3.D 4(咖(2)坠 (3)0(4)Bqw 5.C 6.D解析：线框受到竖直向下的重力、竖直向上的安培力和 弹力，则有Mg=F+F,而线框中的安培力是由L个电子受 Mg-F 到的洛伦兹力的合力，所以F=nLF洛，解得F路= nL, 故ABC错误，D正确.故选D. 7.C 8.C解析：由安培定则知螺线管上端为S极，下端为N极， 两个螺线管在0点磁场方向均向上，合磁场方向仍向上，电 子束射向纸内，将向左偏转，故C选项正确。 9.C解析：判定通电直导线产生的环形磁场的方向应使用安 培定则，即四指的指向为磁场的方向，知通电导线的位置和 电流方向变化前后，在示波管区域磁场的方向都垂直纸面向 里，且越靠近导线磁场强度越大，如图所示，则根据左手定 侧，电子束在导线平移前后都受到竖直向下的洛伦兹力，但 平移前电子在靠近通电导线，磁感应强度增大，而平移后电 子在远离通电导线，磁感应强度减小，由F=qB,知洛伦兹力 减小，因此平移后电子束竖直向下偏转的距离达不到原来的 距离，所以电子束将打在荧光屏的MO'之间的某个点，洛伦 兹力始终与速度方向垂直，不做功，所以速度大小不变，故 黑白题03 C正确.故选C. Px xxx××× 0 01 ↑M 10.B解析：AB.带电小球在磁场中运动过程中洛伦兹力不做 功，所以在整个过程中小球的机械能守恒，所以A点和B 点处于同一水平面，故B错误，A正确：C.小球在A、B点的 速度均为0，向心力均为0，细线的拉力大小都等于重力沿 细线方向的分力，所以摆球在A点和B点处线上的拉力大 小相等，故C正确：D.由于洛伦兹力始终沿绳的方向，洛伦 兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球的速度，也不 提供回复力，所以单摆的振动周期与没有磁场时一样，仍为 Te2元√故D正确，本题选销误的，故选BR, 11.BC解析：带正电的小球运动过程中洛伦兹力不做功，据 动能定理知，两种情况下均为me=分2-分，所以 ,=2,故C正确；带电小球在磁场中运动时洛伦兹力的水 平分力做正功，竖直分力做负功，二者代数和为零，但水平 速度要增大，竖直速度要减小，落地时间增大，所以水平射 程s1>S2,B正确。 黑题应用提优练第1课时磁场对运动电荷的作用力 1.A解析：根据左手定则可以得知，电子束开始时上偏，故磁 场的方向垂直于纸面向外，方向为负，且逐渐减小，后来电子 束又下偏，磁场方向垂直于纸面向里，方向为正，且逐渐增 大，故A正确.故选A. 2.D解析：根据安培定则，知两导线连线的垂直平分线上，上 方的磁场方向水平向左，而下方的磁场方向水平向右，根据 左手定则，可知，滑块受到的洛伦兹力方向垂直于纸面向里 或向外，滑块所受的支持力增大或减小，则滑块所受的摩擦 力也随之变大或变小，根据牛顿第二定律可知滑块的加速度 也会变大或者变小，滑块所受的滑动摩擦力与速度反向，滑 块一定做减速直线运动.故选D. 3.C解析：圆环沿杆运动的速度为v,时垂直杆的方向有F1+ Bgu1=mgcos a,沿杆的方向有mgsin o-Fn=ma,所以当Fn=0, 即FN=0时，a有最大值，且am=gsin a,此时Bgu1=mgcos a,解 得，=”mgQ,在圆环继续下滑过程中，弹力方向变为垂直 于杆向下，设当环的速度达到最大值v,时，环受杆的弹力为 F2,摩擦力为F2=uFN2,此时应有a=0,即mgsin a=F2, Fa+mgeos a=Bg2,解得，-mgsin a+mgco9&,因此2 ugB 1+anc,故选C 4.ABD解析：小球在磁场中到达轨道最低点过程中只有重力 做功，vM=√2gR在电场中到达轨道最低点时，重力做正功， 选择性必修第二册·JK 电场力做负功，根据动能定理，有mgR-qER= 2 mWN,UN √2gR-29,所以>，；因为0=示，所以该过程所用 m 时间tw<tw,故A正确，C错误根据能量守恒定律可知，D正 确在M点E二mg+吧yB+m食，在N点F=mg+mR,不 难看出FM>FN,由牛顿第三定律可知，FM=FM,FN=FN,所以 FM>FN,B正确 压轴挑战 5.C解析：①②依题意，管内 带正电的小球将随管一起向 右运动而成为运动电荷，它在 F这 磁场中受到洛伦兹力，由左手 定则可知开始时洛伦兹力的 方向与管平行且沿y轴正方 向，随小球速度的增大，小球 的实际速度应是沿管的向上速度与随管向右的速度的合速 度，则有洛伦兹力应与合速度垂直，如图所示，由题图甲和乙 可知，洛伦兹力F洛的两个分力对小球做的总功是零，小球 动能的增量是由外力F做功由洛伦兹力传递给小球的，① ②错误； ③由题图甲速度一时间图像可知，小球在管道内做匀加速直 线运动，③正确： ④由题图甲可知，小球的加速度是a=4x10' 2m/s2=2× 10-7m/s2,则有F2=ma=2×10-7N, 4 由洛伦兹力公式F=Bg,=2m/s=2ms,解得B=0.1T, ④正确.故选C 白题基础过关练第2课时电带粒子在匀强磁场中的运动 1.BC2.A3.B 4.A解析：由左手定则可知H和H进入磁场后向左偏转 a粒子向右偏转：由洛伦兹力提供向心力得gB=m广，得 ,吧可知阳的轨道半径此出的教道半径大.a粒子的锁 道半径与H的轨道半径一样大，故A正确.故选A 5.D解析：由安培定则可知，在直导线的下方磁场方向为垂 直于纸面向外，根据左手定则可以得知电子受到的洛伦兹力 向下，电子向下偏转：通电直导线产生的磁场是以直导线为 中心向四周发散的，离导线越远，电流产生的磁场的磁感应 强度越小，由半径公式1一需可知，电子运动的轨迹半径越来 越大，故D正确，ABC错误 黑题应用提优练第2课时电带粒子在匀强磁场中的运动 1.C解析：设带电粒子在P点时初速度为1，从Q点穿过铝 黑白题04