1.3.1 微专题3 洛伦兹力作用下的实例分析 强化练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

微专题3 洛伦兹力作用下的实例分析 强化练习 基础练 一．选择题： 1.有一个带正电荷的离子沿垂直于电场的方向射入带电平行板的匀强电场，离子飞出电场后的动能为Ek.当在带电平行板间再加上一个垂直纸面向里的如图所示的匀强磁场后，离子飞出电场后的动能为Ek′，磁场力做功为W，则下列判断正确的是(　　) A．Ek<Ek′，W＝0 B．Ek>Ek′，W＝0 C．Ek＝Ek′，W＝0 D．Ek>Ek′，W>0 2.如图所示为磁流体发电机发电原理示意图，将一束等离子体(高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒)射入磁场，磁场中有两块金属板P、Q，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．两金属板的板长为L1，板间距离为L2，匀强磁场的磁感应强度为B且平行于两金属板，等离子体充满两板间的空间．等离子体的初速度v与磁场方向垂直，当发电机稳定发电时，P板和Q板间电势差UPQ为(　　) A．vBL1 B．vBL2 C. D. 3.如图所示，在两水平金属板构成的器件中，存在着匀强电场与匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．以某一水平速度进入的不计重力的带电粒子恰好能沿直线运动，下列说法正确的是(　　) A．粒子一定带负电 B．粒子的速度大小v＝ C．若粒子速度大小改变，粒子将做曲线运动 D．若粒子速度大小改变，电场对粒子的作用力会发生变化 4．(多选)一个带正电荷的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则下列说法正确的是(　　) A．若仅减小入射速度，微粒进入该区域后将向下偏转 B．若仅减小电场强度，微粒穿过该区域后动能将减小 C．若增大磁感应强度，而要使微粒依然能沿直线运动，必须增大微粒的入射速度 D．若仅将微粒所带的电荷变为负电荷，微粒依然能沿直线运动 5.(多选)如图所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，匀强电场场强为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则(　　) A．若v0>，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v>v0 B．若v0>，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v<v0 C．若v0<，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v>v0 D．若v0<，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v<v0 6．(多选)磁流体发电是一项新兴技术．如图所示，平行金属板之间有一个匀强磁场，将一束含有大量正、负离子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则(　　) A．用电器中的电流方向为从A到B B．用电器中的电流方向为从B到A C．若只增大磁场的磁感应强度，发电机的电动势增大 D．若只增大喷入离子的速度，发电机的电动势增大 7.(多选)为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是(　　) A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．前表面一定比后表面电势低，与哪种离子多无关 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关 能力综合练 一．选择题： 8.截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况(　　) A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷 B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷 C．开始通电时，电子做定向移动并向b偏转 D．两个表面电势不同，a表面电势较高 9.如图所示，方形玻璃管中有NaCl的水溶液，沿x轴正方向流动，沿y轴正方向加恒定的匀强磁场B.图中a、b是垂直于z轴方向上玻璃管的前后两内侧面，则(　　) A．a处电势低于b处电势 B．a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度 C．溶液上表面的电势高于下表面的电势 D．溶液上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度 10.如图所示为磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体(高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒)喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于离子初速度方向，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，理想电流表的示数为I，那么板间等离子体的电阻率为(　　) A.(－R) B.(－R) C.(－R) D.(－R) 11.(多选)如图所示为电磁流量计(即计算单位时间内流过某一横截面的液体体积)的原理图：一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．图中磁场方向垂直于纸面向里，大小为B，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下偏转，a、b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就稳定为U，则(　　) A．电势a高b低 B．电势b高a低 C．流量Q＝ D．流量Q＝ 12.(多选)如图所示，带电平行板中匀强电场E的方向竖直向上，匀强磁场B的方向水平(垂直纸面向里)．某带电小球从光滑绝缘轨道上的A点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动．现使球从较低的B点开始滑下，经P点进入板间，则球在板间运动的过程中(　　) A．动能将会增大 B．电势能将会增大 C．所受的磁场力将会增大 D．所受的电场力将会增大 参考答案： 1.答案　B解析　磁场力即洛伦兹力，不做功，故W＝0，D错误；分析可知，有磁场时，带正电的离子受到洛伦兹力的作用，使其所受的电场力做功减少，A、C错误，B正确． 2.答案　B解析　等离子体进入两金属板间，在洛伦兹力作用下带正电的微粒向P板运动，带负电的微粒向Q板运动，金属板间形成一个向下的匀强电场，并且场强越来越大，当微粒受到的洛伦兹力和电场力平衡时，正负微粒便做匀速直线运动通过金属板，发电机便稳定发电了，则有qE＝qvB，又UPQ＝EL2，可得UPQ＝vBL2，选项B对． 3.答案　C解析　粒子做直线运动，说明竖直方向受力平衡，即qvB＝qE，可得v＝，选项B错误；当v＝时，无论粒子带正电还是负电，在竖直方向均受力平衡，选项A错误；如果粒子速度大小改变，就会导致洛伦兹力变化，因此粒子将做曲线运动，选项C正确；不管粒子速度怎么变，在匀强电场中，粒子所受电场力不变，选项D错误． 4.答案　ABD解析　若仅减小入射速度，则向上的洛伦兹力减小，电场力不变，合力向下，微粒向下偏转，A对；减小电场强度，则电场力减小，洛伦兹力不变，合力向上，微粒向上偏转，电场力做负功，洛伦兹力不做功，微粒穿过该区域后动能将减小，B对；若增大磁感应强度，则向上的洛伦兹力增加，电场力不变，而要使微粒依然能沿直线运动，则必须减小微粒的入射速度，C错；若仅将微粒所带的电荷变为负电荷，则微粒所受洛伦兹力方向向下，电场力方向向上，它们的合力仍为0，微粒依然能沿直线运动，D对． 5.答案　BC解析　电子进入电磁场中，受到洛伦兹力与电场力两个力作用，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向向下，而电场力方向向上．若v0>，则qv0B>qE，即洛伦兹力大于电场力，电子向下偏转，沿轨迹Ⅱ运动，洛伦兹力不做功，而电场力对电子做负功，动能减小，速度减小，故速度v<v0，A错，B对；若v0<，则qv0B<qE，即洛伦兹力小于电场力，电子向上偏转，沿轨迹Ⅰ运动，洛伦兹力不做功，而电场力对电子做正功，动能增加，速度增大，故速度v>v0，C对，D错． 6.答案　ACD解析　首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则可知正离子所受洛伦兹力方向向上，负离子所受洛伦兹力方向向下，则正离子向上极板聚集，负离子则向下极板聚集，两极板间产生了电势差，即金属板变为电源，且上极板为正极，下极板为负极，所以通过用电器的电流方向为从A到B，故A正确，B错误；此后正离子除受到向上的洛伦兹力F洛外还受到向下的电场力F电，最终二力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，因F洛＝qvB， F电＝q，则qvB＝q，解得E＝Bdv，所以发电机的电动势E与速度v及磁感应强度B成正比，故C、D正确． 7.答案　BD解析　正、负离子从左向右移动，根据左手定则可知，正离子所受的洛伦兹力指向后表面，负离子所受的洛伦兹力指向前表面，所以后表面电势比前表面电势高，故A错误，B正确；最终稳定时，离子所受洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝q，U＝Bbv，电压表的示数U与v成正比，与浓度无关，故C错误；污水的流量Q＝vS＝vbc＝，与电压表的示数U成正比，与a、b无关，故D正确． 8.答案　A 9.答案　B解析　溶液中的正、负离子沿x轴正方向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正方向的洛伦兹力，运动的负离子受到沿z轴负方向的洛伦兹力，故正离子都会偏向a处，负离子都会偏向b处，a处电势高于b处电势，a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度，故A错，B对；正离子都会偏向a处，负离子都会偏向b处，并没有上下之分，所以溶液上表面的电势等于下表面的电势，溶液上表面处的离子浓度也等于下表面处的离子浓度，故C、D错． 10.答案　A解析　当发电机稳定发电时，等离子体做匀速直线运动，有qvB＝q，即U＝Bdv，而I＝，r＝ρ，联立解得ρ＝(－R)，故A正确． 11.答案　BC解析　根据左手定则可知，导电液体中的正离子在洛伦兹力作用下向下偏转，负离子在洛伦兹力作用下向上偏转，则a点电势低，b点电势高，故A错误，B正确；对离子有：qvB＝q，解得v＝，流量等于单位时间内流过某一横截面的液体体积，有Q＝vS＝π()2＝，故C正确，D错误． 12.答案　ABC解析　根据受力情况判断，小球带的只能是正电荷．当带电小球从A点自由滑下时，G＝F1＋F2＝qvB＋qE.小球从B点开始滑下，进入板间时的速度v′<v，因此洛伦兹力F1′<F1，三力在竖直方向不平衡，小球在板间开始做加速曲线运动，速度将增大，从而动能将会增大，洛伦兹力也将会增大．由于是匀强电场，电场力不变．另外，由于小球向下运动，克服电场力做功，因此电势能也将增大．故A、B、C正确，D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $