1.3 洛伦兹力 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第二册

**基本信息** 高中物理同步练（新授课），以洛伦兹力为核心，通过三级分层设计实现从概念理解到综合应用的递进，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|洛伦兹力大小/方向、安培力关系|题1-13通过辨析题（题3）、方向判断题（题10）夯实运动与相互作用观念| |提升层|复合场运动、轨迹分析|题14-20以复合场平衡（题18）、衰变径迹（题14）培养科学推理能力| |拓展层|动态磁场、电磁综合|题21-24通过金属板转动（题23）、绝缘管小球（题24）发展质疑创新素养|

1.3 洛伦兹力（粤教版） 1．如图，①②③④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v，电荷量均为q。以、、、依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小，则(      ) A. B. C. D. 2．如图所示，在磁感应强度大小B，方向水平且垂直纸面向里的匀强磁场中，有一根长L的竖直光滑绝缘细杆MN，细杆顶端套有一个质量m、电荷量q（）的小环。现让细杆以恒定的速度v（）沿垂直磁场方向水平向右匀速运动，同时释放小环（竖直方向初速度为0），小环最终从细杆底端飞出，重力加速度为g，关于小环在杆上的运动，下列说法正确的是(      ) A.小环的轨迹是一条直线 B.小环做类平抛运动 C.洛伦兹力对小环做负功 D.小环在运动过程中机械能增加 3．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是(      ) A.安培力只能做负功，洛伦兹力不做功 B.洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直 C.安培力的方向可能和磁场方向相同也可能相反 D.如果带电粒子在某区域不受洛伦兹力，该区域的磁感应强度一定为零 4．关于安培力和洛伦兹力的方向，下列各图中物理量表示正确的是(      ) A. B. C. D. 5．如图所示，玻璃皿置于S极在上的蹄形磁铁的磁场中。在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，内壁沿边缘放一个圆环形电极，两电极分别与电池组的正负极相连，在玻璃皿中倒入硫酸铜溶液，俯视发现溶液旋转，下列判断正确的是(      ) A.正离子按顺时针方向旋转，负离子按顺时针方向旋转 B.正离子按顺时针方向旋转，负离子按逆时针方向旋转 C.正离子按逆时针方向旋转，负离子按顺时针方向旋转 D.正离子按逆时针方向旋转，负离子按逆时针方向旋转 6．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场并最终打在金属板上，运动的半圆轨迹如图中虚线所示，不计重力，下列表述正确的是(      ) A.M带负电，N带正电 B.M的速率小于N的速率 C.洛伦兹力对M、N做正功 D.M的运动时间大于N的运动时间 7．如图所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且与线圈轴线处于同一水平面内，则阴极射线将(      ) A.垂直于纸面向里偏转 B.垂直于纸面向外偏转 C.平行于纸面向上偏转 D.平行于纸面向下偏转 8．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1:4，电量之比为1:2，则两带电粒子受洛伦兹力之比为(      ) A.2:1 B.1:1 C.1:2 D.1:4 9．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是(      ) A. B. C. D. 10．在下列四个选项中，正确标明了带正电粒子所受洛伦兹力F方向的是(      ) A. B. C. D. 11．下列各图中，通电直导线或带电粒子所受磁场力F方向正确的是(      ) A. B. C. D. 12．电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做(      ) A.匀速直线运动 B.匀速圆周运动 C.加速减速交替的运动 D.来回振动 13．如图所示，将磁铁靠近阴极射线管（电子射线管）时，发现电子束会发生偏转，使电子偏转的作用力是(      ) A.电场力 B.重力 C.安培力 D.洛伦兹力 14．如图所示，曲线为气泡室中某放射性物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里.下列判断正确的是(   ) A.a、b为γ粒子的径迹 B.c、d为γ粒子的径迹 C.a、b为β粒子的径迹 D.c、d为β粒子的径迹 15．如图所示，在空间内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个点电荷固定在磁场中的O点，另一个带负电的粒子（不计重力）在水平面内恰好做匀速圆周运动。粒子在图示位置时，突然撤去匀强磁场，用实线表示撤去匀强磁场之前粒子的运动轨迹，用虚线表示撤去匀强磁场之后粒子的运动轨迹，则粒子的运动轨迹可能正确的是(      ) A. B. C. D. 16．如图所示，下端封闭、上端开口、高、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一质量、电荷量的小球，整个装置以的速度沿垂直于磁场方向进入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，则(      ) A.小球在管内所受洛伦兹力的方向为竖直向上 B.小球在玻璃管中的运动时间为 C.小球飞出管外后做圆周运动的周期是 D.洛伦兹力对小球做功，使其机械能增加0.25J 17．极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的。如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小。此运动形成的主要原因是(      ) A.太阳辐射对粒子产生了驱动力的作用效果 B.粒子的带电荷量减小 C.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 D.南北两极附近的磁感应强度较强 18．质量为m、电荷量为q的微粒以与水平方向成角的初速度从O点进入方向如图所示的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场正交组成的复合场区，恰好沿直线运动，A点为轨迹上一点，重力加速度为g。下列说法中正确的是(      ) A.该微粒可能带负电荷 B.该微粒可以以同样大小的初速度从A运动到O C.该微粒的初速度大小为 D.该电场的场强大小为 19．如图所示，长方体空间被平面MNPO分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。一电子以某一速度从长方体左侧垂直Oyz平面进入并穿过两磁场区域，关于电子运动轨迹在下列坐标平面内的投影，可能正确的是(      ) A. B. C. D. 20．下图中分别标明了带电粒子的速度v、匀强电场的方向为平行纸面方向，电场强度为E。匀强磁场的方向为垂直纸面方向，磁感应强度B。粒子带正电，不计粒子重力。则下列四种情况中对运动情况判断正确的是(      ) A.粒子将做匀加速直线运动 B.粒子可能做类平抛运动 C.粒子可能做匀速圆周运动 D.粒子可能做匀速直线运动 21．洛伦兹力演示仪中玻璃泡内充有稀薄气体，在电子枪发射出的电子束通过时能够显示电子的径迹。不加磁场时，电子束径迹是一条直线，如图甲所示；加磁场后，电子束径迹是一个圆，如图乙所示。则所加磁场的方向是(   ) A.水平向右 B.竖直向上 C.垂直纸面向内 D.垂直纸面向外 22．如图所示，一带正电的物块静止在粗糙的绝缘的水平地面上，整个空间有垂直纸面向里的匀强磁场。现给物块一个水平向右的瞬时速度，则物块在地面上的运动情况可能是(      ) A.做加速运动 B.先做减速直线运动，后做匀速运动 C.始终做匀速运动 D.做减速运动直到静止在地面上 23．如图所示，一扇形薄金属板OAB处于垂直板面向里的匀强磁场中，绕通过O点且与板面垂直的固定轴由静止开始沿顺时针方向转动。不考虑金属板内自由电子的热运动。下列说法正确的是(      ) A.金属板转动过程中，板内自由电子不受洛伦兹力作用 B.金属板转动时，A端的电势比O端的电势低 C.金属板加速转动时，其内部的电场强度随之增大 D.金属板匀速转动时，电子最终相对于金属板不再发生定向移动 24．如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管，处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。绝缘管在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动。一带电小球，由管道M端相对管道静止释放，一段时间后，小球运动到管道N端。小球质量为m、电量为q，长度为l，小球直径略小于管道内径。关于小球从M端运动到N端说法正确的是(      ) A.小球的运动轨迹是一条抛物线 B.外力F和洛伦兹力做功大小相等 C.绝缘管的位移大小为 D.外力F的冲量大小为 参考答案 1．答案：B 解析：由图可知洛伦兹力的大小分别为 ， ， 故 故选B。 2．答案：B 解析：AB.对小环分析可知，竖直方向受向下的重力和向上的洛伦兹力作用，加速度为 因v不变，则加速度不变，即小环在竖直方向做初速度为0的匀加速运动，水平方向做匀速运动，可知做类平抛运动，小环运动的轨迹为曲线，故A错误，B正确； C.洛伦兹力总是与运动方向垂直，洛伦兹力对小环不做功，故C错误； D.小环的竖直向下的分速度使小环受到水平向右的洛伦兹力作用，则细杆对小环有水平向左的弹力作用，该弹力对小环做负功，可知小环在运动过程中机械能减小，故D错误。 故选B。 3．答案：B 解析：A.安培力可以对载流导体做功（如电动机中做正功，发电机中做负功），而洛伦兹力因始终与速度方向垂直，总不做功。故A错误。 B.洛伦兹力方向始终垂直于速度和磁场所在的平面，必然与磁场方向垂直，故B正确。 C.安培力始终垂直于电流方向和磁场方向，因此不可能与磁场方向相同或相反。故C错误。 D.若粒子速度为零或与磁场平行，即使，洛伦兹力也为零。故D错误。 故选B。 4．答案：B 解析：A.电荷的速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用，故A错误； B.对于负电荷，根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向负电荷运动的反方向，大拇指所指方向即为洛伦兹力方向，故B正确； C.对于通电导线，根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，大拇指所指方向即为安培力方向，所以C图中安培力方向应水平向右，故C错误； D.电流的方向与磁场方向平行，不受安培力的作用，故D错误。 故选B。 5．答案：A 解析：由图可知，玻璃器皿的中心为正极，则电流方向为玻璃器皿的中心到边缘，即正离子由玻璃器皿的中心运动到边缘；负离子由玻璃器皿边缘运动到中心。磁场方向向上，根据左手定则可知，正离子在洛伦兹力的作用下顺时针方向旋转，负离子在洛伦兹力的作用下顺时针方向旋转。 故选A。 6．答案：A 解析：A.根据左手定则可知N带正电，M带负电，故A正确； B.由洛伦兹力提供向心力，有 解得 而M的轨迹半径大于N的轨迹半径，所以M的速率大于N的速率，故B错误； C.洛伦兹力与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，故C错误； D.M和N的运动时间都为，故D错误。 故选A。 7．答案：B 解析：根据右手螺旋定则，螺线管内部的磁场方向向下，电子从阴极向阳极运动，运动的方向向右，因为电子带负电，根据左手定则知，电子所需的洛伦兹力方向垂直纸面向外，则阴极射线管中的电子束将向纸面外偏转。 故选B。 8．答案：C 解析：根据公式可得洛伦兹力跟粒子的质量无关，当以相同速度垂直射入磁场时，两粒子的洛伦兹力之比等于电荷量之比，所以为1:2 故选C。 9．答案：A 解析：CD.根据洛伦兹力提供向心力可得解得则有 可知甲的轨道半径大于乙的轨道半径，故CD错误； AB.甲、乙两粒子都带正电，根据左手定则判断可知，选项A中粒子的运动轨迹满足左手定则，选项B中粒子的运动轨迹不满足左手定则，故A正确，B错误。 故选A。 10．答案：D 解析：A.根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该垂直纸面向里，故A错误； B.根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该是垂直纸面向外，故B错误； C.根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该竖直向下，故C错误； D.根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该竖直向上，故D正确。 故选D。 11．答案：A 解析：根据左手定则分析可知A正确，BCD错误。 故选A。 12．答案：A 解析：由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线，与电子的运动方向平行，则电子在磁场中不受洛伦兹力，电子重力又不计，则电子做匀速直线运动，A正确，BCD错误。 故选A。 13．答案：D 解析：运动电子在磁场中受到洛伦兹力作用，洛伦兹力使电子偏转。 故选D。 14．答案：D 解析：γ粒子不带电，在磁场中不会偏转；β粒子是带负电的电子流，根据左手定则，应在磁场中向下偏转，D正确. 15．答案：B 解析：粒子带负电，根据左手定则可知洛伦兹力背离圆心，则点电荷一定带正电，此时洛伦兹力的大小一定小于库仑力，且O点在实线轨迹的圆心处；若突然撤去匀强磁场，运动粒子不再受到洛伦兹力的作用，粒子受到的库仑力大于粒子做圆周运动所需向心力，故粒子做近心运动。 故选B。 16．答案：C 解析：A.由左手定则可知，小球随着玻璃管向右运动，会受到一个竖直向上的洛伦兹力的作用。随着小球向上运动，小球又受到一个水平向左的洛伦兹力的作用，所以小球在管内所受洛伦兹力的方向为斜向左上方，故A错误； B.由于小球在水平方向速度不变，因此在竖直方向上受到的洛伦兹力恒定，其大小为 则根据牛顿第二定律有 解得小球在竖直方向做匀加速直线运动的加速度为 则由匀变速直线运动位移与时间的关系式有 解得小球在玻璃管中的运动时间为，故B错误； C.小球飞出管口后的运动可看成以速度v在匀强磁场中做匀速圆周运动和竖直上抛运动的合成。其中小球飞出管口后的匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有 又因为 联立解得小球飞出管外后做圆周运动的周期为，故C正确； D.洛伦兹力始终不做功，小球机械能增加是玻璃管的支持力做功的结果，故D错误。 故选C。 17．答案：D 解析：A.粒子在运动过程中，由洛伦兹力提供向心力解得可知半径不断减小与太阳辐射对粒子产生了驱动力无关，A错误； B.粒子在运动过程中，若电量减小，由洛伦兹力提供向心力，根据的半径公式解得可知，当电量减小时，半径是增大，B错误； C.地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转；当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向，粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，C错误； D.粒子在运动过程中，南北两极的磁感应强度较强，由洛伦兹力提供向心力，由解得可知，当磁感应强度增加时，半径是减小D正确。故选D。 18．答案：C 解析：A.若粒子带正电，电场力向右，洛伦兹力垂直于OA线斜向左上方，则电场力、洛伦兹力和重力可能平衡；粒子受力如图 若粒子带负电，类比前面分析得电场力、洛伦兹力和重力不可能平衡，故A错误； B.该微粒以同样大小的初速度沿AO从A发出，则粒子在A点洛伦兹力垂直于OA线斜向右下方，三力不平衡，且三力的合力与初速度不共线，粒子要做曲线运动，故B错误； CD.由平衡条件竖直方向有 解得 ， 故C正确； 水平方向有   解得，故D错误。 故选C。 19．答案：A 解析：由左手定则可以判断出电子在两磁场中的洛伦兹力方向，沿着z轴负方向看，电子在洛伦兹力的作用下，在平面MNPO的左侧区域，电子沿逆时针做圆周运动，在平面MNPO的右侧区域，电子沿顺时针做圆周运动，所以电子运动轨迹在坐标平面内的投影如选项A所示，在平面内的投影应该是一条平行于x轴的直线。 故选A。 20．答案：D 解析：A.由于粒子带正电，则粒子受到的电场力水平向右，根据左手定则可知粒子受到的洛伦兹力竖直向下与电场力垂直，故粒子不可能做匀加速直线运动，故A不符合题意； B.由于粒子带正电，则粒子受到的电场力水平向右，根据左手定则可知粒子受到的洛伦兹力水平向右，由于速度变化洛伦兹力也随之变化，两者的合力是变力，则粒子不可能做类平抛运动，故B不符合题意； C.由于粒子带正电，则粒子受到的电场力水平向右，根据左手定则可知粒子受到的洛伦兹力竖直向上，则粒子不可能做匀速圆周运动，故C不符合题意； D.由于粒子带正电，则粒子受到的电场力水平向右，根据左手定则可知粒子受到的洛伦兹力水平向左，当这两个力的大小相等时，则粒子所受合力为零，即粒子可能做匀速直线运动，故D符合题意。 故选D。 21．答案：C 解析：结合题图甲与题图乙可知，加磁场后，由洛伦兹力提供向心力，电子在纸面内做顺时针的圆周运动，则由左手定则可知，所加磁场的方向为垂直纸面向内，C正确。 22．答案：CD 解析：根据左手定则可知，带正电物块向右运动所受洛伦兹力的方向向上，其大小与物块的初速度大小有关。由于物块的初速度大小未具体给出，所以洛伦兹力的大小与物块的重力可能出现三种不同的关系。 若洛伦兹力大于重力，物块将做曲线运动； 若洛伦兹力等于重力，物块始终做匀速运动； 若洛伦兹力小于重力，物块受摩擦力做减速运动直到静止在地面上。 故选CD。 23．答案：CD 解析：A.板内自由电子带负电，运动状态下，在磁场中受洛伦兹力作用，故A错误； B.根据右手定则可知，金属板顺时针转动时，A端比O端电势高，故B错误； C.金属板加速转动时，电子的速度v增大，根据洛伦兹力公式可知洛伦兹力增大，更多的电子会在O端聚集，O端和A端的电荷分布差异更大，电场强度，随着电荷分布差异增大，U增大，d不变，所以其内部的电场强度随之增大，故C正确； D.金属板匀速转动时，电子受到的洛伦兹力恒定不变，电子向O端聚集形成电场后，电子还会受到电场力，当电场力等于洛伦兹力后，电子所受合力为零，电子最终相对于金属板不再发生定向移动，故D正确。 故选CD。 24．答案：AD 解析：A.小球受洛伦兹力恒定，故小球沿MN做初速度为零的匀加速直线运动，同时小球随绝缘管水平向右做匀速直线运动，故小球的合运动是类平抛运动，其运动轨迹是一条抛物线A正确； B.洛伦兹力不做功，故B错误； CD.对小球沿管方向 又 绝缘管的位移大小为，外力始终与洛伦兹力的垂直管道的分力平衡，外力F的冲量大小等于 故C错误,D正确。 故选AD。 学科网（北京）股份有限公司 $