第1章 4. 洛伦兹力的应用-2026-2027学年高中物理选择性必修第二册课堂重点&课时训练合集（教科版）

教科版·选择性必修第二册·第一章磁场对电流的作用 洛伦滋力的应用 课时重点&课堂同步 模块1 本小节知识重点梳理 序号 核心知识点 关键内容 洛伦兹力方向 用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感 线穿入手心，四指指向正电荷运动方向（负电荷则指向其运动的反方向），拇 指所指方向即为洛伦兹力方向 洛伦兹力大小 当电荷运动方向与磁场方向垂直时，F=qVB;当电荷运动方向与磁场方向平行 2 时，F=0;当夹角为日时，F=qvBsin 心 洛伦兹力特点 洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功，只改变速度方向，不改变速度大小 带电粒子在匀强磁场中的 当VLB时，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 运动 5 轨道半径公式 由qvB=mvr得r=mvqB),半径与速度成正比，与磁感应强度成反比 6 周期公式 T=2πm/八qB),周期与速度、半径无关，仅由粒子和磁场决定 质谱仪 利用电场加速、磁场偏转，根据r=v(qB)分离不同质量的带电粒子，可测 定质量和比荷 回旋加速器 利用交变电场加速、匀强磁场偏转，交变电压周期等于粒子圆周运动周期T= 8 2πm/(qB),使粒子每次经过缝隙都被加速 9 速度选择器 电场力与洛伦兹力平衡，qE=qVB,只有速度V=E/B的粒子才能沿直线通过 磁约束与霍尔效应 磁场可约束带电粒子运动轨迹；霍尔效应中洛伦兹力使载流子偏转，在导体两 10 侧形成电势差 核心公式汇总 洛伦兹力：F=qvB(V⊥B) 轨道半径：=mv/(qB) 运动周期：T=2πm/(qB) 速度选择器：V=E/B 模块2 课堂同步提升习题 一、单选题（每题只有一个正确选项） 1.关于洛伦兹力，下列说法正确的是 A带电粒子在磁场中一定受洛伦兹力 B.洛伦兹力的方向一定与粒子运动方向垂直 C.洛伦兹力对带电粒子做功 D.洛伦兹力不改变粒子速度的方向 2.一带正电的粒子沿水平方向向右运动，垂直射入方向竖直向下的匀强磁场中，粒子所受洛伦兹力的方向为 A竖直向上B.竖直向下C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外 3.带电粒子以速度V垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，若只增大粒子的速度V,其他条件不变，则粒子做圆周 运动的 A.周期变大B.周期变小C.半径变大D.半径变小 4.质子和α粒子（氦核）以相同的速度垂直射入同一匀强磁场，它们的轨道半径之比rp:@为 A1:1B.1:2C.2:1D.1:4 5.在速度选择器中，电场强度为E,磁感应强度为B,两者互相垂直。能沿直线通过速度选择器的粒子速度必须满足 A.V=EB B.V=E/B C.v=B/E D.v=1/(EB) 6.回旋加速器中，交变电源的周期应等于带电粒子在磁场中做圆周运动的 A.半径B.速度C.周期D.频率的两倍 7.一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是 A.粒子的速度不变 B.粒子的动能不变 C.粒子的运动状态不变 D.粒子受到的洛伦兹力不变 8.质谱仪中，带电粒子经过加速电场后进入磁场，质量越大的粒子在磁场中的轨道半径 A.越大B.越小C,不变D.无法确定 9.一电子以速度v垂直射入匀强磁场，磁感应强度为B,电子质量为，电荷量为e,则电子运动的周期为 A.mv/(eB) B.2πm/(eB) C.eB/(2πm) D.2πeB/m 10.关于洛伦兹力与安培力的关系，下列说法正确的是 A.安培力是洛伦兹力的宏观表现 B.洛伦兹力是安培力的宏观表现 C.两者方向相同 D.两者大小相等 二、多选题（每题有多个正确选项） 11.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列物理量中与粒子速度大小有关的是 A.轨道半径B.运动周期C.洛伦兹力大小D.动能 12.关于回旋加速器，下列说法正确的是 A.交变电场的周期等于粒子在磁场中的运动周期 B.粒子获得的最大动能与磁感应强度有关 C,粒子获得的最大动能与加速电压有关 D.磁场的作用是使粒子偏转回缝隙继续加速 13.在速度选择器中，下列说法正确的是 A.只有速度满足V=E/B的粒子才能沿直线通过 B.速度选择器可以筛选粒子的速度 C,速度选择器可以筛选粒子的电荷量 D.改变电场或磁场方向可以改变选择的速度方向 14.一带电粒子垂直射入匀强磁场，下列说法正确的是 A.粒子做匀速圆周运动 B.洛伦兹力提供向心力 C.粒子的动量大小不变 D.粒子的运动周期与速度无关 15.关于质谱仪，下列说法正确的是 A.质谱仪可以用来测定带电粒子的质量 B.质谱仪可以用来测定带电粒子的比荷 C,质谱仪中粒子先经过磁场加速再经过电场偏转 D.质量不同的同位素在质谱仪中偏转半径不同 三、填空题 16.洛伦兹力的方向用 定则判定，洛伦兹力始终与速度方向 因此洛伦兹力对带电粒子 (填"做功"或"不做功")。 17.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径公式为"=_ ,周期公式为T= 18.回旋加速器中，交变电源的周期等于带电粒子在磁场中的 ，粒子每经过一次缝隙被加速 次。 19.速度选择器中，电场强度E=3.0×103N/C,磁感应强度B=0.15T,则能沿直线通过速度选择器的粒子速度为 m/so 20.一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，若磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则轨道半径变为原 来的 倍，周期变为原来的 倍。 四、判断题 21.洛伦兹力对带电粒子做功为零，所以洛伦兹力不改变粒子的动能。 22,带电粒子在磁场中运动时，若速度方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力。 23.回旋加速器中，粒子获得的最大动能与加速电压无关。 24.质谱仪中，质量越大的粒子在磁场中偏转半径越小。 25.速度选择器可以同时筛选粒子的速度和电荷量。 五、简答题 26.简述带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，轨道半径与哪些因素有关，并写出半径公式。 27.简述回旋加速器的工作原理，说明交变电源的周期应满足什么条件。 六、计算题 28.一质子以速度v=3.0×106m/s垂直射入磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中。已知质子质量m=1.67×10-27kg, 电荷量q=1.60×10-19C。求： (1)质子受到的洛伦兹力大小； (2)质子做圆周运动的轨道半径； (3)质子做圆周运动的周期。 29.在速度选择器中，电场强度E=5.0×104N/C,方向竖直向下，磁感应强度B=0.25T,方向垂直纸面向里。一电 荷量为q=3.2×10-19C的正电荷沿水平方向射入，恰好沿直线通过。求： (1)该粒子的速度大小； (2)若将粒子电荷量变为1.6×10-19C,速度不变，粒子将向哪个方向偏转？ 30.一回旋加速器的磁场磁感应强度B=1.5T,被加速的a粒子质量为m=6.64×10-27kg,电荷量为q=3.2×10-1g C。求： (1)α粒子在磁场中做圆周运动的周期； (2)若回旋加速器交变电源的频率与粒子运动频率相同，求交变电源的频率。 模块3 参考答案 一、单选题 1.B解析：带电粒子在磁场中若速度方向与磁场平行，则不受洛伦兹力，A错误；洛伦兹力始终垂直于速度方向，B正 确；洛伦兹力不做功，C错误；洛伦兹力改变速度方向，D错误。 2.C解析：正电荷向右运动，磁场竖直向下。根据左手定则：磁感线穿入手心（手心向上），四指指向右方，拇指指向垂 直纸面向里，故选C。 3.C解析：由r=mv/八qB)可知，v增大，r增大；由T=2πm/(qB)可知，周期与速度无关，故选C。 4.B解析：质子qp=e,mp=m;a粒子qa=2e,ma=4m。r=mv/八qB),rp.:a=m/e:4m/(2e)=1:2,故选B。 5.B解析：速度选择器中电场力与洛伦兹力平衡，qE=qVB,得v=E/B,故选B。 6.C解析：回旋加速器中交变电源的周期应等于粒子在磁场中做圆周运动的周期，才能保证粒子每次经过缝隙时都被加 速，故选C。 7.B解析：匀速圆周运动中速度大小不变但方向改变，A错误；动能不变，B正确；速度方向改变，运动状态改变，C错 误；洛伦兹力方向始终改变，D错误。 8.A解析：由=mV八qB),速度相同时，质量越大，半径越大，故选A。 9.B解析：T=2πm/(qB)=2πm/(eB),故选B。 10.A解析：安培力是大量定向移动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，A正确，B错误；安培力方向与洛伦兹力方向关系需具 体分析，C错误；两者大小关系需具体分析，D错误。 二、多选题 11.ACD解析：r=mv/八qB)与v有关，A正确；T=2πm/(gB)与v无关，B错误；F=qvB与v有关，C正确；E_k=mv2/2 与V有关，D正确。 12.ABD解析：交变电场周期等于粒子运动周期，A正确；最大动能E_km=g2B2R2/2m),与B有关，B正确；与加速电 压无关，C错误；磁场使粒子偏转回缝隙，D正确。 13.AB解析：速度选择器只选择速度V=E/B,不能选择电荷量，A正确，B正确，C错误；改变电场或磁场方向可改变选 择的速度方向，D表述不准确。 14.ABCD解析：粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动，A正确；洛伦兹力提供向心力，B正确；速度大小不变，动量大 小不变，C正确；周期与速度无关，D正确。 15.ABD解析：质谱仪可测定质量和比荷，A、B正确；粒子先经电场加速再经磁场偏转，C错误；质量不同半径不同，D 正确。 三、填空题 16.左手；垂直；不做功 17.mv/qB);2πm/(qB) 18.周期；一 19.2.0×104解析：v=E/B=3.0×103/0.15=2.0×104m/s。 20.1/2;1/2解析：r=m/(qB),B变为2倍，r变为1/2倍；T=2πm/(qB),B变为2倍，T变为1/2倍。 四、判断题 21.√厂解析：洛伦兹力不做功，粒子动能不变，正确。 22.√「解析：速度方向与磁场平行时，F=qvBsin(0°=0，正确。 23.√解析：最大动能Ekm=g2B2R2/(2m),与加速电压无关，正确。 24.×解析：由=mv/(qB),速度相同时质量越大半径越大，错误。 25.×解析：速度选择器只能筛选速度，不能筛选电荷量，错误。 五、简答题 26.答：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，轨道半径与粒子的质量m、速度V、电荷量q以及磁感应强度B有 关。半径公式为r=(qB)。质量越大、速度越大，半径越大；电荷量越大、磁感应强度越大，半径越小。 27.答：回旋加速器利用匀强磁场使带电粒子做圆周运动，利用交变电场在缝隙处对粒子加速。交变电源的周期必须等于 带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，即T=2πm/(qB),这样才能保证粒子每次经过缝隙时，电场方向恰好反向，使粒子 始终被加速。 六、计算题 28. (1)洛伦a兹力大小：F=qvB=1.60×10-19×3.0×106×0.50=2.4×10-13N (2)轨道半径：r=mv/八qB)=(1.67×10-27×3.0×10)/(1.60×10-19×0.50)=(5.01×10-21)/(8.0×10-2o)≈6.3×10-2m (3)周期：T=2πm/(qB)=(2×3.14×1.67×10-27)/1.60×10-19×0.50)=(1.05×10-26)/(8.0×10-2o)≈1.3×10-7s 29. (1)粒子沿直线通过速度选择器，电场力与洛伦兹力平衡：qE=qvB,v=E/B=5.0×104/0.25=2.0×105m/s (2)电荷量变为原来的一半，电场力FE=qE变为原来的一半，洛伦兹力FB=qVB也变为原来的一半，两者仍平衡，粒子 仍沿直线通过，不偏转。 30 (1)a粒子在磁场中做圆周运动的周期：T=2πm/八qB)=(2×3.14×6.64×10-27)/(3.2×10-19×1.5)= (4.17×10-26)/(4.8×10-19)≈8.7×10-8s (2)交变电源的频率：f=1/T=1/八8.7×10-8)≈1.1×107Hz