第1章 第3节 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（鲁科版）

鲁科版·选择性必修第 洛伦兹力 03 课时重方 模块1 本小节知识重点梳理 一、 洛伦兹力方向的判断—左手定贝 要点 内容 适用对象 正电荷所受洛化 操作方法 伸开左手，让四 方向即为洛伦泫 负电荷处理 四指指向负电在 关键提醒 洛伦兹力方向忘 二、洛伦兹力的大小 1.公式：F=qB(条件：V⊥B) 2.当V∥B时，F=0,粒子不受洛伦兹力 3.当v与B成日角时，F=qvB sin日（只取 4.单位规范：F单位牛顿(N),q单位库仑 三、洛伦兹力的特点 5.洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功， 6.洛伦兹力是安培力的微观本质：安培力是 四、带电粒子在匀强磁场中的圆周运 7.当V⊥B时，洛伦兹力提供向心力：qVB ,轨道半径：r=mv/(qB) ,周期：T=2πm/(qB)(与速度大小、半径； 8.运动时间：t=(6/2π·T,其中日为圆心 五、洛伦兹力的应用实例（课本） 二册·第1章安培力与洛伦兹力 的应用 点&课堂同步 父兹力方向 指指向正电荷运动方向（即电流方向），让磁感线穿入手心，大拇指所指 兹力方向 运动的反方向，或用左手定则判断后反向 是垂直于速度方向和磁场方向所决定的平面 垂直分量) (C),v单位米每秒(m/s),B单位特斯拉(T) 不改变速度大小，只改变速度方向 大量定向移动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 动 =mv2/r 无关) 角 应用 核心原理 速度选择器 电场力与洛伦兹力平衡：qE=qVB,选出速度V=EB的粒子 磁流体发电机 等离子体在磁场中偏转，两极板间形成电势差，U=BdV 质谱仪 粒子先经加速电场加速(qU=hmv2),再进入磁场偏转，由r=mv/(qB)推得m= qB2r2/2U),用于分离同位素 交变电场加速、磁场偏转，交变电压周期等于粒子圆周运动周期T=2π/(qB),粒子最 回旋加速器 大动能由D形盒半径R决定：Ekm=q2B2R2/2m) 9.回旋加速器中，粒子在磁场中运动时间远大于在电场中加速时间；加速电压越大，加速次数越少，总时间越短 10.速度选择器中，只有速度满足V=E/B的粒子才能沿直线通过，与粒子电荷量、质量、电性均无关 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.带电粒子在磁场中运动一定受洛伦兹力 B.洛伦兹力的方向一定与粒子速度方向垂直 C.洛伦兹力对带电粒子做功，改变粒子动能 D.洛伦兹力方向与磁感线方向平行 2.一带正电的粒子沿水平方向向右运动，垂直进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,则粒子在磁场中做圆周运动的 A.周期变大B.周期变小C.半径变大D.半径不变 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r质子：rα为 A.1:2B.2:1C.1:4D.4:1 5.在速度选择器中，电场强度为E，磁感应强度为B,两者相互垂直。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=B/E C.V=E/B D.V=(E/B) 6.回旋加速器中，交变电源的周期应等于 A.粒子在电场中加速的时间 B.粒子在磁场中做圆周运动的周期 C.粒子在D形盒中运动的总时间 D.粒子从静止到最大速度的时间 7.一带电粒子垂直进入匀强磁场，若仅将磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则粒子运动的周期变为原 来的 A2倍B.1/2C.4倍 D.1/4 8.关于回旋加速器，下列说法正确的是 A.粒子获得的最大动能与加速电压成正比 B.粒子获得的最大动能与D形盒半径无关 C.粒子获得的最大动能由D形盒半径和磁感应强度决定 D.加速电压越大，粒子最终速度越大 9.在磁流体发电机中，若两极板间距离为d,等离子体速度为，磁感应强度为B,则两极板间能达到的最大电势差 为 A.Bv/d B.Bd/v C.Bdv D.B/(dv) 10.质谱仪中，粒子先经电压为U的电场加速，再垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，若测得粒子在磁场中的轨道 半径为r,则粒子的比荷q/m为】 A.2U/(B2r2)B.B2r2/(2U)C.2U/(Br)D.Br/(2U) 二、多选题（每题有多个正确选项） 11.关于洛伦兹力，下列说法正确的是 A.洛伦兹力的方向既垂直于速度方向，又垂直于磁场方向 B.洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的速率 C.运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 D.洛伦兹力可以改变带电粒子的运动方向 12.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.轨道半径与粒子的速度成正比 B.轨道半径与磁感应强度成反比 C.周期与粒子的速度大小无关 D.周期与粒子的电荷量成正比 13.关于速度选择器，下列说法正确的是 A.速度选择器只能选择特定速度的粒子 B.速度选择器对正电荷和负电荷的选择速度相同 C,速度选择器选出的粒子速度与粒子质量有关 D.速度选择器中电场力和洛伦兹力方向相反 14.关于回旋加速器，下列说法正确的是 A.回旋加速器利用电场加速、磁场偏转 B.交变电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期 C.粒子在磁场中运动的时间远大于在电场中加速的时间 D.粒子获得的最大动能与加速电压大小有关 15.在质谱仪中，粒子经同一加速电场加速后进入同一匀强磁场，下列说法正确的是 A.质量越大的粒子，轨道半径越大 B.电荷量越大的粒子，轨道半径越小 C.比荷越大的粒子，轨道半径越小 D.轨道半径与加速电压无关 三、填空题 16.洛伦兹力的大小公式为F= (条件：V⊥B);当V∥B时，F= 17.一带电粒子垂直进入匀强磁场，做圆周运动的半径公式为r= ,周期公式为T= 18.速度选择器中，电场强度E与磁感应强度B相互垂直，能沿直线通过的粒子速度V= 19.回旋加速器中，粒子获得的最大动能表达式为Ekm= (用q、B、R、m表示)。 20.质谱仪中，粒子经电压U加速后进入磁感应强度为B的磁场，轨道半径r=_(用m、U、q、B表示)。 四、判断题（正确打""，错误打"×"） 21.洛伦兹力对运动电荷一定做功。 22.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关。 23.速度选择器可以选出速度大于E/B的粒子。 24.回旋加速器中，粒子在电场中加速的时间远大于在磁场中偏转的时间。 25.质谱仪可以用来分离质量不同的同位素。 五、简答题 26.简述速度选择器的工作原理，并说明为什么速度选择器与粒子的电荷量、质量无关。 27.简述回旋加速器中，为什么交变电源的周期必须等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。 六、计算题 28.一带电粒子质量为m=2×10-11kg,电荷量为q=1×10-5C,以速度V=2×106m/s垂直射入磁感应强度为B =0.5T的匀强磁场中。求： (1)粒子所受洛伦兹力的大小； (2）粒子做圆周运动的轨道半径； (3)粒子做圆周运动的周期。 29.在回旋加速器中，D形盒半径为R=0.5m,磁感应强度为B=1.0T,被加速的粒子为质子(q=1.6×10-19C, m=1.6×10-27kg)。求： (1)质子获得的最大速度； (2)质子获得的最大动能。 30.在质谱仪中，一价正离子经电压U=200V加速后，垂直进入磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场，测得轨道半径 r=0.1m。求该离子的比荷q/m。 模块3 参考答案 一、单选题 1.B 2.C 3.C 4.A 5.c 6.B 7.B 8.C 9.C 10.A 二、多选题 11.ABD 12.ABC 13.ABD 14.ABC 15.AC 三、填空题 16.qVB;0 17.mv/qB;2πm/(qB) 18.E/B 19.q2B2R2/2m 20.√厂(2mU/(qB2) 四、判断题 21.× 22.√ 23.× 24.× 25.W厂 五、简答题 26.答：速度选择器由相互垂直的匀强电场和匀强磁场组成。带电粒子进入后，同时受到电场力和洛伦兹力。当电场力与 洛伦兹力大小相等、方向相反时，粒子受力平衡，沿直线通过。由qE=qVB得V=E/B。由于电荷量q在等式两边约去， 因此选出速度与粒子的电荷量、质量、电性均无关，只由E和B决定。 27.答：回旋加速器中，粒子在磁场中做圆周运动的周期T=2π/(qB),该周期与粒子速度大小无关。为了使粒子每次经 过D形盒缝隙时都能被电场加速，交变电源的周期必须等于粒子在磁场中的运动周期，这样电场方向才能在粒子每次到达 缝隙时恰好反向，保证粒子始终被加速。 六、计算题 28. 解：(1)洛伦兹力大小：F=qvB=1×10-5×2×106×0.5=10N。 (2)轨道半径：由qvB=mv2/r得r=m/八qB)=(2×10-11×2×10)/1×10-5×0.5)=(4×10-5)/(5×10-6)=8m。 (3)周期：T=2πm/(qB)=(2×3.14×2×10-11)/(1×10-5×0.5)=(1.256×10-1o)/5×10-6)=2.512×10-5s 答：(1)洛伦兹力大小为10N;(2)轨道半径为8m;(3)周期为2.512×10-5s。 29. 解：(1)质子获得的最大速度：由qvB=mv2/R得v=qBR/m=(1.6×10-19×1.0×0.5)/(1.6×10-27)= (8×10-20)/1.6×10-27)）=5×107m/s。 (2)质子获得的最大动能：Ekm=hmv2=h×1.6×10-27×(5×107)2=2×1.6×10-27×2.5×1015=2×10-12J。 答：（(1)质子获得的最大速度为5×107m/s;(2)质子获得的最大动能为2×10-12J。 30. 解：粒子在电场中加速：qU=mv2,得v=√厂(2qU/m)。粒子在磁场中偏转：qvB=mv2r,得r=mv/(qB)。将v代入： r=m√(2qU/m)/(qB)=√(2mU/qB2),即r2=2mU/(qB2)。 解得比荷：q/m=2U/B2r2)=(2×200)/(0.22×0.12)=400/0.04×0.01)=400/4×10-4)=1×106C/kg。 答：该离子的比荷为1×106C/kg