2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章安培力與洛倫茲力第2節(jié)洛倫茲力測評(píng)含解析魯科版選擇性必修第二冊(cè)

PAGE6-第2節(jié)洛倫茲力課后篇鞏固提升必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.在赤道平面上無風(fēng)的時(shí)候,雨滴是豎直下落的。若雨滴帶負(fù)電,則它的下落方向?qū)⑵?)A.東方 B.西方C.南方 D.北方解析在赤道平面上地磁場方向由南向北,帶負(fù)電的雨滴豎直向下運(yùn)動(dòng),由左手定則可知,雨滴受向西的洛倫茲力作用,故B項(xiàng)正確。答案B2.一束混合粒子流從一放射源射出后,進(jìn)入如圖所示的磁場,分別為1、2、3三束粒子流,則下列選項(xiàng)不正確的是()A.1帶正電 B.1帶負(fù)電C.2不帶電 D.3帶負(fù)電解析依據(jù)左手定則,帶正電的粒子向左偏,即粒子1;不偏轉(zhuǎn)說明不帶電,即粒子2;帶負(fù)電的粒子向右偏,即粒子3,故選B。答案B3.如圖所示,一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管,忽視重力,電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)是()A.當(dāng)從a端通入電流時(shí),電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)從b端通入電流時(shí),電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.不管從哪端通入電流,電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.不管從哪端通入電流,電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析電子的速度v∥B,F洛=0,電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。答案C4.如圖所示,MN為鋁質(zhì)薄平板,鋁板上方和下方分別有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出,從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O。已知粒子穿越鋁板時(shí),其動(dòng)能損失一半,速度方向和電荷量不變。不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為()A.2 B.2 C.1 D.2解析設(shè)帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)初速度為v1,從Q點(diǎn)穿過鋁板后速度為v2,則Ek1=12mv12,Ek2=12mv22;由題意可知Ek1=2Ek2,即12mv12=mv答案D5.(多選)空間存在方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場,如圖所示的正方形虛線為其邊界。一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)入射。這兩種粒子帶同種電荷,它們的電荷量、質(zhì)量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子。不計(jì)重力,下列說法正確的是()A.入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間肯定不同B.入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡肯定相同C.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子,其運(yùn)動(dòng)軌跡肯定相同D.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的粒子,其軌跡所對(duì)的圓心角肯定越大解析由于粒子比荷相同,由r=mvqB可知入射速度相同的粒子運(yùn)動(dòng)半徑相同,運(yùn)動(dòng)軌跡也必相同,B正確;對(duì)于入射速度不同的粒子在磁場中可能的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,由圖可知,粒子的軌跡直徑不超過磁場邊界一半時(shí)轉(zhuǎn)過的圓心角都相同,運(yùn)動(dòng)時(shí)間都為半個(gè)周期,而由T=2πmqB知全部粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期都相同,A、C皆錯(cuò)誤;再由t=θ答案BD6.(多選)如圖所示,在邊界PQ上方有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場,一對(duì)帶等量異種電荷且質(zhì)量相同的粒子同時(shí)從邊界上的O點(diǎn)沿與PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁場中,則關(guān)于這兩個(gè)粒子,下列說法正確的是()A.在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相同C.出邊界時(shí)兩者的速度相同D.出邊界點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等答案BCD7.如圖所示,電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管,在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線,則示波管中的電子束將()A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙外偏轉(zhuǎn)D.向紙里偏轉(zhuǎn)解析由安培定則可知,環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對(duì)外,由左手定則可推斷,電子束受到的洛倫茲力方向向上,將向上偏轉(zhuǎn),故A正確。答案A8.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為-q,不計(jì)重力的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點(diǎn)以速度v,沿與x軸正方向成60°角的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中,并恰好垂直于y軸射出第一象限,求:(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。(2)穿過第一象限的時(shí)間。解析(1)作出帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和軌跡,由圖中幾何關(guān)系知:Rcos30°=a,得R=2Bqv=mv2R,得B=(2)帶電粒子在第一象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=120°答案(1)3mv2qa關(guān)鍵實(shí)力提升練9.(多選)如圖所示,一束電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入橫截面是正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,下列推斷正確的是()A.電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,其軌跡線越長B.電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大C.運(yùn)動(dòng)軌跡為1的電子速率最大D.勻強(qiáng)磁場的方向是垂直紙面對(duì)外解析電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入勻強(qiáng)磁場,依據(jù)周期公式,電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r=mveB,半徑越大對(duì)應(yīng)的電子速率越大,C正確;依據(jù)左手定則知,勻強(qiáng)磁場的方向是垂直紙面對(duì)答案BC10.(2024北京,16)如圖所示,正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場。一帶電粒子垂直磁場邊界從a點(diǎn)射入,從b點(diǎn)射出。下列說法正確的是()A.粒子帶正電B.粒子在b點(diǎn)速率大于在a點(diǎn)速率C.若僅減小磁感應(yīng)強(qiáng)度,則粒子可能從b點(diǎn)右側(cè)射出D.若僅減小入射速率,則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間變短解析帶電粒子從a點(diǎn)進(jìn)入磁場后向下偏轉(zhuǎn),即洛倫茲力向下,依據(jù)左手定則可知粒子肯定帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)一般不考慮重力,故粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故粒子在a、b兩點(diǎn)的速率相等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)是由洛倫茲力供應(yīng)向心力,則有qvB=mv2r,可得r=mvqB答案C11.質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,運(yùn)行的半圓軌跡分別如圖中的兩條虛線所示,下列表述正確的是()A.M帶正電,N帶負(fù)電B.M的速率大于N的速率C.洛倫茲力對(duì)M、N做正功D.M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間解析由左手定則推斷出N帶正電荷,M帶負(fù)電荷,故A錯(cuò)誤;粒子在磁場中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力供應(yīng)向心力,半徑為r=mvqB,在質(zhì)量與電荷量相同的狀況下,半徑大說明速率大,即M的速率大于N的速率,故B正確;洛倫茲力不做功,故C錯(cuò)誤;粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)半周,即時(shí)間為周期的一半,而周期為T=2πmqB,與粒子運(yùn)動(dòng)的速率無關(guān),所以M答案B12.(2024全國Ⅱ卷)如圖所示,邊長為l的正方形abcd內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面(abcd所在平面)向外。ab邊中點(diǎn)有一電子放射源O,可向磁場內(nèi)沿垂直于ab邊的方向放射電子。已知電子的比荷為k,則從a、d兩點(diǎn)射出的電子的速度大小分別為()A.14kBl,54kBl B.14kBlC.12kBl,54kBl D.12kBl解析本題考查帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子從a點(diǎn)射出時(shí),電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為ra=14l,而Bqva=mva2ra,即va=Bqram=14kBl;當(dāng)電子從d點(diǎn)射出時(shí),電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為rd,如圖,依據(jù)幾何關(guān)系得rd2=l2+r答案B13.如圖所示,直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(電子質(zhì)量為m,電荷量為e),求:(1)它們從磁場中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)?