课时 2 磁场对运动电荷的作用力分层作业夯实基础（1） 第一章安培力和洛伦兹力 2021_2022 学年高一物理选择 性必修第二册（人教版 2019） 一、单选题，共 10 小题 1．如图所示，带正电的不计重力的粒子，沿水平向右的方向垂直进入磁场，关于其运 动情况，下列说法中正确的是（ ） A．如图中轨迹 1 所示 B．如图中轨迹 2 所示 C．如图中轨迹 3 所示 D．垂直纸面向里运动 2．如图所示，美国物理学家安德森在研究宇宙射线时，在云雾室里观察到有一个粒子 的径迹和电子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反，从而发现了正电子，获得了诺 贝尔物理学奖．云雾室中磁场方向可能是（ ） A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里 C．沿纸面向上 D．沿纸面向下 3．如图所示，在长直导线 AB 旁，有一带正电的小球用绝缘细绳悬挂在 o 点，当导线 中通入恒定电流时，下列说法正确的是;( ) A．小球受到磁场力的作用，其方向指向纸里 B．小球受到磁场力的作用，其方向指向纸外 C．小球受到磁场力的作用，其方向垂直 AB 向右 D．小球不受磁场力的作用 4．赤道附近地磁场方向水平向北，同时存在方向竖直向下的电场，若在该处发射一电 子，电子沿直线飞行而不发生偏转。则该电子的飞行方向为 A．水平向西 B．水平向东 C．竖直向上 3 D．竖直向下 4 5．有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（ 1 H）和 α 粒子（ 2 He）束，如果它们以相 同的速度沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下面所示 的四个图中，能正确表示出这三束粒子运动轨迹的是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，一电子束沿垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向 A 极板，为了使电子 束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是(　　) A．将变阻器滑动头 P 向右滑动 B．将变阻器滑动头 P 向左滑动 C．将极板间距离适当减小 D．将极板间距离适当增大 7．如图所示,三根通电长直导线 P, Q, R 互相平行,垂直纸面放置,其间距均为 a ,电流强度 均为 I ,方向垂直纸面向里(已知电流为 I 的长直导线产生的磁场中,距导线 r 处的磁感应 kI 强度 B  r ,其中 k 为常数).某时刻有一电子(质量为 m 、电量为 e )正好经过原点 O ,速度 大小为 v ,方向沿 y 轴正方向,则电子此时所受磁场力为( ) 2evkI A．方向垂直纸面向里,大小为 3a 2evkI B．方向指向 x 轴正方向,大小为 3a evkI C．方向垂直纸面向里,大小为 3a evkI D．方向指向 x 轴正方向,大小为 3a 8．如图所示,在两水平金属板构成的器件中,存在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=B/E 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改变 9．如图甲所示，一个质量为 m、电荷量为 q 圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上 滑动细杆外于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度 v0 ，在以后运动过 程中的速度图象如图乙所示．则关于圈环所带的电性，匀强磁场的减感应强度 B，以 下正确的是(重力加速度为 g) A．圆环带负电， B．圆环带正电， C．圆环带负电， D．圆环带正电， B mg qv0 B 2mg qv0 B 2mg qv0 B mg qv0 10．两个完全相同的带等量的正电荷的小球 a 和 b，从同一高度自由落下，分别穿过高 度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场，如图所示，然后再落到地面上，设两球运 动所用的总时间分别为 ta、tb，则（　　） A．ta＝tb B．ta＞tb C．ta＜tb D．条件不足，无 法比较 二、多选题，共 4 小题 11．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的 M、N 两小孔中，O 为 M、N 连线中点，连线上 a、b 两点关于 O 点对称，导线通有大小相等、方向相反的电 流 I．已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度 B  k I ，式中 k 是常数，I 是 r 导线中的电流，r 为点到导线的距离，一带正电的小球(图中未画出)以初速度 v0 从 a 点 出发沿连线运动到 b 点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ） A．小球先做加速运动后做减速运动 B．小球一直做匀速直线运动 C．小球对桌面的压力先增大后减小 D．小球对桌面的压力一直在增大 12．如图所示，边界 OA 与 OC 之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界 OA 上有一 粒子源 S。某一时刻，从 S 平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计 粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大 量粒子从边界 OC 射出磁场。已知 �AOC  60�，从边界 OC 射出的粒子在磁场中运动 2T 的最长时间等于 3 （T 为粒子在磁场中运动的周期），则从边界 OC 射出的粒子在磁 场中的运动时间可能是（　　） A． T 2 B． T 3 C． T 4 D． T 6 13．如图所示为磁流体发电机的简易装置图，将一束等离子体（重力可忽略不计）喷 射入磁场，在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，以 下说法正确的是（　　） A．A 板带正电 B．B 板带正电 C．其他条件不变，只增大射入速度， U AB D．其他条件不变，只增大磁感应强度， 增大 U AB 增大 14．足够长的固定光滑绝缘槽，两斜面与水平面的夹角分别为  和  （    ），如 图所示，加垂直于纸面向里的匀强磁场，将质量相等，带等量正、负电荷的小球 a 和 b，分别从两斜面的顶端由静止释放（一次仅有一个小球存在），关于两球在槽上的运 动，下列说法正确的是（　　） A．在槽上 a、b 两球都做匀加速直线运动， aa  ab B．在槽上 a、b 两球都做变加速直线运动，但总有 C．a、b 两球沿槽运动的最大位移分别为 sa 、 sb aa  ab ，则 sa  sb ta  tb ta tb D．a、b 两球沿槽运动的时间分别为 、 ，则 三、填空题，共 4 小题 15．一电荷量为 4×104C 的点电荷放置在电场强度 E 为 2×102N/C 的电场中受到的电场 力大小为___________N．如果它在磁感应强度 B 为 2×102T 的磁场中以 v=3m/s 的速度 垂直磁场运动，受到的洛伦兹力大小为__________N． 16．如图所示为一束粒子沿 Ob 方向垂直射入匀强磁场，在磁场中分为 a、b、c 三束， 其中 a、c 发生偏转，b 不发生偏转，不计粒子的重力，请判断，在 a、b、c 三束粒子 中，带正电的是______，带负电的是______。 17．在磁感应强度 B 的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导 线中有 N 个以速度 v 做定向移动的电荷，每个电荷的电量为 q.则每个电荷所受的洛伦 兹力 FB＝___________，该段导线所受的安培力为 FA＝___________. 18．如图所示，а、ｂ、ｃ三种粒子垂直射入匀强磁场，根据粒子在磁 场中的偏转情 况，判断粒子的带电情况是：а_______、ｂ_______、ｃ_______．（填“正电”、“负电” 或“不带电”） 四、解答题，共 4 小题 19．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B， MN 为磁场的 水平边界。一带电荷量为  q 的粒子，以速度 v 从 O 点平行纸面垂直 MN 向下射入磁场， 不计粒子的重力。 (1)判断该粒子刚射入磁场时所受洛伦兹力的方向（答“水平向左”或“水平向右”）； (2)求该粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小 f。 20．如图，一段横截面积为 S、长为 l 的直导线，单位体积内有 n 个自由电子，电子电 量为 e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为 v。将导线放置在磁感 应强度为 B 的匀强磁场中，且电流方向与 B 垂直。导线所受安培力大小为 F 安，导线内 自由电子所受洛伦兹力大小的总和为 F，推导 F 安=F。 21．如图所示，表面光滑的绝缘平板水平放置在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中， 磁场方向垂直于竖直面向里。平板上有一个质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，初始 时刻带电粒子静止在绝缘平板上，与绝缘平板左侧边缘的距离为 d。在机械外力作用 下，绝缘平板以速度 v 竖直向上做匀速直线运动，一段时间后带电粒子从绝缘平板的 左侧飞出。不计带电粒子的重力。 （1）指出带电粒子的电性，并说明理由； （2）求带电粒子对绝缘平板的最大压力。 22．质量为 m、带电荷量为＋q 的小球，用一长为 l 的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向 里的匀强磁场中，磁感应强度为 B，如图所示。现使小球位于能使悬线呈水平的位置 A，然后由静止释放，小球运动的平面与磁场的方向垂直，小球第一次和第二次经过最 低点 C 时悬线的拉力 FT1 和 FT2 分别为多大？（重力加速度为 g） 参考答案： 1．A 【解析】 试题分析：粒子带正电，根据左手定则有：伸开左手让磁感线穿过掌心，四指是正电荷运 动方向，则大拇指所指向是洛伦兹力的方向；因此粒子受力向上，故将向上偏转；所以是 运动轨迹应为 1．选项 A 正确，BCD 错误． 故选 A． 2．B 【解析】 试题分析：由图可知，向下运动的正电荷受到的洛伦兹力的方向向右，由左手定则可知， 磁场的方向垂直于纸面向里，B 正确； 3．D 【解析】 根据右手螺旋定则知，小球所处的磁场方向垂直纸面向里，因为小球处于静止状态，所以 不受洛伦兹力作用，故 D 正确，ABC 错误． 4．B 【解析】 既有电场也有磁场，电子沿直线飞行而不发生偏转，说明电子受力平衡，电场力的方向是 竖直向上的，所以洛伦兹力的方向就是竖直向下的，根据左手定则可以知道电子的飞行方 向为水平向东，B 正确；ACD 错误； 故选 B。 5．C 【解析】 由公式 qvB  m v2 r 得 r mv qB 由题，速度 v、磁感应强度相同，则半径与比荷成反比。三个粒子中质子的比荷最大，氚 核的比荷最小，则质子的轨迹最小，氚核的轨迹半径最大 故选 C。 6．D 【解析】 根据电路图可知：A 板带正电，B 板带负电，所以电子束受到电场力的方向向上，大小 F电 