【物理】2020届一轮复习人教新课标洛伦兹力课时练（解析版） 13页

‎2020届一轮复习人教新课标 洛伦兹力 课时练（解析版）‎ ‎1．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（　 　）‎ A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转 ‎2．关于电场力与洛伦兹力,以下说法正确的是(　　)‎ A．电荷只要处在电场中,就会受到电场力,而电荷静止在磁场中,也可能受到洛伦兹力 B．电场力对在电场中的电荷一定会做功,而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功 C．电场力与洛伦兹力一样,方向都沿电场线或磁感线切线方向 D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用 ‎3．如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的足够长的绝缘板，甲、乙之间有摩擦，它们叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场．现用水平恒力F拉乙使之开始运动，观察到甲、乙间发生了相对滑动，则在观察较长时间内，能较准确反应二者运动情况的v﹣t图象是（　　）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎4．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 ‎5．粗糙绝缘水平面上垂直穿过两根长直导线，俯视图如图所示，两根导线中通有相同的电流，电流方向垂直纸面向里．水平面上一带电滑块（电性未知）以某一初速v沿两导线连线的中垂线入射，运动过程中滑块始终未脱离水平面．下列说法正确的是（　　）‎ A．滑块可能做加速直线运动 B．滑块可能做匀速直线运动 C．滑块可能做曲线运动 D．滑块一定做减速运动 ‎6．如图所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板．从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电，电荷量为q，质量为m，速度为v的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确的是 A．只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上 B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线一定过圆心 C．对着圆心入射的粒子，速度越小时间越长 D．只要速度满足v=RqB/m，沿不同方向射入的粒子射出后均可垂直打在MN上 ‎7．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是 A．运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零 B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直 C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果 D．电荷与磁场力没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力 ‎8．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则(　　)‎ A．电子将向右偏转，速率不变 B．电子将向左偏转，速率改变 C．电子将向左偏转，速率不变 D．电子将向右偏转，速率改变 ‎9．如图所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直．一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点M滑下到最右端，则下列说法中正确的是(  )‎ A．滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大 B．滑块从M点到最低点的加速度比磁场不存在时小 C．滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小 D．滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等 ‎10．如图所示，带负电的小球穿在一根绝缘粗糙细杆上，杆与水平方向成θ角，整个空间存在着垂直纸面向内的匀强磁场B。 现给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，小球经过a点时动能为10 J，到达c点时动能减为零，b为ac的中点，那么带电小球在运动过程中( ) ‎ A．到达c点后保持静止 B．受到的弹力增大 C．在b点时动能为5J D．在ab段克服摩擦力做的功与bc段克服摩擦力做的功相等 ‎11．电子以垂直于匀强磁场的速度v从a点进入长为d、宽为L的有界匀强磁场区域,偏转后从b点离开磁场,如图所示.若磁场的磁感应强度为B, 那么 (　　)‎ A．电子在磁场中的运动时间t=‎ B．电子在磁场中的运动时间t=‎ C．洛伦兹力对电子做的功是W=Bev2t D．电子在b点的速度大小也为v ‎12．[福建厦门外国语学校2018模拟](多选)如图所示，水平固定一截面为正方形的绝缘方管，其长度为，空间存在场强为、方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场. 将质量为、带电荷量为的小球从左侧管口无初速度释放，已知小球与管道各接触面间的动摩擦因数均为，小球运动到右侧管口处时速度为，该过程中（ ）‎ A．洛伦兹力对小球做功为 B．电场力对小球做功为 C．系统因摩擦而产生的热量为 D．系统因摩擦而产生的热量为 ‎13．如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场.一电量为q、质量为m的带正电 的粒子，在-x轴上的点a以速率v0，方向和-x轴方向成60°射入磁场，然后经过y轴上y =L处的b点垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x=2L处的c 点.不计重力.求：‎ ‎(1)磁感应强度B的大小 ‎(2)电场强度E的大小 ‎(3)粒子在磁场和电场中的运动时间之比.‎ ‎14．（2012年2月济南检测）如图所示装置中，区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E和；Ⅱ区域内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中。求：‎ ‎（1）粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径。‎ ‎（2）O、M间的距离。‎ ‎（3）粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间。‎ 参考答案 ‎1．C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电流的周围存在磁场，根据右手螺旋定则判断出电流下方的磁场方向，电子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，从而确定阴极射线的偏转方向．‎ ‎【详解】‎ 根据右手螺旋定则，知电流下方的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向下，所以阴极射线向下偏转。故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流和其周围磁场的关系，以及掌握左手定则判断洛伦兹力的方向．‎ ‎2．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电荷在电场中一定受到电场力，而静止的电荷在磁场中不受到洛伦兹力，即使运动，当运动的方向与磁场平行时，也不受到洛伦兹力；当电场力与运动速度的方向相垂直时，电场力不做功，而洛伦兹力一定与速度垂直，则洛伦兹力一定不做功；电场力的方向在电场线切线方向，而洛伦兹力与磁场线方向相垂直。‎ ‎【详解】‎ A、电荷处在电场中，只要该处的合电场强度不为零，就会受到电场力；而电荷静止在磁场中，一定不会受到洛伦兹力，故A错误；‎ B、当电场力与电荷的速度方向相垂直时，则电场力对在其电场中的电荷不会做功，而洛伦兹力对磁场中的电荷不会做功，故B错误；‎ C、电场力与电场线某点切线方向平行，洛伦兹力与磁场线相互垂直，故C错误；‎ D、只有运动电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力作用，静止的电荷子在磁场中不会受洛伦兹力作用，故D正确；‎ 故选D。‎ ‎3．A ‎【解析】乙受重力、甲的压力，甲给的摩擦力及地面的支持力作用；甲物体运动以后，甲受重力、支持力和向下的洛仑兹力以及乙给的摩擦力的作用；在拉力作用下，乙物体向左做加速运动；由于甲乙两物体间有摩擦力的作用；则乙带动甲向前运动，随着甲的速度的增大，洛仑兹力增大，甲对乙的压力增大，则甲乙间的摩擦力增大；故乙做加速度减小的加速运动，甲做加速增大的加速运动，最后二者达到共同速度时相对静止，做匀加速直线运动，A正确．‎ ‎4．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；‎ 考点：考查了洛伦兹力方向的判断 ‎5．D ‎【解析】‎ 试题分析：根据安培定则，知两导线连线上的垂直平分线上：上方的磁场方向水平向右，而下方的磁场方向水平向左，根据左手定则，可知，滑块受到的洛伦兹力方向垂直于纸面向外或向里，滑块所受的支持力减小或增大，滑块所受的滑动摩擦力与速度反向，滑块一定做减速直线运动，故ABC错误，D正确．故选D．‎ 考点：安培定则；左手定则 ‎【名师点睛】考查右手螺旋定则与矢量的合成法则，理解左手定则的内容，掌握洛伦兹力大小与速度的关系，根据受力情况来判断运动情况。‎ ‎6．D ‎【解析】‎ 试题分析：当速度满足时，粒子运动半径，则无论入射方向如何都能满足轨迹入射点、出射点、O点与轨迹的圆心构成菱形，射出磁场时的轨迹半径与最高点的磁场半径平行，粒子的速度一定垂直打在MN板上，A正确D错误；带电粒子的运动轨迹是圆弧，根据几何知识可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线也一定过圆心．故B错误；根据，因为对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，轨迹对应的圆心角越小，所以运动时间越短，C错误；‎ 考点：考查了带电粒子在有界磁场中的运动 ‎【名师点睛】带电粒子射入磁场后做匀速圆周运动，对着圆心入射，必将沿半径离开圆心，根据洛伦兹力充当向心力，求出时轨迹半径，确定出速度的偏向角．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，轨迹对应的圆心角越小，即可分析时间关系 ‎7．D ‎【解析】试题分析：运动电荷的速度方向如果和磁场方向平行，运动电荷不受洛伦兹力作用，所以A错误；电荷运动方向不一定垂直于磁场方向，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度方向，故B错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，所以C错误；只有运动的电荷在磁场中运动方向与磁场方向不平行才受磁场力作用，所以电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力，故D正确。‎ 考点：洛伦兹力 ‎8．A ‎【解析】‎ 结论法“同相电流互相吸引，反向电流互相排斥”，电子向上运动会形成向下的电流，所以电子会向右偏转，洛仑兹力不做功所以速率不变，故选A ‎9．D ‎【解析】‎ 试题分析：由于洛伦兹力不做功，故与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的速度不变，选项A错误；由，与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的加速度不变，选项B错误；由左手定则，滑块经最低点时受的洛伦兹力向下，而滑块所受的向心力不变，故滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，因此选项C错误；由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，在任意一点，滑块经过时的速度均不变，选项D正确．‎ 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；向心力；动能定理的应用．‎ 点评：带电粒子在磁场中的运动中应明确洛仑兹力总是由物体的运动方向相互垂直，故洛仑兹力永不做功；‎ ‎10．AB ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB、若 ‎，小球受杆弹力垂直杆向下，随速度减小弹力减小，小球受摩擦力减小，当时，小球匀速运动；若，小球与杆无弹力，速度增大，小球受杆弹力垂直杆向下，弹力增大，小球受摩擦力增大，当时，小球匀速运动；若，小球受杆弹力垂直杆向上，随速度减小弹力增大，小球受摩擦力增大，小球从A到C做加速度增大的减速运动；所以小球从A到C过程中动能减小，速度减小，滑动摩擦力大于重力沿粗糙细杆的分力，做加速度增大的减速运动，小球在c点一定保持静止，故A、B正确；‎ CD、从A到C，小球受摩擦力增大，在ab段克服摩擦力做的功小于bc段克服摩擦力做的功，根据动能定理可得在ab段动能变化量小于bc段动能变化量，则有在b点时动能大于5J，故C、D错误；‎ 故选AB。‎ ‎【点睛】‎ 关键是小球从A到C过程中动能减小，速度减小，滑动摩擦力大于重力沿粗糙细杆的分力，做加速度增大的减速运动。‎ ‎11．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB、电子做匀速圆周运动，在磁场中运动的时间为t= ，故A错误，B正确；‎ C、洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，对电子不做功，故C错误；‎ D、洛伦兹力不做功，电子的动能不变，则其速率不变，故D正确；‎ 故选BD。‎ ‎【点睛】‎ 电子进入磁场中由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，由弧长与线速度之比求时间；洛伦兹力不做功，速度大小不变。‎ ‎12．BD ‎【解析】‎ 解：A、小球向右运动，由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，与运动的方向垂直，使用洛伦兹力不做功．故A错误；‎ B、小球受到的电场力大小为F=qE，方向向右，小球运动的方向也向右，所以电场力做的功：W=FL=qEL．故B正确；‎ C、小球在运动的过程中，受到向下的重力，向右的电场力，垂直于纸面向里的洛伦兹力，和支持力的作用，在正方形绝缘方管的平面内，支持力的方向与重力、洛伦兹力的合力的方向相反，大小为：‎ 系统因摩擦而产生的热量为：Q=fL=μNL＞μmgL．故C错误；‎ D、小球运动的过程中只有电场力和摩擦力做功，由动能定理得：qEL﹣Wf=，‎ 所以：．故D正确．‎ 故选：BD ‎【考点】带电粒子在混合场中的运动；功能关系．‎ ‎【分析】根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，然后结合锂离子的特点判断洛伦兹力做的功；根据电场力的方向、大小以及小球运动的位移，计算出电场力做的功；使用Q=fs计算因摩擦产生的内能．‎ ‎【点评】该题考查带电小球在复合场中的运动，涉及受力分析、左手定则、以及摩擦力做功等问题，对小球的受力分析一定要细致，否则，在计算摩擦力做功的过程中，容易出现错误，将摩擦力计算为μmg．‎ ‎13．（1） （2）（1）2π:9‎ ‎【解析】‎ ‎【试题分析】由几何知识求出粒子的轨道半径，然后由牛顿第二定律求出磁感应强度大小．粒子在电场中做类平抛运动，由类平抛运动规律求出电场强度大小．求出粒子在磁场中的运动时间与在电场中的运动时间，然后求出时间之比．‎ ‎(1)粒子的运动轨迹如图所示：‎ 由几何知识可得：r+rsin30°=L 粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径：‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，‎ 由牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ ‎(2)粒子在电场中做类平抛运动，‎ 水平方向：2L=v0t 竖直方向：‎ 解得：‎ ‎(3)粒子在磁场中做圆周运动的周期：‎ 由几何知识可知，粒子在磁场中转过的圆心角：θ=180°-60°=120°‎ 粒子在磁场中做圆周运动的时间：‎ 粒子在电场中的运动时间： ‎ 粒子在磁场和电场中的运动时间之比： ‎ ‎【点睛】本题考查了粒子在磁场与电场中的运动，分析清楚粒子的运动过程、应用牛顿第二定律与类平抛运动规律、粒子做圆周运动的周期公式即可正确解题，解题时要注意数学知识的应用．‎ ‎14．（1）粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径是．‎ ‎（2）O、M间的距离是．‎ ‎（3）粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间是 ‎【解析】‎ ‎（1）粒子在匀强电场中做类平抛运动，设粒子过A点时速度为v，由类平抛规律知，‎ 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 所以 R=。‎ ‎（2）设粒子在电场中运动时间为t1，加速度为a。‎ 则有，‎ ‎，‎ 联立解得。‎ O、M两点间的距离为。‎ ‎（3）设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为t2‎ 则由几何关系知，‎ 设粒子在Ⅲ区域电场中运行时间为t3，‎ ‎，‎ 则。‎ 粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为 ‎。‎