新教材 人教版高中物理選擇性必修第二冊第一章安培力與洛倫茲力 課時練習(xí)題及章末測驗 含解析

第一章安培力與洛倫茲力

1.磁場對通電導(dǎo)線的作用力..............................................-1-

2.安培力的綜合應(yīng)用.....................................................-5-

3.磁場對運動電荷的作用力..............................................-9-

4.帶電粒子在勻強磁場中的運動.........................................-14-

5.質(zhì)譜儀與回旋加速器.................................................-23-

第一章綜合測驗.........................................................-28-

1.磁場對通電導(dǎo)線的作用力

一、單項選擇題

1.關(guān)于通電導(dǎo)線所受安培力廠的方向，磁場6的方向和電流/的方向之間的關(guān)系，下

列說法正確的是（）

A.F、B、/三者必須保持相互垂直

B.尸必須垂直8、I,但氏/可以不相互垂直

C.6必須垂直尸、I,但F、/可以不相互垂直

D./必須垂直尺B,但尺6可以不相互垂直

2.某同學(xué)畫的表示磁感應(yīng)強度反電流/和安培力廠的相互關(guān)系如下列選項圖所示，其

中正確的是（）

B-----------------------

:&)/

B

xBx.xTT<xxx

xxdx樞x

xx可產(chǎn)Tx

XX出xxx

XXXXXXX

D

3.如圖所示，一導(dǎo)體棒a6靜止在U形鐵芯的兩臂之間.電鍵閉合后導(dǎo)體棒受到的安培

力方向（）

A.向上B.向下C.向左D.向右

4.

XXLXX

XX/X\xX

X欣XXX

ML----------N

XXXXX

----------1|—

如圖，等邊三角形線框〃加由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平

面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點以N與直流電源兩端相接.己如導(dǎo)體棒」時受到的安培

力大小為E則線框￡物￥受到的安培力的大小為（）

A.2FB.1.5AC.0.5尸D.0

5.在等邊三角形的三個頂點a、氏c處，各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有

大小相等的恒定電流，方向如圖所示.過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向（）

A.與ab邊平行,豎直向上

B.與數(shù)邊垂直，指向左邊

C.與a6邊平行，豎直向下

D.與a。邊垂直，指向右邊

二、多項選擇題

6.如圖所示，紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流/,圓環(huán)圓心為。半徑為"，P、0為圓環(huán)

上兩點，且8垂直于8,磁感應(yīng)強度大小為8的勻強磁場垂直于紙面向里，則（）

A.整個圓環(huán)受到的安培力大小為2n以萬

B.整個圓環(huán)受到的安培力大小為0

C.圓弧幽受到的安培力大小為6/分

D.圓弧制受到的安培力大小為

7.如圖甲所示，揚聲器中有一線圈處于磁場中，當音頻電流信號通過線圈時，線圈帶

動紙盆振動，發(fā)出聲音.俯視圖乙表示處于輻射狀磁場中的線圈（線圈平面即紙面），磁場方

向如圖中箭頭所示，在圖乙中（）

A.當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里

B.當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外

C.當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里

D.當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外

8.圖中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用.繞有導(dǎo)線的兩鐵芯之間某一水平面內(nèi)固定

兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿.當電磁鐵線圈兩端a、b,導(dǎo)軌

兩端e、f,分別接到兩個不同的直流電源上時，/便在導(dǎo)軌上滑動，下列說法正確的是（）

A.若a接正極，6接負極,e接正極，/?接負極，則人向右滑動

B.若a接正極，6接負極,e接負極，f接正極，則上向右滑動

C.若a接負極，6接正極,e接正極，f接負極，則Z向左滑動

D.若a接負極，6接正極,e接負極，f接正極，則￡向左滑動

答案及解析

1.解析：安培力廠總是與磁場6方向和電流/方向決定的平面垂直，但8與/（即導(dǎo)線）

可以垂直，也可以不垂直，通電導(dǎo)線受安培力時，力廠與磁場及力尸與導(dǎo)線都是垂直的，故A、

C、D均錯，B正確.

答案：B

2.解析：A圖中磁場方向和電流方向平行，導(dǎo)線不受安培力作用，根據(jù)左手定則可知，

B圖中安培力的方向應(yīng)垂直于磁場方向向上，C圖中安培力的方向應(yīng)垂直于導(dǎo)線向下，D圖中

安培力的方向垂直于導(dǎo)線向右.故選項D正確.

答案：D

3.解析：根據(jù)圖中的電流方向，由安培定則知U形鐵芯下端為N極，上端為S極，ab

中的電流方向由a-6,由左手定則可知導(dǎo)體棒受到的安培力方向向右，選項D正確.

答案：D

4.解析：設(shè)三根相同的導(dǎo)體棒的電阻均為兄長度均為/,其中他和￡2為串聯(lián)關(guān)系，

總電阻為2發(fā)由并聯(lián)電路特點可知，通過助V的電流為通過址和〃V中的電流的兩倍，若WV

受到的安培力F=BH,則址和右V受到的安培力的合力4=裝-,WV受到的安培力與ML和LN

受到的安培力的合力的方向相同，故線框受到的安培力為尸合=尸+￡=1.5月故選B.

答案：B

5.解析：等邊三角形的三個頂點a、b,c處均有一通電直導(dǎo)線，且導(dǎo)線中通有大小相

等的恒定電流.由安培定則可得：導(dǎo)線a、6的電流在c處的合磁場方向豎直向下.再由左手

定則可得：安培力的方向是與數(shù)邊垂直，指向左邊，故選B.也可以根據(jù)同向電流相互吸引，

導(dǎo)線a、6對c的引力大小相等，合力沿角平分線方向，即與劭邊垂直，指向左邊.B項正確.

答案：B

6.解析：根據(jù)左手定則可知，整個圓環(huán)關(guān)于圓心對稱的兩部分受到的安培力等大反向，

受到的合力為0,選項A錯，B對；圓弧尸。受到的安培力大小等于直線段可受到的安培力大

小，為NiBIR,選項C錯，D對.

答案：BD

7.解析：將線圈看作由無數(shù)小段直導(dǎo)線組成，由左手定則可以判斷，當電流沿順時針

方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向外，選項B正確，A錯誤；當電流沿逆時針方向

時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面向里，選項C正確，D錯誤.

答案：BC

8.解析：若a接正極，6接負極，由安培定則知兩鐵芯間磁場方向向上、若e接正極，

『接負極，由左手定則知/受到的安培力向左；若e接負極，f接正極，/受到的安培力向右，

選項A錯誤，選項B正確.同理，若a接負極，6接正極，兩鐵芯間磁場方向向下、e接負極，

f接正極，/所受的安培力向左；e接正極，/■接負極，/所受的安培力向右，選項C錯誤，選

項D正確.

答案：BD

2.安培力的綜合應(yīng)用

一、單項選擇題

1.通有電流的導(dǎo)線L、L2處在同一平面（紙面）內(nèi)，L是固定的，L?可繞垂直紙面的固定

光滑轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)動（。為L的中心），各自的電流方向如圖所示.下列哪種情況將會發(fā)生（）

A.因L?不受磁場力的作用，故L?不動

B.因Lz上、下兩部分所受的磁場力平衡，故L不動

C.L?繞軸。按順時針方向轉(zhuǎn)動

D.Lz繞軸。按逆時針方向轉(zhuǎn)動

2.

條形磁鐵固定在水平面上，其正上方有一根通電導(dǎo)線，電流方向向左.不考慮導(dǎo)線的重

力，在條形磁鐵磁場的作用下，關(guān)于導(dǎo)線運動情況的說法正確的是（）

A.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)90°,同時向上運動

B.從上向下看逆時針轉(zhuǎn)90°,同時向下運動

C.從上向下看順時針轉(zhuǎn)90°,同時向下運動

D.從上向下看順時針轉(zhuǎn)90°,同時向上運動

3.如圖，一絕緣光滑固定斜面處于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為8,方向垂直

于斜面向上，通有電流/的金屬細桿水平靜止在斜面上.若電流變?yōu)?.5/,磁感應(yīng)強度大小

變?yōu)?6,電流和磁場的方向均不變，則金屬細桿將（）

A.沿斜面加速上滑B.沿斜面加速下滑

C.沿斜面勻速上滑D.仍靜止在斜面上

二、多項選擇題

4.

XXXXX

B

XXXXX

M-------------?N

XX/XXX

如圖所示，一根通有電流/的直銅棒就Y用導(dǎo)線掛在磁感應(yīng)強度為6的勻強磁場中，此

時兩根懸線處于張緊狀態(tài)，下列哪些措施可使懸線中張力為零（）

A.適當增大電流/

B.使電流反向并適當增大/

C.保持電流/不變，適當增大8

I）.使電流/反向，適當增大6

5.在某次科技活動中，有人做了一個電磁“小車”實驗：如圖所示，用裸露的銅導(dǎo)線

繞制成一根長螺線管，將螺線管固定在水平桌面上.用一節(jié)干電池和兩個磁鐵制成一個“小

車”，兩磁鐵的同名磁極粘在電池的正、負兩極上.將這輛“小車”推入螺線管中（磁鐵與電

極和銅線均能良好導(dǎo)電），“小車”就加速運動起來.關(guān)于“小車”的運動，以下說法正確的

是（）

A.圖中“小車”加速度方向向右

B.圖中“小車”加速度方向向左

C.只將“小車”上某一磁鐵改為S極與電池粘連，“小車”就不能加速運動

D.只將“小車”上兩磁鐵均改為S極與電池粘連，“小車”的加速度方向不變

三、非選擇題

6.如圖所示，兩根平行、光滑的斜金屬導(dǎo)軌相距￡=0.1m,與水平面間的夾角為9=

37°,有一根質(zhì)量為初=0.01kg的金屬桿垂直導(dǎo)軌搭在導(dǎo)軌上，勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂

直，磁感應(yīng)強度為3=0.2T,當桿中通以從6到a的電流時，桿可靜止在導(dǎo)軌上，取g=10

m/s）（sin37°=0.6,cos37°=0.8）

B

⑴求此時通過ab桿的電流;

(2)若保持其他條件不變，只是突然把磁場方向改為豎直向上，求此時桿的加速度.

7.如圖所示，在水平放置的平行導(dǎo)軌一端架著一根質(zhì)量如=0.04kg的金屬棒a6,導(dǎo)軌

另一端通過開關(guān)與電源相連.該裝置放在高4=20cm的絕緣墊塊上.當有豎直向下的勻強磁

場時，閉合開關(guān)，金屬棒公會被拋到距導(dǎo)軌右端水平距離s=100cm處，試求開關(guān)閉合后安

培力對金屬棒做的功.(g取10m/s2)

B

b

答案及解析

1.解析：由右手螺旋定則可知導(dǎo)線L上方的磁場的方向為垂直紙面向外，且離導(dǎo)線L

的距離越遠的地方，磁感應(yīng)強度越弱，導(dǎo)線L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，

由于。點的下方磁場較強，則安培力較大，因此Lz繞軸。按逆時針方向轉(zhuǎn)動，D選項對.

答案：D

2.解析：根據(jù)條形磁鐵的磁場分布，并結(jié)合左手定則，可知通電導(dǎo)線左半部分受到的

安培力方向垂直紙面向里，右半部分受到的安培力方向垂直紙面向外，因此通電導(dǎo)線從上向

下看順時針轉(zhuǎn)90°,且隨著轉(zhuǎn)動會受到向下的安培力，即同時向下運動，故C正確.

答案：C

3.解析：

N

F

mg

設(shè)斜面傾角為0,當磁場的磁感應(yīng)強度大小為氏通過金屬細桿的電流為/時，金屬細

桿處于靜止狀態(tài).其受力分析如圖所示，根據(jù)平衡條件和安培力公式可得尸=8〃=磔sin0.

當磁場的磁感應(yīng)強度大小變?yōu)?B,電流變?yōu)?.5/時，此時的安培力大小變?yōu)镕=

38X0.5/X/=1.58〃，金屬細桿將沿斜面向上加速運動，故A正確，B、C、D錯誤.

答案：A

4.解析：A、C對：根據(jù)左手定則，判斷導(dǎo)線受到的安培力方向向上，增大安培力，可

使懸線中張力為零，根據(jù)公式夕=8〃知，適當增大電流/或者保持電流/不變，適當增大8,

可使懸線中張力為零.

B、D錯：若使電流/反向，則安培力向下，懸線中的張力不可能為零.

答案：AC

5.解析：兩磁極間的磁感線如答圖甲所示，干電池與磁鐵及中間部分線圈組成了閉合

回路，在兩磁極間的線圈中產(chǎn)生電流，左端磁極的左側(cè)線圈和右端磁極的右側(cè)線圈中沒有電

流.其中線圈中電流方向的左視圖如答圖乙所示，由左手定則可知中間線圈所受的安培力有

向右的分力，根據(jù)牛頓第三定律有“小車”向左加速，A錯誤，B正確；如果只改變某一磁鐵

S極與電池粘連，則磁感線不會向外發(fā)散，兩部分受到方向相反的力，合力為零，“小車”不

能加速運動，C正確；將“小車”上兩磁鐵均改為S極與電池粘連，磁感線會向里聚集，受到

的力與答圖中方向相反，故“小車”的加速度方向?qū)l(fā)生改變，D錯誤.

答案：BC

6.解析：(1)桿靜止在導(dǎo)軌上，受力平衡，桿受到重力、導(dǎo)軌的支持力以及安培力，根

據(jù)平衡條件得：儂sin9,解得：/=娛/夕人=3A.

DLU.ZXU.1

(2)若把磁場方向改為豎直向上，對桿受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得：

F合=mgsin0—BILcos0=mgsix\。一m郎in夕cos0=ma

解得：a=^sin夕一/inHeos0=(10X0.6—10X0.6X0.8)m/s2=l.2m/s',方向

沿導(dǎo)軌向下.

答案：（1）3A（2）1.2m/s2,方向沿導(dǎo)軌向下

7.解析：設(shè)在閉合開關(guān)到金屬棒離開導(dǎo)軌的短時間內(nèi)，安培力對金屬棒做的功為隊由

動能定理得

設(shè)平拋運動的時間為t,則

豎直方向有

水平方向有s—vt,

將數(shù)據(jù)代入解得獷=0.5J.

答案：0.5J

3.磁場對運動電荷的作用力

一、單項選擇題

帶電粒子（重力不計）穿過飽和蒸汽時，在它走過的路徑上飽和蒸汽便凝成小液滴，從而

顯示粒子的徑跡，這是云室的原理，如圖所示是云室的拍攝照片，云室中加了垂直于照片向

外的勻強磁場，圖中施、Ob、Oc、比是從0點發(fā)出的四種粒子的徑跡，下列說法中正確的是

（）

A.四種粒子都帶正電

B.四種粒子都帶負電

C.打到a、6點的粒子帶正電

D.打到c、d點的粒子帶正電

2.如圖所示，方形玻璃管中有NaCl的水溶液，沿x軸正方向流動，沿y軸正向加恒定

的勻強磁場2圖中a、6是垂直于z軸方向上玻璃管的前后兩內(nèi)側(cè)面，則（）

A.a處電勢低于6處電勢

B.a處鈉離子濃度大于8處鈉離子濃度

C.溶液上表面的電勢高于下表面的電勢

I）.溶液上表面處的氯離子濃度大于下表面處的氯離子濃度

圖中a、枚c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，

導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心0點沿垂直于紙

面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是（）

A.向上B.向下

C.向左D.向右

4.下列有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是（）

A.通電直導(dǎo)線在勻強磁場中一定受到安培力的作用

B.安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)

C.帶電粒子在勻強磁場中運動，受到的洛倫茲力做正功

D.通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行

5.如圖所示是電子射線管的示意圖.電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上

會看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下（z軸負方向）偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是

（）

陰明《陽極q

a。

電子束

A.加一電場，電場方向沿z軸負方向

B.加一電場，電場方向沿y軸正方向

C.加一磁場，磁場方向沿z軸負方向

D.加一磁場，磁場方向沿y軸正方向

二、多項選擇題

6.一帶電粒子（重力不計，圖中已標明粒子所帶電荷的正負）進入磁場中，下列關(guān)于磁

場方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向的標示正確的是（）

7.如圖所示，一質(zhì)量為加、電荷量為+g的圓環(huán)可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑

動，細桿處于磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場中，不計空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度%,在

以后的運動過程中，圓環(huán)運動的，-t圖像可能是圖中的（）

Xm,+qXv0XBX

8.如圖所示，帶電平行板中勻強電場￡的方向豎直向上，勻強磁場8的方向水平（垂直

紙面向里）.某帶電小球從光滑絕緣軌道上的1點自由滑下，經(jīng)過軌道端點產(chǎn)進入板間后恰好

沿水平方向做直線運動.現(xiàn)使球從較低的6點開始滑下，經(jīng)尸點進入板間，則球在板間運動

的過程中（）

A.動能將會增大

B.電勢能將會增大

C.所受的磁場力將會增大

D.所受的電場力將會增大

答案及解析

1.解析：由左手定則知打到a、6點的粒子帶負電，打到c、，點的粒子帶正電，D正確.

答案：D

2.解析：A錯，B對：溶液中的正負離子沿x軸正向移動，由左手定則可知運動的正離

子受到沿z軸正向的洛倫茲力，運動的負離子受到沿z軸負向的洛倫茲力，故正離子都會偏

向a處，負離子都會偏向6處，a處電勢高于。處電勢，a處鈉離子濃度大于。處鈉離子濃度.

C、D錯：正離子都會偏向a處，負離子都會偏向6處，并沒有上下之分，所以溶液上表

面的電勢等于下表面的電勢，溶液上表面處的離子濃度也等于下表面處的離子濃度.

答案：B

3.解析：a、b、c、d四根導(dǎo)線上電流大小相同，它們在。點形成的磁場的磁感應(yīng)強度

6的大小相同，方向如圖甲所示.

B/

甲

。點合磁場方向如圖乙所示，則據(jù)左手定則可以判定由。點垂直紙面向外運動的帶正電

的粒子所受洛倫茲力方向向下.B選項正確.

答案：B

4.解析：當電流方向與磁場方向平行時，通電直導(dǎo)線不受安培力，故A錯誤；導(dǎo)線中

定向移動的電荷受到的洛倫茲力在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線受到的安培力，所以說安培力是大量運

動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，B正確；洛倫茲力的方向與電荷運動方向始終垂直，因此洛

倫茲力對電荷不做功，C錯誤；通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向垂直，D錯

、口

答案：B

5.解析：電子由陰極沿x軸正方向射出，要使電子的徑跡向下（z軸負方向）偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)

使電子受到向下的力.若加一電場，由于電子帶負電，所受電場力與電場方向相反，因此電

場方向應(yīng)沿z軸正方向；若加一磁場，根據(jù)左手定則可知，所加磁場應(yīng)沿y軸的正方向（注意

電子帶負電，四指應(yīng)指向電子運動的反方向）.故選項D正確.

答案：D

6.解析：A中，帶負電的粒子向右運動，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的

方向向下，選項A正確；B中，帶正電的粒子向下運動，掌心向里，四指所指的方向向下，拇

指的方向向左，選項B正確；C中，帶正電粒子的運動方向與磁感線平行，此時不受洛倫茲力

的作用，選項C錯誤：D中，帶負電的粒子向右運動，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指

所指的方向向下，選項D錯誤.

答案：AB

7.解析：由左手定則可判斷洛倫茲力方向向上，圓環(huán)受到豎直向下的重力、垂直桿的

彈力及向左的摩擦力，當洛倫茲力初始時刻小于重力時.，彈力方向豎直向上，圓環(huán)向右減速

運動，隨著速度減小，洛倫茲力減小，垂直桿的彈力越來越大，故做加速增大的減速運動，

直到速度為零而處于靜止狀態(tài)，選項中沒有對應(yīng)圖像；當洛倫茲力初始時刻等于重力時，垂

直桿的彈力為零，摩擦力為零，故圓環(huán)做勻速直線運動，故選項A正確；當洛倫茲力初始時

刻大于重力時，彈力方向豎直向下，圓環(huán)做減速運動，速度減小，洛倫茲力減小，垂直桿的

彈力減小，在彈力減小到零的過程中，摩擦力逐漸減小到零，故做加速度逐漸減小的減速運

動，摩擦力為零時，開始做勻速直線運動，故選項D正確.

答案：AD

8.解析：根據(jù)受力情況判斷，小球帶的只能是正電荷.當帶電小球從4點自由滑下時,

G=￡+K=g4+成小球從8點開始滑下，進入板間時的速度/〈匕因此洛倫茲力UKA,

三力在豎直方向不平衡，小球在板間開始做加速曲線運動，速度將增大，從而動能將會增大,

洛倫茲力也將會增大.另外，由于小球向下運動，克服電場力做功，因此電勢能也將增大.

答案：ABC

4.帶電粒子在勻強磁場中的運動

一、單項選擇題

1.一質(zhì)子在勻強磁場中運動，不考慮其他場力（重力）作用，下列說法正確的是（）

A.可能做類平拋運動

B.一定做勻變速直線運動

C.可能做勻速直線運動

D.只能做勻速圓周運動

2.兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小不同、方向平行.一速度方向與磁感應(yīng)強度

方向垂直的帶電粒子（不計重力），從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的（）

A.軌跡半徑增大，角速度增大

B.軌跡半徑增大，角速度減小

C.軌跡半徑減小，速度增大

D.軌跡半徑減小，速度不變

3.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垂直進入勻強磁場，

運動的半圓軌跡如圖中虛線所示.下列表述正確的是（）

XXXX

XNXB/"、X

/-、、/'、、

XX\；XX\

一

A."帶負電，N帶正電

B."的速率小于/V的速率

C.洛倫茲力對隊"做正功

D."的運行時間大于*的運行時間

4.如圖所示，某兩相鄰勻強磁場區(qū)域以網(wǎng)，為分界線，磁感應(yīng)強度分別為臺、員，磁場

方向均垂直于紙面.有甲、乙兩個電性相同的粒子同時分別以速率“和口從邊界的a、c點垂

直于邊界射入磁場，經(jīng)過一段時間后甲、乙兩粒子恰好在6點相遇（不計重力及兩粒子間的相

互作用力），。和“分別位于所在圓的圓心，其中用=2發(fā)則（）

B2

A.B、、員的方向相反

B.為=2上

C.甲、乙兩粒子做勻速圓周運動的周期不同

D.若氐=民，則甲、乙兩粒子的比荷不同

5.用洛倫茲力演示儀可以觀察電子在磁場中的運動徑跡，如圖甲是洛倫茲力演示儀的

實物圖，圖乙是結(jié)構(gòu)示意圖.勵磁線圈通電后可以產(chǎn)生垂直紙面的勻強磁場，勵磁線圈中的

電流越大，產(chǎn)生的磁場越強.圖乙中電子經(jīng)電子槍中的加速電場加速后水平向左垂直磁感線

方向射入磁場.下列關(guān)于實驗現(xiàn)象的分析正確的是（）

勵磁線圈

?前后各一個）

玻璃泡

電子運

動徑跡

A.僅增大勵磁線圈中的電流，電子束徑跡的半徑變小

B.僅升高電子槍加速電場的電壓，電子束徑跡的半徑變小

C.僅升高電子槍加速電場的電壓，電子做圓周運動的周期將變小

I）.要使電子形成如圖乙中的運動徑跡，勵磁線圈中應(yīng)通以逆時針方向的電流

6.

如圖所示，以。為圓心的圓形區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁場邊界上

的4點有一粒子發(fā)射源，沿半徑方向發(fā)射出速率不同的同種粒子（重力不計），垂直進入磁

場，下列說法正確的是（）

A.速率越大的粒子在磁場中運動的時間越長

B.速率越小的粒子在磁場中運動的時間越長

C.速率越大的粒子在磁場中運動的角速度越大

D.速率越小的粒子在磁場中運動的角速度越大

二、多項選擇題

7.

XXBXX

XXXX

XXXX

O-—

XXXX

如圖所示，若粒子（不計重力）能在圖中所示的磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動，則可以判斷

（）

A.粒子在運動過程中機械能不變

B.若粒子帶正電，則粒子沿順時針方向運動

C.在其他量不變的情況下，粒子速度越大，運動周期越大

D.在其他量不變的情況下，粒子速度越大，做圓周運動的半徑越大

8.

如圖所示，截面為正方形的容器處在勻強磁場中，一束電子從孔a垂直磁場方向射入容

器中，其中一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，則下列敘述中正確的是（）

A.從兩孔射出的電子速率之比分:%=2:1

B.從兩孔射出的電子在容器中運動所用時間之比七:口=1:2

C.從兩孔射出的電子在容器中運動時的加速度大小之比&:a產(chǎn)@1

D.從兩孔射出的電子在容器中運動時的加速度大小之比a,:a4=2:1

三、非選擇題

9.

如圖所示，一個帶負電的粒子以速度y由坐標原點射入磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場中，

速度方向與x軸、y軸正方向均成45°角.已知該粒子帶電荷量為q,質(zhì)量為0，則該粒子通

過x軸和y軸的坐標分別是多少？

10.

xxxBx

V

xXXX

一個電子(甩荷量e,質(zhì)量加以速率/從X軸上某點垂直X軸進入上方勻強磁場區(qū)域,

如圖所示，已知上方勻強磁場的磁感應(yīng)強度為氏且大小為下方勻強磁場的磁感應(yīng)強度的看

那么

(1)電子運動一個周期所用的時間是多少？

(2)電子運動一個周期沿x軸上移動的距離是多少？

11.

一個重力不計的帶電粒子，電荷量為g,質(zhì)量為卬，從坐標為(0,4的a點平行于x軸

射入磁感應(yīng)強度為6的圓形勻強磁場區(qū)域，又從x軸上方點射出磁場，速度方向與x軸正方

向夾角為60。，如圖所示.試求：

(1)帶電粒子的速度大?。?/p>

(2)粒子由a點運動到。點的時間.

12.

如圖所示，在長方形區(qū)域465內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，48:比'=3:2.比荷相同

的兩個粒子a、6從切邊的中點6垂直磁場及磁場邊界進入磁場.已知粒子a從〃點射出磁

場，粒子b從8點射出磁場，sin37°=0.6,cos37°=0.8,粒子重力不計，求：

(1)粒子a、6進入磁場時的速率之比%:%.

(2)粒子a、6在磁場中運動的時間之比t.-.U

答案及解析

1.解析：質(zhì)子在勻強磁場中的運動形式有三種：當質(zhì)子的速度方向與磁場方向平行時，

質(zhì)子不受洛倫茲力，做勻速直線運動；當質(zhì)子的速度方向與磁場方向垂直時，質(zhì)子做勻速圓

周運動，洛倫茲力提供向心力：當質(zhì)子的速度方向與磁場方向有一定夾角(不垂直)時，質(zhì)子

做螺旋運動.綜上可知，本題應(yīng)選C.

答案：c

2.解析：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有qvB

Vmv

=喉可得△=益，從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，6減小，所以A增大.線速度、

角速度的關(guān)系為因為洛倫茲力不做功，故線速度/的大小不變，半徑A增大，所以

角速度減小，故B正確，A、C、D錯誤.

答案：B

my

3.解析：根據(jù)左手定則可知，"帶正電，M帶負電，A正確；因為而M的軌跡

半徑大于N的軌跡半徑，所以"的速率大于N的速率，B錯誤；洛倫茲力不做功，C錯誤；歷

和的運行時間都為t=g=*,D錯誤.

乙Dq

答案：A

4.解析：若粒子帶正電，則由左手定則可知兩磁場均垂直紙面向外，若粒子帶負電，

則由左手定則可知兩磁場均垂直紙面向里，故區(qū)、民方向相同，A錯誤；兩粒子運動半個圓周

OD

的時間相同，故周期相同，由線速度。=3火=——,得為：上=?:尼=2:1,匕=2上，B正確，

C錯誤；根據(jù)粒子做圓周運動的周期公式7=受可得，比荷幺=等，由于甲、乙兩粒子的周

qBmBT

期相同，那若夕=晟，則兩粒子的比荷相同，D錯誤.

答案：B

5.解析：電子在電子槍中加速，由動能定理有eU=^,電子在勻強磁場中做勻速圓

周運動，洛倫茲力提供向心力，有eBv產(chǎn)*,解得電子在磁場中做圓周運動的軌遜半徑r=力

子.保持勵磁線圈中電流不變，6不變，增大加速電壓，電子束運動徑跡的半徑增大；保

持加速電壓不變，增大勵磁線圈中電流，8增大，電子束運動徑跡的半徑減小，故A正確，B

錯誤.電子在磁場中做圓周運動的周期片安，與電子的速度無關(guān)，與加速電場的電壓大小

無關(guān)，c錯誤；要使電子形成題圖乙中的運動軌跡，玻璃泡內(nèi)磁場方向應(yīng)垂直紙面向里，而要

形成垂直紙面向里的磁場，由安培安則知，勵磁線圈中應(yīng)通以順時針方向的電流，D錯誤.

答案：A

6.解析:

4

A錯，B對：粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力作向心力，則有的一耳，解得粒子

mv

做圓周運動的半徑斤=左，設(shè)磁場圓形區(qū)域半徑為r,如圖所示，粒子在磁場中運動的偏轉(zhuǎn)角

Bq

為20,由幾何關(guān)系得，tan〃=%所以r越大，則月越大，則tan。越小，故。也越小,

而周期T="微，即不同速率的粒子在磁場中做圓周運動的周期相同，則粒子在磁場中運動的

qB

偏轉(zhuǎn)角越大，運動時間越長，所以速率越大的粒子在磁場中運動的偏轉(zhuǎn)角越小，運動的時間

越短.

C、D錯：粒子在磁場中運動的角速度。=9=踐，所以不同速率的粒子在磁場中運動的

K冊

角速度相等.

答案：B

7.解析：粒子在運動過程中洛倫茲力不做功，故機械能不變，A正確；如粒子帶正電，

由左手定則判斷粒子做逆時針運動，B錯誤；粒子運動的周期7=?，可見周期與粒子的速

度無關(guān)，即在其他量不變的情況下，速度越大，周期不變，C錯誤；粒子運動的圓周半徑r=

mv

次可見圓周運動的半徑與速度成正比，故在其他量不變的情況下，粒子速度越大，圓周運

動半徑越大，D正確.

答案：AD

8.解析：R尸吟,見=”，因此凡=2必，所以vc:K/=2:1,故A正確；7=）x2^

eBCD44eB

nm112nzz/兀勿,,一qvBavM

=77《，td=-T=-X——,所以心：3=1:2,故B正確；加速度之比&:a=c:---=

22eBqBmm

vc\Vd=2:1,故C錯誤，D正確.

答案：ABD

9.解析：由題知粒子帶負電，根據(jù)左手定則可判斷出帶電粒子將沿順時針方向運動，

軌跡如圖所示.由0妨=若得/?=氏因射入時速度方向與x軸的正方向成45°角，由幾何

關(guān)系可知，帶電粒子通過x軸時，轉(zhuǎn)過了90°角，此時的橫坐標為空同理可知，

vqb

粒子經(jīng)過y軸時，轉(zhuǎn)過了270。，此時縱坐標為尸一蛆〃=—"空

vQD

答案:（粵。）（。，書

10.解析：（1）電子在磁場中做勻速圓周運動，畫出軌跡如圖所示:

XXXX

fxXB

XxX

X

2B

V2

由洛倫茲力提供向心力,有evB=%

,0mv

得仁前

,2五兄2冗加

因為片下得

可見電子在x軸上方磁場運動半周的時間為九

2Mm

T、=F

在下方磁場運動半周的時間為友=品，V

所以電子運動一個周期經(jīng)歷的時間是—篝

mv

⑵由軌跡可知電子在X軸上方磁場的運動半徑為吊=商

mv

在下方磁場的運動半徑為人西

Q

所以電子運動一個周期沿X軸移動的距離x=2(用+向=皆

答案：⑴鬻⑵警

11.解析:

R-L

(1)設(shè)粒子在磁場中做圓周運動的半徑為凡其運動的軌跡如圖所示，由幾何知識有?

R

=cos60°=；,即R=2L

由洛倫茲力提供向心力有qvB=iir^

解得y=四.

m

⑵粒子在磁場中的運動周期7=平震

設(shè)粒子由a運動到6的時間為t,由幾何關(guān)系可得a6弧所對的圓心角為。=60°,則t

0

T

360°

解得F

答公八案：⑴,八2盤qBL■⑵..麗nm

12.解析：

2

(1)由洛倫茲力提供向心力得qvB=n^

解得公笠

qB

則比荷相同的兩個粒子運動軌跡的半徑與速率成正比，如答圖所示，設(shè)48=3￡,BC=2L,

3

則尼=7

Q25

由幾何關(guān)系有(此一?)2+(2/尸=就解得Rh=-^L

則上=[=9:25.

VbKb

(2)由7=安知，比荷相同的兩個粒子在磁場中的運動周期相等，由答圖可知，粒子a

qB

運動軌跡所對的圓心角為180°,設(shè)粒子。運動軌跡所對的圓心角為。，根據(jù)正弦定理有

sin0sin90°

2L=-25~~

—/

12

24

可得sin=2sin37°Xcos37°,即8=74°

1.80。74.°

所以t8:.公八。T\o—T-90:37.

360360

答案：(1)9:25(2)90:37

5.質(zhì)譜儀與回旋加速器

一、單項選擇題

1.

質(zhì)譜儀是測帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器，它的工作原理是帶電粒子（不計重

力）經(jīng)同一電場加速后垂直進入同一勻強磁場做圓周運動，然后利用相關(guān)規(guī)律計算出帶電粒子

的質(zhì)量.其工作原理如圖所示，虛線為某粒子的運動軌跡，由圖可知（）

A.此粒子帶負電

B.下極板S比上極板S電勢高

C.若只增大加速電壓〃，則半徑r變大

D.若只增大入射粒子的質(zhì)量，則半徑r變小

2.

如圖所示，a、6是一對水平放置的平行金屬板，板間存在著豎直向下的勻強電場.一個

不計重力的帶電粒子從兩板左側(cè)中間位置以初速度的沿平行于金屬板的方向進入場區(qū)，帶電

粒子進入場區(qū)后將向上偏轉(zhuǎn)，并恰好從a板的右邊緣處飛出；若撤去電場，在兩金屬板間加

垂直于紙面向里的勻強磁場，則相同的帶電粒子從同一位置以相同的速度進入場區(qū)后將向下

偏轉(zhuǎn)，并恰好從b板的右邊緣處飛出.現(xiàn)上述的電場和磁場同時存在于兩金屬板之間，仍讓

相同的帶電粒子從同一位置以相同的速度進入場區(qū)，則下列判斷中正確的是（）

A.帶電粒子將做勻速直線運動

B.帶電粒子將偏向a板一方做曲線運動

C.帶電粒子將偏向6板一方做曲線運動

D.無法確定帶電粒子做哪種運動

二、多項選擇題

3.

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖，離子源

S產(chǎn)生的各種不同正離子束（初速度可看作零），經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到

達記錄它的照相底片尸上，設(shè)離子在尸上的位置到進入磁場處的距離為X,可以判斷（）

A.若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大

B.若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小

C.只要x相同，則離子的比荷一定相同

D.只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同

4.如圖所示，回旋加速器〃形盒的半徑為凡所加磁場的磁感應(yīng)強度為8,用來加速質(zhì)

量為外電荷量為g的質(zhì)子（；H）,質(zhì)子從下盒的質(zhì)子源由靜止出發(fā)，回旋加速后，由4孔射出，

則下列說法正確的是（）

A.回旋加速器加速完質(zhì)子在不改變所加交變電壓和磁場情況下，不可以直接對氯核CHe）

進行加速

B.只增大交變電壓〃，則質(zhì)子在加速器中獲得的最大能量將變大

C.回旋加速器所加交變電壓的頻率為0

D.加速器可以對質(zhì)子進行無限加速

三、非選擇題

.V

5.如圖所示，在平面直角坐標系x如內(nèi)，第II、III象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強電

場，第I、IV象限內(nèi)存在半徑為/的圓形勻強磁場，磁