物理必修三洛伦兹力试题及答案展示

物理必修三洛伦兹力试题及答案展示

一、单选题（每题2分，共20分）

1.一电子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，受到的洛伦兹力大小为（）（2分）A.evBB.ev/BC.evB²D.ev²B【答案】A【解析】洛伦兹力大小F=evB，方向由右手定则判断（电子用左手定则）

2.下列哪个粒子在匀强磁场中运动时，可能不受洛伦兹力作用？（）（2分）A.电子B.正离子C.静止的质子D.以速度v垂直进入的α粒子【答案】C【解析】静止粒子速度v=0，洛伦兹力F=evB=

03.一带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r与下列哪个因素成正比？（）（2分）A.速度vB.磁感应强度BC.电荷量qD.质量m【答案】A【解析】r=mvsinθ/qB，匀速圆周运动sinθ=1，r∝v

4.洛伦兹力对带电粒子做功情况是（）（2分）A.总是做正功B.总是做负功C.做功为零D.可正可负【答案】C【解析】洛伦兹力方向始终垂直速度方向，做功W=Flcos90°=

05.以下哪个物理量不是洛伦兹力的特性？（）（2分）A.垂直于速度方向B.改变粒子动能C.只改变粒子速度方向D.是保守力【答案】D【解析】洛伦兹力不做功，不改变动能，非保守力

6.质量为m、电荷量为q的粒子以速度v斜向上进入磁感应强度为B的匀强磁场，速度与磁场方向夹角为θ，受到的洛伦兹力大小为（）（2分）A.qvBB.qvBsinθC.qvBcosθD.qvBtanθ【答案】B【解析】F=evBsinθ，θ为速度与磁场夹角

7.一质子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期T与下列哪个因素有关？（）（2分）A.速度vB.磁感应强度BC.质子电荷量eD.质子质量m【答案】B、D【解析】T=2πm/qB，周期与B、m成正比

8.下列哪个现象利用了洛伦兹力原理？（）（2分）A.电视显像管B.磁悬浮列车C.发电机D.以上都是【答案】D【解析】三者均利用洛伦兹力实现电子偏转或悬浮

9.一电子以速度v在纸面内垂直进入边长为L的正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，电子穿出磁场时偏移距离为（）（2分）A.L/2B.LC.L√2D.2L【答案】B【解析】做圆周运动1/4周期，偏移等于直径L

10.洛伦兹力在技术上的应用不包括（）（2分）A.磁记录B.回旋加速器C.电磁炮D.静电除尘【答案】D【解析】静电除尘利用静电力，其他均利用洛伦兹力

二、多选题（每题4分，共20分）

1.关于带电粒子在磁场中运动，下列说法正确的有（）（4分）A.速度越大，半径越大B.电荷量越大，半径越小C.磁场越强，半径越小D.质量越大，半径越大【答案】A、C、D【解析】r=mvsinθ/qB，v大、B大、m大则r小

2.以下哪些粒子在相同速度v垂直进入相同磁场B时，受到的洛伦兹力大小相同？（）（4分）A.质子B.α粒子C.电子D.中子【答案】A、B【解析】F=evB，中子无电荷，电子电荷量e，α粒子电荷量2e

3.洛伦兹力对带电粒子做功特点包括（）（4分）A.改变粒子动能B.做功为零C.改变粒子速度方向D.可能做正功【答案】B、C【解析】洛伦兹力不做功，不改变动能，只改变速度方向

4.以下哪些物理量与洛伦兹力有关？（）（4分）A.磁感应强度BB.电荷量qC.速度vD.质量m【答案】A、B、C【解析】F=evB，与B、q、v有关，与m无关

5.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，以下说法正确的有（）（4分）A.周期与速度无关B.半径与速度成正比C.角速度与磁感应强度成正比D.动能保持不变【答案】A、B、D【解析】周期T=2πm/qB与v无关，r∝v，动能Ek=1/2mv²不变

三、填空题（每题4分，共16分）

1.一电子以速度v=3×10⁶m/s垂直进入磁感应强度B=

0.1T的匀强磁场中，受到的洛伦兹力大小为______N（4分）【答案】

4.8×10⁻¹⁴【解析】F=evB=

1.6×10⁻¹⁹×3×10⁶×

0.1=

4.8×10⁻¹⁴N

2.一质子以速度v=2×10⁷m/s与磁场方向成30°角进入B=

0.2T的匀强磁场，受到的洛伦兹力大小为______N（4分）【答案】

3.2×10⁻¹⁶【解析】F=evBsin30°=

1.6×10⁻¹⁹×2×10⁷×

0.2×

0.5=

3.2×10⁻¹⁶N

3.一电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做半径为r的匀速圆周运动，其周期T=______s（4分）【答案】2πrm/eB【解析】T=2πm/eB

4.一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其动能Ek=

1.6×10⁻¹⁸J，粒子质量m=

1.67×10⁻²⁷kg，电荷量q=

1.6×10⁻¹⁹C，则磁感应强度B=______T（4分）【答案】

0.1【解析】v=√2Ek/m=√2×

1.6×10⁻¹⁸/

1.67×10⁻²⁷=8×10⁶m/s，B=mqv/r=mqv/√2mEk=

1.67×10⁻²⁷×

1.6×10⁻¹⁹×8×10⁶/

1.6×10⁻¹⁸≈

0.1T

四、判断题（每题2分，共10分）

1.洛伦兹力对带电粒子做功可能为正（）（2分）【答案】（×）【解析】洛伦兹力方向始终垂直速度方向，做功W=Flcos90°=

02.电子在磁场中运动时，洛伦兹力方向一定与电子运动方向垂直（）（2分）【答案】（√）【解析】F=evB，洛伦兹力方向垂直于v和B确定的平面

3.任何带电粒子在磁场中运动时，都会受到洛伦兹力作用（）（2分）【答案】（×）【解析】静止粒子或速度平行于磁场方向的粒子不受洛伦兹力

4.洛伦兹力可以改变带电粒子的动能（）（2分）【答案】（×）【解析】洛伦兹力不做功，不改变动能，只改变速度方向

5.回旋加速器是利用洛伦兹力使带电粒子获得高能量的装置（）（2分）【答案】（√）【解析】回旋加速器利用洛伦兹力使粒子做圆周运动，电场加速提高能量

五、简答题（每题5分，共15分）

1.简述洛伦兹力的特点及其应用（5分）【答案】特点

（1）方向垂直于速度方向和磁场方向（电子用左手定则判断）；

（2）大小F=evBsinθ，θ为速度与磁场夹角；

（3）不做功，不改变动能；

（4）改变速度方向，使粒子做匀速圆周运动或螺旋运动应用

（1）电视显像管电子束偏转；

（2）回旋加速器获得高能粒子；

（3）磁悬浮列车利用磁场悬浮和驱动

2.解释为什么电子在磁场中做匀速圆周运动时，周期与速度无关（5分）【答案】周期公式T=2πm/qB，其中m为粒子质量，q为电荷量，B为磁感应强度，与速度v无关解析洛伦兹力提供向心力evB=mv²/r，得半径r=mvsinθ/qB，周期T=2πr/v=2πm/qB，可见周期只与m、q、B有关，与v无关

3.如何判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力方向？（5分）【答案】

（1）电子用左手定则，伸开左手，使磁感线穿过手心，四指指向速度方向，拇指所指方向为洛伦兹力方向；

（2）正离子用右手定则，伸开右手，使磁感线穿过手心，四指指向速度方向，拇指所指方向为洛伦兹力方向；

（3）具体判断步骤

①确定速度方向v；

②确定磁场方向B；

③判断v与B的夹角θ；

④若θ=0或180°，不受洛伦兹力；

⑤若θ≠0或180°，用对应定则判断力F方向

六、分析题（每题10分，共20分）

1.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子以速度v进入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，速度方向与磁场方向成θ角求粒子受到的洛伦兹力大小和方向，以及做曲线运动的半径（10分）【答案】

（1）洛伦兹力大小F=evBsinθ，其中θ为速度v与磁场B的夹角

（2）洛伦兹力方向用电子的左手定则（正离子用右手定则）伸开左手，使磁感线穿过手心，四指指向速度方向v，拇指所指方向为洛伦兹力方向F

（3）做曲线运动的半径洛伦兹力提供向心力evBsinθ=mv²/r，得半径r=mvsinθ/qB

2.一个电子以速度v=5×10⁷m/s与磁场方向成45°角进入B=

0.2T的匀强磁场中求电子受到的洛伦兹力大小、方向以及做螺旋运动的半径和螺距（10分）【答案】

（1）洛伦兹力大小F=evBsinθ=

1.6×10⁻¹⁹×5×10⁷×

0.2×sin45°=

5.6×10⁻¹³N

（2）洛伦兹力方向用电子的左手定则伸开左手，使磁感线穿过手心，四指指向速度方向v，拇指所指方向为洛伦兹力方向F，垂直于v和B确定的平面

（3）做螺旋运动的半径洛伦兹力提供向心力evBsinθ=mv⊥²/r，其中v⊥=vsinθ=5×10⁷×sin45°≈

3.54×10⁷m/s，得半径r=mvsinθ/qB≈

9.1×10⁻²m

（4）螺距平行于磁场方向的速度分量v//=vcosθ≈

3.54×10⁷m/s，螺距h=Tv//=2πm/qB×v//≈

1.14×10⁻²m

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.一个电子以速度v=4×10⁷m/s垂直进入一个边长为L=

0.1m的正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=

0.1T求电子穿出磁场时偏移的距离，以及穿出磁场所需的时间（25分）【答案】

（1）电子穿出磁场时偏移的距离电子做匀速圆周运动，半径r=mvsinθ/qB=mv/qB，进入磁场时做圆周运动1/4周期，偏移距离s=2r=2mv/qB，代入数据s=2×

9.1×10⁻³

1.6×10⁻¹⁹×4×10⁷/

0.1≈

9.1×10⁻²m≈

0.091m

（2）穿出磁场所需的时间周期T=2πm/qB≈

1.57×10⁻⁸s，1/4周期时间t=T/4≈

3.93×10⁻⁹s

2.设计一个回旋加速器，使质子获得能量为Ek=

1.6×10⁶eV，已知质子质量m=

1.67×10⁻²⁷kg，电荷量q=

1.6×10⁻¹⁹C，加速器磁感应强度B=

0.5T求质子在加速器中做圆周运动的半径和最大速度（25分）【答案】

（1）质子在加速器中做圆周运动的半径质子动能Ek=1/2mv²，最大动能Ek_max=

1.6×10⁶eV×

1.6×10⁻¹⁹J/eV=

2.56×10⁻¹³J，最大速度v_max=√2Ek_max/m=√2×

2.56×10⁻¹³/

1.67×10⁻²⁷≈

5.8×10⁷m/s，最大半径r=mvsinθ/qB≈

0.11m

（2）质子在加速器中做圆周运动的半径和速度回旋加速器中，周期T=2πm/qB≈

2.81×10⁻⁸s，速度v=nqBL/2πm≈

5.8×10⁷m/s，半径r=mvsinθ/qB≈

0.11m---标准答案

一、单选题

1.A

2.C

3.A

4.C

5.D

6.B

7.B、D

8.D

9.B

10.D

二、多选题

1.A、C、D

2.A、B

3.B、C

4.A、B、C

5.A、B、D

三、填空题

1.

4.8×10⁻¹⁴

2.

3.2×10⁻¹⁶

3.2πrm/eB

4.

0.1

四、判断题

1.（×）

2.（√）

3.（×）

4.（×）

5.（√）

五、简答题

1.特点方向垂直速度与磁场方向；大小F=evBsinθ；不做功；改变速度方向应用电视显像管、回旋加速器、磁悬浮列车

2.周期公式T=2πm/qB，与v无关

3.电子用左手定则，正离子用右手定则，判断速度与磁场夹角θ，用对应定则判断力方向

六、分析题

1.洛伦兹力大小F=evBsinθ，方向用左手定则判断；半径r=mvsinθ/qB

2.洛伦兹力大小F=evBsinθ，方向用左手定则判断；半径r=mvsinθ/qB；螺距h=Tv//=2πm/qB×v//

七、综合应用题

1.偏移距离s≈

0.091m；时间t≈

3.93×10⁻⁹s

2.半径r≈

0.11m；最大速度v_max≈

5.8×10⁷m/s。