2025年高考物理一轮总复习考点培优训练 (57).docVIP

提能训练练案[57]

基础巩固练

题组一洛伦兹力的特点及应用

1．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示，一个带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()

A．向上 B．向下

C．向左 D．向右

[答案]B

[解析]在O点处，各导线中电流产生的磁场的磁感应强度叠加，d、b导线中电流在O点产生的磁场抵消，a、c导线中电流在O点产生的磁场合矢量方向向左。带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，由左手定则可判断出它所受洛伦兹力的方向向下，B正确。

2．(多选)如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管，在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从管口处飞出，则()

A．小球带负电

B．小球运动的轨迹是一条抛物线

C．洛伦兹力对小球做正功

D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大

[答案]BD

[解析]小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口的洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电，故A错误；由题知试管向右匀速运动，则小球在水平向右方向上做匀速运动，设试管运动速度为v1，小球沿试管方向受到的洛伦兹力F1＝qv1B，q、v1、B均不变，F1不变，则小球沿试管方向做匀加速直线运动，与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线，故B正确；洛伦兹力总是与速度方向垂直，不做功，故C错误；设小球沿试管方向的分速度大小为v2，则小球受到垂直试管向左的洛伦兹力F2＝qv2B，v2增大，则F2增大，而拉力F＝F2，则F逐渐增大，故D正确。

题组二带电粒子在匀强磁场中的运动

3.(2025·河南开封高三联考)如图所示，虚线框MNQP内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c三个带电粒子，它们在纸面内从PQ边的中点垂直于PQ边射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则()

A．粒子a带负电，粒子b、c带正电

B．若三个粒子比荷相同，则粒子c在磁场中的加速度最大

C．若三个粒子入射的速度相同，则粒子c在磁场中的加速度最大

D．若三个粒子入射的动量相同，则粒子b的带电荷量最大

[答案]C

[解析]由左手定则可知a带正电，b、c带负电，由图可知RbRaRc，由粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力有qvB＝meq\f(v2,R)＝ma，解得R＝eq\f(mv,qB)，a＝eq\f(qvB,m)，若三个粒子比荷相同，则粒子c在磁场中的运动速度最小，加速度最小，故A、B错误；若三个粒子入射的速度相同，则粒子c的比荷最大，粒子c在磁场中的加速度最大，故C正确；若三个粒子入射的动量相同，则粒子c的带电荷量最大，故D错误。

4.(2022·北京卷)正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是()

A．磁场方向垂直于纸面向里

B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大

C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大

D．轨迹3对应的粒子是正电子

[答案]A

[解析]根据题图可知，轨迹1和3对应的粒子转动方向一致，则轨迹1和3对应的粒子为电子，轨迹2对应的粒子为正电子，电子带负电荷且顺时针转动，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；粒子在云室中运动，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知qvB＝meq\f(v2,r)，解得粒子运动的半径为r＝eq\f(mv,qB)，根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。

5.(多选)如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中有垂直于纸面向外的匀强磁场。一带电粒子从图中A点以水平速度v0垂直磁场射入，速度的方向与过圆心及A点的直线成60°角，当该带电粒子离开磁场时，速度方向刚好改变了120°角，下列说法正确的是()

A．该粒子带正电

B．该粒子带负电

C．该粒子在磁场中运动的半径为r＝eq\f(2\r(3),3)R

D．该粒子在磁场中运动的时间为t＝eq\f(4\r(3)πR,9v0)

[答案]ACD

[解析]根据带电粒子的偏转方向，由左手定则可知，该粒子带正电，A正确，B错误；粒子的运动轨迹如图所示，根据几何关系，粒子做圆周运动的半径为r＝eq\f(R,sin60°)＝eq\f(2\r(3),3)R，C正确；粒子在磁场中运动的周期为T＝eq\f