2025年高中物理人教版选择性必修第二册（磁场对运动电荷的作用力）同步训练
一、单选题
1．如图所示，下列图中分别标出了磁场B的方向、带电粒子的电性及速度v方向、电荷所受洛仑兹力F的方向，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．匀强磁场中一个运动的带电粒子，受到洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子的电性和运动方向可能是（ ）
A．粒子带负电，向下运动 B．粒子带正电，向左运动
C．粒子带负电，向上运动 D．粒子带正电，向右运动
3．电视显像管发射电子，在加速电场中被加速后进入偏转磁场，在偏转磁场的作用下，电子束在荧光屏上扫描。电子束从最上一行到最下一行扫描一遍，叫作一场，电视机中每秒要进行50场扫描，加上人眼的“视觉暂留效应”，所以我们感到整个荧光屏都在发光。不加磁场时电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点。为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是下列选项中的（ ）
A． B．
C． D．
4．带电粒子进入磁场时速度的方向和磁感应强度的方向如图所示，则带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里的是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，在正方体的四条沿轴方向的棱上，分别固定四根通有等大电流的等长导线。正方体的中心点P处有不断沿各个方向喷射带正电粒子的粒子源，关于粒子刚被喷出时所受到的洛伦兹力方向，下列说法中正确的是（ ）
A．初速度方向沿x轴正方向，其所受的洛伦兹力方向沿z轴正方向
B．初速度方向沿x轴正方向，其所受的洛伦兹力方向沿y轴正方向
C．初速度方向沿y轴正方向，其所受的洛伦兹力方向沿z轴负方向
D．初速度方向沿y轴正方向，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向
6．如图所示，通电导线所受安培力或运动电荷所受洛伦兹力正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．在下列四幅图中，能正确标明通电直导线、运动电荷所受安培力F、洛伦兹力F的方向的是（ ）
A． B． C． D．
8．为了检验某种物质射线的电性，把该物质放在带有小孔的铅盒中，在小孔的上方加有方向如图所示的磁场，结果发现射线分开为a、b、c三束，下列判断正确的是（ ）
A．a束粒子带负电 B．b束粒子带正电
C．c束粒子带负电 D．c束粒子不带电
9．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场。粒子的一段径迹如图所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小（带电荷量不变）。从图中情况可以确定（ ）
A．粒子从到运动，带正电 B．粒子从到运动，带正电
C．粒子从到运动，带负电 D．粒子从到运动，带负电
10．如图，在电子射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则电子束将会（ ）
A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转
11．武汉的病毒研究所有我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型.废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．带电离子所受洛伦兹力方向水平向左
B．M点的电势低于N点的电势
C．废液的流量与M、N两点间电压成反比
D．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速
12．如图所示，空间有范围足够大的匀强磁场，一个带正电的小圆环套在一根竖直固定且足够长的绝缘细杆上。现使圆环以一定的初速度向上运动，经一段时间后圆环回到起始位置，已知杆与环间的动摩擦因数保持不变，圆环所带电荷量保持不变，空气阻力不计，对于圆环从开始运动到回到起始位置的过程，下面关于圆环的速度v、加速度a随时间t变化的图像、重力势能EP、机械能E随圆环离开出发点的高度h变化的图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是（ ）
A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动
B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动
C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动
D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动
14．如图所示，在倾角为的斜面顶端固定一摆长为L的单摆，单摆在斜面上做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度为v，则以下判断正确的是（ ）
A．单摆在斜面上摆动的周期为
B．摆球经过平衡位置时受到的回复力大小为
C．若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，则单摆的振动周期将减小
D．若小球带正电，并加一垂直斜面向下的匀强磁场，则单摆的振动周期将发生变化
15．下列说法中正确的是（ ）
A．带电粒子在匀强磁场中运动，只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与带电粒子速度方向垂直，磁场方向一定与带电粒子运动方向垂直
D．带电粒子在只受到洛伦兹力作用下，运动的动能、速度均不变
16．如图所示，a、b两个长方体物块叠放在粗糙水平地面上，物块a带正电，物块b不带电且为绝缘体，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉物块b，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速的过程中，物块a、b间的摩擦力（ ）
A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大
17．宇宙的射线中含有大量带正、负电荷的粒子，若在赤道的上空，一束宇宙射线垂直射向地球表面，则这些粒子在进入地球周围的空间时，下列说法正确的是（ ）
A．带正电的粒子将向南偏 B．带负电的粒子将向北偏
C．带正电的粒子将向东偏 D．带负电的粒子将向东偏
二、多选题
18．关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是（ ）
A．安培力是指磁场对运动电荷的作用 B．安培力是指磁场对通电导线的作用
C．洛伦兹力是指磁场对运动电荷的作用 D．安培力是洛伦兹力的宏观表现
19．关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是（ ）
A．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用，安培力是磁场对通电导线的作用
B．洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向有关，安培力的方向与电流的方向有关
C．两种力的方向均可用左手定则判断
D．洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，因此安培力也不做功
20．如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场的方向水平向里，一带电油滴P在该复合场中恰好处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A．P带正电
B．P带负电
C．若仅撤去磁场，P可能做匀加速直线运动
D．若仅撤去磁场，P仍处于静止状态
21．如图所示，导线中带电粒子的定向运动形成了电流。电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。下面的分析正确的是（ ）
A．洛伦兹力和安培力是性质相同的两种力
B．洛伦兹力的方向、粒子运动方向和磁场方向不一定相互垂直
C．粒子在只受到洛伦兹力作用时动能会减少
D．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷无关
22．在倾角的光滑导轨的上端接有一个电动势、内阻的电源，导轨间距，将一个质量、有效电阻的金属棒水平放置在导轨上。若导轨所在空间加一匀强磁场，闭合开关后，金属棒刚好静止在导轨上，如图所示，（g取）则（ ）
A．通过金属棒的电流大小为
B．空间所加磁场磁感应强度的最小值为
C．若磁感应强度方向竖直向下，则其大小为
D．若磁感应强度方向水平，金属棒不可能静止
三、解答题
23．如下图所示是阴极射线管的示意图。接通电源后，阴极射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，可以通过怎样的方式实现？
24．如图甲所示，一段横截面积为S的直导线，单位体积内有n个自由电子，自由电子电荷量为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。
（1）请根据电流的公式，推导电流微观表达式。
（2）如图乙所示，将该直导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为，导线内自由电子所受洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
25．如图所示，是一横截面边长为a的正方形的金属导体。匀强磁场B沿x轴正方向。设自由电子定向移动速度为v。
（1）金属导体上、下两个侧面，哪个侧面的电势较高？
（2）导体上、下两个侧面的电势差是多大？
26．观察图片回答下列问题：
（1）带电粒子在磁场中运动时，受到洛伦兹力的作用，运动方向会变化吗？
（2）显像管电视机中就应用了电子束磁偏转的原理。如图所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转线圈的磁场应沿什么方向？
（3）要使电子束打在B点，磁场应沿什么方向？
（4）要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？
27．根据图像回答下列问题：
（1）我们知道，带电粒子的定向移动形成了电流。那么，磁场对运动电荷有作用力吗？
（2）如图所示，抽成真空的玻璃管左右两个电极分别连接到高压电源两极时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，荧光板可显示出电子的径迹。对比甲、乙两图实验结果，可得出什么结论？
（3）运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，这种力与安培力有什么关系？
（4）根据（3）的结论，试总结出判断洛伦兹力方向的方法，并用图乙实验结果检验。
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《2025年高中物理人教版选择性必修第二册（磁场对运动电荷的作用力）同步训练》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A B D D C B C D A
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 B D C C B A C BCD ABC BD
题号 21 22
答案 AB BC
1．B
【详解】A．粒子带负电，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，A错误；
B．粒子带正电，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，B正确；
C．粒子速度方向与磁场方向平行，粒子所受洛伦兹力为0，C错误；
D．粒子速度方向与磁场方向平行，粒子所受洛伦兹力为0，D错误。
故选B。
2．A
【详解】根据左手定则可知，如果粒子带负电，则该粒子应向下运动；如果粒子带正电，则该粒子应向上运动。故A正确、BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】CD．由题意知，要想得到以M为中点的亮线PQ，则电子束既要向上偏转，又要向下偏转，所以磁场的磁感应强度B随时间t变化时，应有方向改变，故CD错误；
AB．要想得到以M为中点的亮线PQ，电子束的偏转量应该不同，因此磁场的磁感应强度B要有大小的变化，若磁感应强度大小一定，则电子束受到的洛伦兹力大小相同，偏转量也相同，向同一方向偏转的电子都打到同一点，不能得到连续的亮线，故A错误，B正确。
故选B。
4．D
【详解】根据左手定则可以判断，A中的负电荷所受的洛伦兹力方向向下；B中的负电荷所受的洛伦兹力方向向上；C中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外；D中的正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里。
故选D。
5．D
【详解】根据图像四根长导线电流方向，结合右手螺旋定则可知，四根长导线电流在P处产生的合磁场方向沿z轴正方向。
AB．正电粒子初速度方向沿x轴正方向时，根据左手定则可知，其所受的洛伦兹力方向沿y轴负方向，故AB错误；
CD．正电粒子初速度方向沿y轴正方向时，根据左手定则可知，其所受的洛伦兹力方向沿x轴正方向，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】A．根据左手定则，伸开左手，使大拇指与其它四指垂直且在一个平面内，让磁感线穿过掌心，四指所指方向为电流方向，大拇指所指方向就是安培力的方向，可知该图中通电导线所受安培力方向竖直向下，故A错误；
B．图中电流和磁场的方向平行，导线所受安培力为零，故B错误；
C．根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过掌心，四指所指方向与正电荷运动的方向相同，则和四指垂直的大拇指的方向为洛伦兹力的方向，则可知图中运动电荷所受洛伦兹力方向竖直向下，故C正确；
D．根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过掌心，四指所指方向与负电荷运动的方向相反，则和四指垂直的大拇指的方向为洛伦兹力的方向，则可知图中运动电荷所受洛伦兹力方向竖直向下，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．由左手定则判断图示安培力的方向竖直向下，故A错误；
B．由左手定则判断图示洛仑兹力的方向竖直向上，故B正确；
C．由左手定则判断图示洛仑兹的方向水平向左，故C错误；
D．由左手定则判断图示安培力的方向垂直纸面向外，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】A．a束粒子在磁场中运动时发生偏转，根据左手定则可以判断，a束粒子带正电，A错误；
B．b束粒子在磁场中运动时不发生偏转，b束粒子不带电，B错误；
CD．c束粒子在磁场中运动时发生偏转，根据左手定则可以判断，c束粒子带负电，C正确，D错误。
故选C。
9．D
【详解】根据洛伦兹充当向心力有
可得
根据题意，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小（带电荷量不变），则可知粒子的轨道半径逐渐减小，因此粒子从运动到，结合根据左手定则可知，粒子带负电。
故选D。
10．A
【详解】根据安培定则可知，通电长直导线在阴极射线管处的磁场方向垂直纸面向外，由图可知电子束运动方向由左向右，根据左手定则可知电子束受到的洛伦兹力方向向上，所以向上偏转，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】AB．根据左手定则可知正粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，负粒子所受洛伦兹力方向竖直向上，所以M点的电势低于N点的电势。故A错误，B正确；
CD．当M、N两点间电压U稳定时，根据平衡条件有
根据匀强电场中电势差与场强的关系有
由题意可知
联立解得
可知废液的流量与、两点间电压成正比，通过流量的表达式可知，污水流量计不可以用于测量不带电的液体的流速，故CD错误。
故选B。
12．D
【详解】AB．上升阶段，对圆环根据牛顿第二定律有
其中有
联立解得
故圆环在上升阶段做加速度逐渐减小的减速运动；在最高点时，圆环速度为零，此时加速度为
下降阶段，对圆环根据牛顿第二定律有
联立解得
可知下降阶段，圆环做加速度逐渐减小的加速运动，上升和下降时速度方向相反，加速度方向相同，AB错误；
C．以初位置为零重力势能面，可知圆环的重力势能为
可知图像为过原点的倾斜直线，C错误；
D．圆环运动过程中克服摩擦阻力做的功等于机械能的减少量，在上升阶段有
随着速度的减小，圆环受到的摩擦力逐渐减小，故图线的斜率在减小；下降阶段随着速度的增大，圆环受到的摩擦力逐渐增大，故图线的斜率在增大；由于受到摩擦力做负功，故回到初始位置时机械能小于开始时的机械能，D正确。
故选D。
13．C
【详解】电子的速度方向与螺线管轴线处的磁感应强度方向平行，故
F洛=0
则电子做匀速直线运动，故选C。
14．C
【详解】A．单摆在斜面上做小角度摆动时，等效重力加速度为
所以单摆在斜面上摆动的周期为
故A错误；
B．回复力大小与偏离平衡位置位移大小成正比，故摆球经过平衡位置时受到的回复力大小为0，故B错误；
C．若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，单摆在平衡位置时，等效重力加速度为
所以单摆在斜面上摆动的周期为
所以单摆的振动周期将减小，故C正确；
D．若小球带正电，并加一垂直斜面向下的匀强磁场，则小球摆动过程中洛伦兹力始终垂直速度，不产生回复力的效果，故周期不变，故D错误。
故选C。
15．B
【详解】A．因为洛伦兹力的大小不但与带电粒子的速度大小有关，还与粒子速度的方向有关，如当粒子速度方向与磁场方向垂直时
当粒子速度方向与磁场方向平行时
又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，故错误；
B．因为改为且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由
知力的大小也不变，故B正确；
C．带电粒子进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，但洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，故C错误；
D．因为洛伦兹力总与带电粒子的速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可以改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，故D错误。
故选B。
16．A
【详解】由于无相对滑动，考虑对整体受力分析，a将受到向下的洛伦兹力的作用，使得加速过程中地面对b的支持力逐渐增大，则系统所受的摩擦力将逐渐增大。根据牛顿第二定律
可知加速度将逐渐减小，接下来隔离a列牛顿第二定律
可知物块a、b间的摩擦力逐渐减小，A正确。
故选A。
17．C
【详解】因赤道上空的磁感线平行地面从南指向北，根据左手定则可知，带正电的粒子受洛伦兹力方向向东，则粒子将向东偏；同理带负电的粒子向西偏转。
故选C。
18．BCD
【详解】A.安培力是磁场对通电导线的作用，故A错误，B正确；
C.洛伦兹力指磁场对运动电荷的作用，故C正确；
D.安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观体现，故D正确。
故选BCD。
19．ABC
【详解】A．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用，安培力是磁场对通电导线的作用，故A正确；
B．洛伦兹力是运动的电荷在磁场中的受力，洛伦兹力的方向与带电粒子正负、运动方向、磁场方向有关，安培力是通电导线在磁场中的受力，安培力的方向与磁场方向、电流的方向有关，故B正确；
C．通电导线在磁场中受到力为安培力，而运动电荷在磁场中受到力为洛伦兹力．它们均属于磁场力，所以方向都由左手定则来确定，故C正确；
D．洛伦兹力的方向与电荷的运动方向垂直，则洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力可以对通电导线做功，故D错误。
故选ABC。
20．BD
【详解】AB．由于P处于静止状态，可知其在复合场中只受到两个力作用，即重力，电场力，且有
故电场力的方向竖直向上，结合题图可知P带负电，选项A错误、B正确；
CD．若仅撤去磁场，P的受力情况不变，故P仍保持静止状态，选项C错误，D正确。
故选BD。
21．AB
【详解】A．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观形式，故安培力和洛伦兹力是性质相同的力，本质上都是磁场对运动电荷的作用力，A正确；
B．根据左手定则，可知洛伦兹力总是垂直磁场方向与速度方向所构成的平面，而磁场方向与速度方向不一定垂直，B正确；
C．洛伦兹力对粒子不做功，即粒子在只受到洛伦兹力作用时，动能不变，C错误；
D．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得，解得
可知运动半径与带电粒子的比荷有关，D错误。
故选AB。
22．BC
【详解】A．由闭合电路欧姆定律可得
A错误；
B．对金属棒受力分析如图可知
当安培力沿斜面向上时，安培力最小，此时
当安培力最小时，磁感应强度方向垂直斜面向下，磁感应强度的最小值
B正确；
C．若磁感应强度的方向竖直向下，根据左手定则可知所受安培力水平向右，利用平衡条件有
解得
C正确；
D．若磁感应强度方向水平且垂直金属棒时，所受安培力恰好竖直向上，如果满足
导轨对金属棒没有支持力，金属棒仍处于静止状态，D错误。
故选BC。
23．见解析
【详解】1．若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下（z轴负方向）偏转；
2．若加一方向沿z轴正方向的电场，电子所受电场力沿z轴负方向，亮线向下（z轴负方向）偏转。
24．（1），推导见解析；（2），推导见解析
【详解】（1）根据题意，设时间为，则时间内通过导体横截面的电荷量
由电流的定义式，可得电流微观表达式
（2）根据题意，由安培力公式，结合（1）中电流微观表达式可得
又有通过导体横截面自由电子个数
洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力，则洛伦兹力
25．（1）上侧面电势高；（2）Bva
【详解】（1）由左手定则知，电子受向下的洛伦兹力，向下偏转，所以上侧面电势高。
（2）当电子受到洛伦兹力与电场力平衡时，达到稳定
qvB＝qE＝q
所以
U＝Bva
26．（1）会；（2）垂直纸面向外；（3）垂直纸面向里；（4）见解析
【详解】（1）根据左手定则可知，洛伦兹力与带电粒子的运动方向垂直，所用受到洛伦兹力的作用，运动方向会变化；
（2）根据左手定则可知，偏转线圈的磁场方向垂直纸面向外；
（3）要使电子束打在B点，根据左手定则可知磁场应垂直纸面向里；
（4）带电粒子通过的区域磁场越强，其偏转程度越大，所以要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动，偏转程度先减小后增大，所以在B到O区域内垂直纸面向里的磁场逐渐减弱，在O到A区域内垂直纸面向外的磁感应强度应逐渐增大。
27．见解析
【详解】（1）当运动电荷的速度方向与磁场平行时，磁场对运动电荷没有作用力；当运动电荷的速度方向与磁场不平行时，磁场对运动电荷有作用力；
（2）对比甲、乙两图实验结果，可知运动电荷在磁场中受到磁场的作用力，作用力的方向可由左手定则判断；
（3）洛伦兹力是单个电荷在磁场中受到的力，而安培力是所有电荷受的洛伦兹力的总和，安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观解释。通电导体在磁场中受到安培力的作用，揭示了带电粒子在磁场中运动时要受到磁场力作用的本质；
（4）判断洛伦兹力方向可以由左手定则判断：伸开左手，让磁感线穿过手心，四指指正电荷运动方向，则大拇指指洛伦兹力的方向。
答案第1页，共2页
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