高二物理：6.2《磁场对运动电荷的作用》测试 鲁科版选修3-1
物理鲁科版选修3-1同步测控：第6章第2节磁场对运动电荷的作用 Word版含解析
同步测控我夯基，我达标1.关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是……( )A.F、B、v三者必定均保持垂直B.F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC.B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B解析：根据左手定则，F一定垂直于B、v；但B与v不一定垂直.答案：B2.如图所示，空间中存在着水平向右的匀强磁场，一个带电粒子(重力不计)水平向左平行于磁场的方向进入磁场.下面对于该粒子在磁场中运动的描述中正确的是( )A.该粒子将做匀变速直线运动B.该粒子将做匀变速曲线运动C.该粒子将做匀速直线运动D.该粒子将做匀速圆周运动解析：运动电荷是速度方向与磁场平行，不受磁场力.答案：C3.下列说法正确的是( )A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D.洛伦兹力对带电粒子不做功解析：运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F=qvBsinθ，所以F的大小不但与q、v、B有关系，还与v的方向与B的夹角θ有关系，当θ=0°或180°时，F=0，此时B不一定等于零，所以A、B错误；又洛伦兹力与粒子的速度始终垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能也就不变，但粒子速度在只受洛伦兹力作用时要变化,因为速度的方向发生改变.所以C 错，D对.答案：D4.关于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的是( )A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.安培力和洛伦兹力，二者是等价的D.安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析：安培力和洛伦兹力实际上都是磁场对运动电荷的作用力，但二者不是等价的，安培力实际上是洛伦兹力的宏观表现，它可以对通电导体做功，但洛伦兹力不能对运动电荷做功,所以A、C错，B、D对.答案：BD5.电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则( )A.磁场对电子的作用力始终不变B.磁场对电子的作用力始终不做功C.电子的速度始终不变D.电子的动能始终不变解析：电子以初速度v垂直进入磁场，要受到洛伦兹力的作用，因为洛伦兹力始终垂直于速度，所以速度大小始终不变，但速度方向时刻在变，那么力的方向也时刻在变，但力对电子始终不做功，电子动能也不变.所以A、C错，B、D对.答案：BD6.一个单摆摆球带正电，在水平匀强磁场中振动.振动平面与磁场垂直，如图所示，图中C 点为摆球运动的最低点，摆球向右运动和向左运动通过C点时，以下说法中正确的是( )A.受到的洛伦兹力相同B.悬线对摆球的拉力相等C.具有相同的动能D.具有相同的速度解析：洛伦兹力始终与速度垂直，对电荷不做功.运动过程中机械能守恒.向左或向右摆时洛伦兹力方向不同，所以A、B不对.答案：C我综合，我发展7.一个长螺线管中通有方向不变但强度逐渐增加的电流，把一带电粒子沿管轴线射入管中，若粒子的重力不计，则粒子在管中将( )A.匀速运动B.匀加速直线运动C.圆周运动D.做变加速运动解析：螺线管中通有电流，管中产生磁场，粒子进入磁场时运动方向和磁场方向恰好平行，则粒子不受洛伦兹力的作用，又没有其他力作用在粒子上，所以粒子将会继续匀速运动.答案：A8.一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是( )A.增大电荷质量B.增大电荷电量C.减小入射速度D.增大磁感应强度解析：粒子在穿过这个区域时所受的力为：竖直向下的电场力Eq和竖直向上的洛伦兹力qvB，且此时Eq=qvB.若要使电荷向下偏转，需使Eq>qvB，则减小速度v、减小磁感应强度B或增大电场强度E 均可.答案：C9.从东向西运动的电子，由于受到地球磁场的作用，将会偏向( )A.南方B.北方C.上方D.下方解析：由左手定则判断，电子将会偏向上方.答案：C10.如图所示，一只阴极射线管左侧不断有电子射出.若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏，则( )A.导线中的电流从A流向BB.导线中的电流从B流向AC.若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变导线AB中的电流方向来实现D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关解析：由左手定则可得，当射线径迹往下偏时射线所处区域的磁场为向里的.由安培定则可得AB中电流是从B向A的；若想使电子束的径迹上偏，可以改变AB中电流的方向.答案：BC11.如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则…( )A.板左侧聚集较多电子，板b点电势高于a点B.板左侧聚集较多电子，板a点电势高于b点C.板右侧聚集较多电子，板a点电势高于b点D.板右侧聚集较多电子，板b点电势高于a点解析：电流在铜板中流过，实际上是铜板中的电子在定向移动.电流向下流动，说明电子在向上运动.由左手定则可判断电子受到向右的力的作用，所以要向右运动，最后聚集在b板上，a板上相对应的显示正电性，所以板a点电势高于b点.答案：C。
高中物理 6.2 磁场对运动电荷的作用 每课一练 鲁科版选修31
6.2《磁场对运动电荷的作用》每课一练1．如图1所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为a；给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是 ( ) 图1A．无论小球带何种电荷，小球仍会落在a点B．无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长C．若小球带负电荷，小球会落在更远的b点D．若小球带正电荷，小球会落在更远的b点解析：从南向北观察小球的运动轨迹如题图所示，如果小球带正电荷，则洛伦兹力斜向右上，该洛伦兹力在竖直向上和水平向右均有分力，因此，小球落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带负电，则小球落地时间会变短，水平位移会变小，故选项D正确．答案：D2．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方有一根通有如图2所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则图2阴极射线将 ( )A．向上偏转 B．向下偏转C．向纸里偏转 D．向纸外偏转解析：由安培定则知电流下方磁场方向垂直于纸面向里，阴极射线管内的电子带负电，根据左手定则知电子应向下偏转，故选B项．答案：B3．带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示了粒子的径迹，这是云室的原理，如图3所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强图3磁场，图中oa、ob、oc、od是从o点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( )A ．四种粒子都带正电B ．四种粒子都带负电C ．打到a 、b 点的粒子带正电D ．打到c 、d 点的粒子带正电解析：由左手定则知打到a 、b 点的粒子带负电，打到c 、d 点的粒子带正电，D 正确． 答案：D4．一初速度为零的电子经电场加速后，垂直于磁场方向进入匀强磁场中，此电子在匀强磁场中做圆周运动可等效为一环状电流，其等效电流的大小 ( ) A ．与电子质量无关 B ．与电子电荷量有关 C ．与电子进入磁场的速度有关 D ．与磁场的磁感应强度有关解析：电子在磁场中做圆周运动的周期T ＝2πm eB ，环形电流的等效电流I ＝e T ＝e 2B 2πm .由上式可以看出，电流大小与电量、磁场、质量有关，故B 、D 两项正确，A 、C 错误． 答案：BD5．如图4所示，两半圆柱板间有一垂直纸面方 向的匀强磁场，从两板的一端垂直端面方向 射入一束电荷量相等的正离子．为使它们恰能沿同一半圆路径的另一端射出，这些正离 图4 子需要有相同的 ( ) A ．速度 B ．质量 C ．质量和速度的乘积 D ．动能解析：由于正离子做半径相同的匀速圆周运动，则有qvB ＝m v 2r ，r ＝mvqB，q 、B 相同，说明正离子的质量与速度的乘积也相同，C 正确． 答案：C6．如图5所示的是电视机显像管及其偏转线圈L ，如果发现电视画面幅度比正常时偏大，可能是因为 ( )图5A ．电子枪发射能力减弱，电子数减少B ．加速电场电压过低，电子速率偏小C ．偏转线圈匝间短路，线圈匝数减小D ．偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱解析：电子偏转的半径与电子数无关，A 错误；根据qvB ＝mv 2r 知，r ＝mvqB，故v 越小，电子在磁场中偏转半径越小，而通过磁场区域时，偏转角越大，B 正确；B 越小，r 越大，偏转角度越小，故C 、D 错误． 答案：B7．圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的 带电粒子a 、b 、c ，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O 射入磁场，其运动轨迹如 图6 图6所示．若带电粒子只受磁场力的作用， 则下列说法正确的是 ( ) A ．a 粒子速率最大 B ．c 粒子速率最大C ．a 粒子在磁场中运动的时间最长D ．它们做圆周运动的周期T a <T b <T c解析：由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，根据qvB ＝m v 2r ，可得：r ＝mv qB，当速度越大时、轨道半径越大，选项A 错误、B 正确；由于T ＝2πmqB及t ＝θ2π×T 可知，三粒子运动周期相同，a 在磁场中运动的偏转角最大，对应时间最长，选项C 正确、D 错误． 答案：BC8．如图7所示，长方形abcd 长ad ＝0.6 m ，宽ab ＝0.3 m ，O 、e 分别是ad 、bc 的中 图7 点，以ad 为直径的半圆内有垂直于纸面 向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B ＝0.25 T ．一群不计重力、质量m ＝3×10－7kg 、电荷量q ＝＋2×10－3C 的带电粒子以速度v ＝5×102m/s 沿垂直ad 方向且垂直于磁场射入磁场区域 ( ) A ．从Od 边射入的粒子，出射点全部分布在Oa 边 B ．从aO 边射入的粒子，出射点全部分布在ab 边 C ．从Od 边射入的粒子，出射点分布在Oa 边和ab 边 D ．从aO 边射入的粒子，出射点分布在ab 边和be 边解析：由左手定则可知粒子射入后向上偏转，轨道半 径R ＝mvqB＝0.3 m ．从O 点射入的粒子运动轨迹如图 中的1所示，从aO 边上某点射入的粒子运动轨迹如 图中的2所示，从Od 边上某点射入的粒子运动轨迹如图中的3所示，出射点应分布在be 边上．综上所述，只有D 正确． 答案：D9．如图8所示，在一水平放置的平板MN 的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子，以相同的速率v 沿位于纸面内的各个方向由小孔O 射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互影响．图9中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，R ＝mv Bq.其中正确的是 ( )图8图9解析：如图所示：当粒子沿v 1、v 2、v 3、…、v n 进入磁场时所对应的圆周运动的轨迹分别为圆O 1、O 2、O 3、…、O n ，可以看出带电粒子所经过的区域，当沿ON 射入时，x ＝R ，y ＝2R ，当沿垂直于MN 方向射入时有x ＝－2R ，y ＝R .其他射入方向上有－2R <x <R,0<y <2R .故A 正确． 答案：A10．如图10所示，匀强磁场的磁感应强度为B ，宽度为d ，边界为CD 和EF .一电子从CD 边界外侧以速率v 0垂直射入匀强磁场，入 射方向与CD 边界间夹角为θ.已知电子的质 量为m ，电荷量为e ，为使电子能从磁场的另一侧EF 射出，求电子的速率v 0至少多大？ 图10 若θ角可取任意值，v 0的最小值是多少？解析：本题考查圆周运动的边界问题的求解方法． 当入射速率v 0很小时，电子会在磁场中转动一段 圆弧后又从CD 一侧射出，速率越大，轨道半径 越大，当轨道与边界EF 相切时，电子恰好不能从EF 射出，如图所示．电子恰好射出时，由几何知识可得：r ＋r cos θ＝d ①又r ＝mv 0Be② 由①②得v 0＝Bed m 1＋cos θ③故电子要射出磁场，速率至少应为Bedm 1＋cos θ.由③式可知，θ＝0°时，v 0＝Bed2m 最小， 由②式知此时半径最小，r min ＝d2，也可由轨迹分析得出上述结论． 答案：Bedm 1＋cos θBed 2m11．图11所示为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区 域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁 感应强度大小B ＝2.0×10－3T ，在x 轴上距坐标原点L ＝0.50 m 的P 处为粒子 图11的入射口，在y 轴上安放接收器．现将一带正电荷的粒子以v ＝3.5×104m/s 的速率从P 处射入磁场，若粒子在y 轴上距坐标原点L ＝0.50 m 的M 处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m 、电荷量为q ，不计其重力． (1)求上述粒子的比荷q m；(2)为了在M 处观测到按题设条件运动的上述粒子，第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图11中画出该矩形．解析：(1)设粒子在磁场中的运动半径为r .如图甲所示， 依题意M 、P 连线即为该粒子在磁场中做匀速圆周运 动的直径，由几何关系得 r ＝2L2① 由洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力， 可得qvB ＝m v 2r②联立①②并代入数据解得q m＝4.9×107C/kg(或5.0×107C/kg) ③ (2)如图乙所示，所求的最小矩形是MM 1P 1P ，该区域面积S ＝2r 2 ④联立①④并代入数据得S ＝0.25 m 2矩形如图乙中MM 1P 1P (虚线)所示．答案：(1)4.9×107C/kg(或5.0×107C/kg) (2)0.25 m 2图见解析12．如图12甲所示，M 、N 为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d ，两板中央各有一个小孔OO ′正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示．有一群正离子在t ＝0时垂直于M 板从小孔O 射入磁场．已知正离子质量为m ，带电荷量为q ，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T 0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力．求：图12(1)磁感应强度B 0的大小；(2)要使正离子从O ′孔垂直于N 板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v 0的可能值． 解析：设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向． (1)正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力B 0qv 0＝mv 2R①做匀速圆周运动的周期T 0＝2πRv 0②联立①②两式得磁感应强度B 0＝2πmqT 0.(2)要使正离子从O ′孔垂直于N 板射出磁场，v 0的方向应如图所示，两板之间正离子只运动一个周期即T 0时，有R ＝d4，当两板之间正离子运动n 个周期，即nT 0时，有R ＝d4n(n ＝1,2,3…)联立求解，得正离子的速度的可能值为v 0＝B 0qR m ＝πd 2nT 0(n ＝1,2,3…)．答案：(1)2πm qT 0 (2)πd 2nT 0(n ＝1,2,3…)。
高中物理 6.2 磁场对运动电荷的作用 鲁科版选修3-1
4．方向 左手定则：伸开__左__手___，拇指与其余四指__垂__直___，且处于 同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向__正__电__荷___运 动的方向，那么__拇__指____所指的方向就是__正__电__荷___所受洛伦 兹力的方向．
对洛伦兹力的理解
解析：根据左手定则，让磁感线穿过掌心，拇指指向F的方 向，可判断出四指向上，这样存在两种可能：粒子带正电向 上运动或粒子带负电向下运动，A正确，C错误．而粒子左 右运动所受洛伦兹力方向向上或向下,与题意不符，B、D错 误,故选A.
洛伦兹力和电场力的比较
洛伦兹力和电场力都是带电粒子在不同的场中受到的力，反 映了磁场和电场都有力的性质，但这两种力也有十分明显的 区别.
洛伦兹力
电场力
定义 磁场对运动电荷的作用力 电场对电荷的作用力
产生 在磁场中v≠0，且v与B
条件
不平行
在电场中，与v无关
大小
F洛＝qvBsin θ
F电＝qE
洛伦兹力
方向
F洛⊥B，F洛⊥v，遵循 左手定则
电场力
F电总与E同向或反向， 与v方向无关
作用 F洛只改变v的方向，
效果
不改变v的大小
F电既可改变v的方向， 又可改变v的大小
一、磁场对运动电荷有作用吗 1．探究磁场对静止电荷的作用：将带电通草球静止地放在磁 场中，通草球__不__受___磁场力作用，改变磁场的强弱和方向， 通草球__不__受___磁场力作用(填“受”或“不受”)．
2．探究磁场对运动电荷的作用：给阴极射线管接上电源，在
没有加磁场时，阴极射线管中的电子流的运动轨迹是一条 _直__线___；把一个蹄形磁铁放在阴极射线管外面，电子流的轨 迹是一条__曲__线__；将磁铁的N、S极交换位置，电子流的轨迹 与原来相比偏转方向__相__反____． 3．结论：磁场对静止电荷__无__作__用__力__，对运动电荷 _有__作__用__力___，作用力的方向与__磁__场___的方向有关．
物理鲁科版选修3-1课后集训：第6章第2节 磁场对运动电荷的作用 Word版含解析
课后集训基础达标1.试判断图6-2-12中各图带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性.图6-2-12解析：根据左手定则判断.答案：A图：竖直向上；B图：垂直纸面向外；C图：负电荷；D图：垂直纸面向里.2.下列说法正确的是（）A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的动量D.洛伦兹力对带电粒子不做功解析：运动电荷受到洛伦兹力不仅跟磁场有关，还跟电荷的速度方向有关，在磁感应强度不为零的地方，当速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用.反之，洛伦兹力为零时，可能是因为运动电荷的速度方向与磁场方向平行，而不一定是磁感应强度为零，故选项A、B都错误.洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不做功，不改变带电粒子的速度大小，因此带电粒子的动能保持不变；动量是矢量，速度大小不变，动量的大小也不变，但方向是改变的，因此，选项C错误，D是正确的.答案：D3.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义.假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，如图6-2-13所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极，在地球磁场的作用下，它将（）图6-2-13A.向东偏转B.向南偏转C.向西偏转D.向北偏转解析：地磁场在赤道的方向由南向北画出赤道面的纵剖面图如右图，自南向北观察如右图所示，由于带正电粒子正垂直于赤道射来，根据左手定则判断所受洛伦兹力向东，故向东偏转.答案：A4.如图6-2-14所示，一带电粒子沿x轴正方向进入一个垂直纸面向里的匀强磁场中，若要使该粒子所受合外力为零(重力不计)，应该加的匀强电场的方向是（）图6-2-14A.+y方向B.-y方向C.-x方向D.因不知q的正负，无法确定解析：若粒子带正电，由左手定则可判断，洛伦兹力方向沿y轴的正方向，要使该粒子所受合外力为零(重力不计)，电场力与洛伦兹力一定是等大、反向，则电场力沿y轴的负方向，故选项B正确.若粒子是负电荷，同样的方法可判断选项B是正确的.答案：B5.如图6-2-15所示，空间中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子由A点以某一初速度开始运动，初速度的方向可以是纸面内任意方向，不计粒子重力，则关于粒子的运动情况，下列说法中正确的是（）图6-2-15A.粒子可能做匀速直线运动B.粒子可能做匀加速直线运动C.粒子可能做匀速圆周运动D.粒子可能做类平抛运动解析：若粒子沿与电场垂直方向运动，则电场力可能与洛伦兹力平衡，粒子做匀速直线运动.若粒子做变速运动，则洛伦兹力F=q vB随速度变化而变化，粒子所受合力就是变力，B、D 错.粒子重力忽略不计，不能与电场力平衡，粒子不能做匀速圆周运动，C错.答案：A6.下列说法正确的是（）A.所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B.所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用C.一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用D.运动电荷在磁场中只有垂直于磁场方向的速度分量不为零，才受到磁场力的作用解析：电荷在电场中受电场力F＝qE，不管q运动还是静止都一样，故选项A对.而运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力F＝qvB，其中v是垂直于B的分量.当v∥B时不受力，故C错，D对.答案：AD7.一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是（）A.一定不存在电场B.一定不存在磁场C.一定存在磁场D.可以既存在磁场，又存在电场解析：当运动电荷运动方向与电场线方向相同，电场力在运动电荷速度的同一直线上，运动不会发生偏转；当运动方向与磁感线平行时，不受洛伦兹力作用，不会发生偏转.答案：D综合运用8.如图6-2-16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……（ ）图6-2-16A.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解析：电子的速度v ∥B ，F 洛＝0，电子做匀速直线运动.答案：C9.如图6-2-17所示，一个带正电荷量q 的小带电体处于蹄形磁铁两极之间的匀强磁场里，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B ，若小带电体的质量为m ，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（ ）图6-2-17A.使磁感应强度B 的数值增大B.使磁场以速率v ＝qB mg 向上移动C.使磁场以速率v ＝qBmg 向右移动 D.使磁场以速率v ＝qB mg 向左移动 解析：要使带正电体对水平绝缘面正好无压力，洛伦兹力方向应该竖直向上，由左手定则可知，带电体应该向右运动或磁场向左运动.洛伦兹力的大小F ＝qvB ＝mg ，所以v ＝qB mg . 答案：D10.如图6-2-18所示，光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在B 处与圆弧相连，带正电小球从A 由静止起释放，且能沿轨道前进，并恰能通过圆弧的最高点C.现将整个轨道置于水平向外的匀强磁场中，使球仍能恰好通过圆环最高点C ，释放高度H′与原释放高度H 的关系是（ ）图6-2-18A.H ′＝HB.H ′＜HC.H ′＞HD.不能确定解析：此题的关键是要注意到加磁场后，小球在C 点的临界速度发生了变化.无磁场时，小球在C 点受重力提供向心力，mg ＝R mvc 2，临界速度v c =g R ⋅；在A →C 过程，由机械能守恒定律：mgH ＝2mgR +22mvc ＝2mgR +21mgR 所以H ＝2.5R .有磁场后，小球在C 点受向上的洛伦兹力，向心力减小，mg -qvB ＝Rc mv 2'，临界速度v c ′=m qvB g R -⋅减小；由A →C 过程，洛伦兹力不做功，仍符合机械能守恒定律：mgH ′＝2mgR +22c mv '，H ′＜H .故正确选项应是B. 答案：B11.如图6-2-19所示，某空间存在着正交的匀强电磁场，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直纸面水平向里，B ＝1 T ，E =103 N/C ，现有一个质量为m ＝2×10-6 kg 、电荷量q ＝+2×10-6 C 的液滴以某速度进入该区域恰能做匀速直线运动，求这个速度的大小和方向(g 取10 m/s 2).图6-2-19解析：液滴受力如下图，由平衡条件：qvB =22)()(Eq mg +，得：v ＝20 m/s ，又tan θ＝mgqE ＝3，θ＝60°.答案：20 m/s ，方向与E 成60°角斜向上拓展探究12.如图6-2-20所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的长为L 的摆线，拉一质量为m 、带有+q 电荷量的摆球，试求摆球通过最低位置时绳上的拉力F .图6-2-20解析：以摆球为研究对象、根据机械能守恒：mgL ＝21mv 2 当单摆球向左经最低位置时，由牛顿第二定律：F -mg -f ＝Lmv 2且f ＝qvB ，联立以上各式：F ＝3mg +Bq 2gL当向右摆动到最低点时，f 的方向则向上，由牛顿第二定律：F +f -mg ＝L mv 2联立解得：F ＝3mg -Bq 2gL .答案：F ＝3mg -Bq 2gL。
鲁科版高二物理选修3-1_《磁场对运动电荷的作用》同步练习1
第2节磁场对运动电荷的作用1．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则()A．此空间一定不存在磁场B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直2．下图中表示磁场B、正电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F的相互关系图，其中正确的是(其中B、F、v两两垂直)()3.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如右图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()A．油滴必带正电荷，电荷量为2mg/v0BB．油滴必带负电荷，比荷q/m＝g/v0BC．油滴必带正电荷，电荷量为mg/v0BD．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝mg/v0B4.如右图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A．沿路径a运动B．沿路径b运动C．沿路径c运动D．沿路径d运动5．在如下图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是()6．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是() A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把＋q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电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能不变7.如右图所示，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a、b是铜板左、右边缘的两点，则()A．电势φA＞φBB．电势φB＞φAC．电流增大时，|φA－φB|增大D．其他条件不变，将铜板改为NaCl水溶液时，电势结果仍然一样8．如右图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿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，在下列措施中可采用的是()A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向9．如右图所示，质量为m、带电荷量为q的物块，在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿着竖直绝缘墙壁由静止下滑，已知物块与墙壁间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的()A．物块不受磁场力B．尽管物块受到磁场力作用，但磁场力不做功，系统机械能守恒C．物块下滑的最大速度为mg/μqBD．物块下滑的加速度为重力加速度g10.如右图所示，一质子(不计重力)以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则()A．若电子以相同速度v射入该区域，将会发生偏转B．无论何种带电粒子，只要以相同速度射入都不会发生偏转C．若质子的速度v′＜v，它将向下偏转而做类平抛运动D．若质子的速度v′＞v，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线11.(2010年武汉起点考试)如右图所示，绝缘细线长为l，一端固定在O点，另一端系一个质量为m，带电荷量为＋q的小球，整个装置处于垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，将小球从细线跟竖直方向的夹角为θ的A点无初速度释放，求小球到达最低点B时细线的张力大小．12.一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4 C的电荷放在光滑水平面上(绝缘)，水平面上有垂直纸面向里且B＝0.5 T的匀强磁场，如右图所示，小滑块在F＝1.0×10－3 N 的水平拉力作用下，由静止开始向左运动，设水平面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开水平面．求：(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开水平面时的瞬时速度多大？(3)小滑块在水平面上运动的距离多大？(g取10 m/s2)参考答案1. 【答案】BD【解析】由洛伦兹力可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行，运动电荷不受洛伦兹力作用，因此电子未发生偏转，不能说明此空间一定存在磁场，只能说明此空间可能有磁场，磁场方向与电子速度方向平行，则选项B正确．此空间也可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．则选项D正确．2.【答案】 D3.【答案】B C4. 【答案】 B【解析】由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确；A错误．5.【答案】BC6. 【答案】BD【解析】因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时F＝qvB，当粒子速度与磁场平行时F ＝0.再者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，所以A选项错．因为＋q改为－q且速度反向时所形成的电流方向与原＋q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力的方向不变，再由F＝qvB知洛伦兹力的大小不变，所以B选项正确．因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错．因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，所以D选项正确．7.【答案】BC8.【答案】 B9.【答案】 C【解析】带电粒子进入相互垂直的电场和磁场时，受到洛伦兹力和电场力，分析电场力和洛伦兹力的特点是解题的关键．质子以速度v穿过该区域没有偏转，则质子所受洛伦兹力和电场力的合力为0.即qvB－Eq＝0，则v＝EB.正、负带电粒子进入该区域时，所受电场力和洛伦兹力的方向不同，但对某种带电粒子二力方向一定相反，只要粒子进入时速度v＝EB均不会发生偏转，故选项A错误，选项B正确；若质子进入互相垂直的电场和磁场区域时速度v′＞v，则qv′B＞Eq，质子上偏，若质子进入互相垂直的电场和磁场区域时速度v′＜v0，则qv′B＜Eq，质子不偏，由于电场力为恒力，而洛伦兹力为变力，二者合力变化，其轨迹不是抛物线，故选项C错D对．10.【答案】BD11.【答案】mg(3－2cos θ)＋qB2gl1－cos θ【解析】带电物体在磁场中运动时由于受到洛伦兹力，而该力大小、方向随速度的变化而变化，此类问题优先考虑功和能的关系，该题中洛伦兹力对小球不做功，因此可根据机械能守恒定律求出最低点的速度，然后由圆周运动知识求出绳子张力的大小．小球由静止释放后速度增大，在从A到B的过程中，受到重力、细线拉力和洛伦兹力．但只有重力做功，故机械能守恒，则mgl(1－cos θ)＝12mv B2.小球到达最低点时，由于在圆弧上运动．因此需要向心力．则F T－F洛－mg＝mv B2 l.所以F T＝mg＋F洛＋mv B2 l＝mg＋qB2gl1－cos θ＋2mg(1－cos θ)＝mg(3－2cos θ)＋qB2gl1－cos θ.12. 【答案】(1)负(2)4 m/s(3)0.8 m【解析】(1)小滑块沿水平面滑动过程中，受重力mg，水平面支持力F N，洛伦兹力f和水平拉力F四个力作用．若要小滑块离开水平面，洛伦兹力f方向应竖直向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电．(2)小滑块在水平面上滑动时，竖直方向上加速度为零，有qvB＋F N－mg＝0.当F N＝0时，小滑块开始离开水平面，所以v ＝mg qB ＝0.1×10－3×105×10－4×0.5m/s ＝4 m/s. (3)在滑动过程中只有拉力F 做功，由动能定理得Fs ＝12mv 2小滑块在水平面上滑动的距离s ＝mv 22F ＝0.1×10－3×422×1.0×10－3m ＝0.8 m.。
2021年高中物理 第6章第2节磁场对运动电荷的作用检测试题 鲁科版选修3-1
2021年高中物理 第6章第2节磁场对运动电荷的作用检测试题 鲁科版选修3-11．关于带电粒子所受洛伦兹力F 、磁感应强度B 和粒子速度v 三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )A ．F 、B 、v 三者必定均保持垂直B ．F 必定垂直于B 、v ，但B 不一定垂直于vC ．B 必定垂直于F 、v ，但F 不一定垂直于vD ．v 必定垂直于F 、B ，但F 不一定垂直于B解析：选B.本题考查公式F ＝qvB 中各物理量的关系．由左手定则可知F ⊥B ，F ⊥v ，B 与v 可以不垂直，故B 正确，A 、C 、D 错误．2．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )A ．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B ．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C ．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D ．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行解析：选B.导线与磁场平行时不受安培力，A 错．洛伦兹力始终与速度方向垂直，始终不做功，C 错．通电导线在磁场中受到的安培力方向始终与磁场垂直，D 错．3．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是( )A ．洛伦兹力对带电粒子做功B ．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C ．洛伦兹力的大小与速度无关D ．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向解析：选B.带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与其运动方向垂直．故洛伦兹力不会对带电粒子做功，即不改变带电粒子的动能，也不改变带电粒子的速度大小，只改变其速度方向，A 、D 错，B 对．据F ＝qvB 知，洛伦兹力大小与带电粒子的速度大小有关，C 错．4．(xx·长春高二期末)如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块．甲、乙叠放在一起置于粗糙水平面上，水平面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场．现用一个水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动．在共同加速阶段，下列说法中正确的是( )A ．甲、乙两物块间的静摩擦力不断减小B ．甲、乙两物块间的静摩擦力不断增大C ．乙物块与地面间的摩擦力大小不变D ．乙物块与地面间的摩擦力不断减小解析：选A.由于甲带正电，运动中受向下的洛伦兹力作用，由F 洛＝qvB 知，v 增大，F 洛增大，而整体受力如图，由N ＝(m 甲＋m 乙)g ＋F 洛知，N 增大，所以乙与地面间的摩擦力增大，C 、D 错误．而a ＝F －f 乙m 甲＋m 乙，加速度减小，对甲，有a ＝f 甲m 甲，故甲、乙间的摩擦力减小，A 正确，B错误．5．如图所示，质量为m的带正电的小球能沿竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直．若小球电荷量为q，球与墙间的动摩擦因数为μ，则小球下滑的最大速度为多大？最大加速度为多大？解析：小球沿墙竖直下滑，由左手定则可知小球所受洛伦兹力方向向左．对小球进行受力分析，小球受重力mg、洛伦兹力qvB、墙面给小球的支持力N和摩擦力f，如图所示．在这些力的作用下，小球将会做加速度逐渐减小的加速运动，直到加速度a＝0，小球就会持续匀速运动状态直到有其他外力来迫使它改变．根据各对应规律列出方程：F＝qvBf＝μNN－F＝0mg－f＝ma整理得：mg－μqvB＝ma根据上式讨论，当a＝0时，v最大，解得：v＝mgμqB；刚开始时v＝0，即只受重力作用时的加速度最大，此时a＝g.答案：mgμqBg一、选择题1．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不．正确的是( )解析：选C.根据左手定则可知A、B正确，C项带电粒子速度方向与磁场方向平行，带电粒子不受洛伦兹力作用，故C错误，D中带电粒子带负电，应用左手定则时应让四指指向v 的反方向，D正确．2．以下说法正确的是( )A．电荷处于磁场中不一定受到洛伦兹力B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小解析：选AC.只有运动电荷的速度方向与磁场不平行时，运动电荷才会受到洛伦兹力的作用，且洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，对运动电荷永不做功，故B、D错误，A、C正确．3．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将( )A．向东偏转B．向南偏转C．向西偏转D．向北偏转解析：选A.赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A正确．4．(xx·福建南平高二测试)长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M 点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是( )A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用解析：选D.电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以D选项正确．5．如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则( )A．板左侧聚集较多电子，板b点电势高于a点B．板左侧聚集较多电子，板a点电势高于b点C．板右侧聚集较多电子，板a点电势高于b点D．板右侧聚集较多电子，板b点电势高于a点解析：选C.电流在铜板中流过，实际上是铜板中的电子在定向移动．电流方向向下，说明电子在向上运动．由左手定则可判断电子受到向右的力的作用，所以要向右运动，最后聚集在右侧上，左侧上相对应的显示正电性，所以a点电势高于b点．6. (xx·福建龙岩高二检测)如图所示，是电视机中偏转线圈的示意图，圆心O处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将( )A．向左偏转B．向右偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：选D.偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端都是N极，左端都是S极，O处磁场水平向左，由左手定则可判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D 正确．7．一单摆摆球带正电，在水平匀强磁场中振动．振动平面与磁场垂直，如图所示，图中C点为摆球运动的最低点，摆球向右运动和向左运动通过C点时，以下说法中不．正确的是( )A．受到的洛伦兹力相同B．悬线对摆球的拉力相等C．具有相同的动能D．具有相同的速度解析：选ABD.摆球摆动过程中只有重力做功，洛伦兹力和线拉力均不做功．因此通过C 点时速率相同，方向相反．所受洛伦兹力大小相等、方向相反．选项A、D错，C正确．再对球在C点应用牛顿第二定律可判．选项B错误．故选ABD.8．如图所示，一个带负电荷的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v.若加上一个垂直于纸面指向读者方向的磁场，则物体滑到底端时( )A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定解析：选B.根据左手定则，带负电荷的物体受到的洛伦兹力垂直斜面向下，因此增大了物体对斜面的正压力，即斜面对物体的支持力N变大，由滑动摩擦力公式f＝μN知，斜面对物体的摩擦阻力增大，物体下滑时的加速度减小，滑到底端时的速度将比没有加磁场时小．9．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，则该粒子所带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，向右运动解析：选A.根据左手定则，让磁感线穿过掌心，拇指指向F的方向，可判断出四指向上，这样存在两种可能：粒子带正电向上运动或粒子带负电向下运动，故A正确，C错误．而粒子左右运动所受洛伦兹力方向向上或向下，与题意不符，故B、D错误，故正确答案是A. 10．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法错误的是( )A．离子必带正电荷B．A点和B点位于同一高度C．离子在C点时速度最大D．离子到达B点时，将沿原曲线返回A点解析：选D.离子一开始向下运动，说明电场力方向向下，离子带正电，A对；在A与B 点离子的动能相等，据动能定理，电场力不做功，A、B电势相等，故A、B位于同一高度，B对；运动轨迹上的各点，电势差U AC最大，据动能定理，离子到达C点时的动能最大，速度最大，C对．离子到达B点后又向下运动且向右偏转，故它不会沿原曲线返回A点，D错．二、非选择题11．如图所示，A、B为水平放置，长度足够长的固定绝缘横杆，杆上套着一个带正电的滑块，滑块的质量m＝10 g，带电量q＝8×10－3 C，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝5 T，现给滑块一个水平向右的初速度v0＝10 m/s，滑块便开始运动，已知滑块跟杆之间的动摩擦因数为μ＝0.2，求滑块克服摩擦力所做的功．(g＝10 m/s2)解析：根据左手定则，滑块运动中受到的洛伦兹力方向向上，开始时大小f0＝qv0B＝0.4 N，滑块的重力mg＝0.1 N，所以滑块受到杆的弹力方向向下．滑块做减速运动，洛伦兹力减小，当达到与重力平衡时，滑块做匀速运动．此时有qvB＝mgv ＝2.5 m/s由动能定理，克服摩擦力做功W f ，则－W f ＝12mv 2－12mv 20 所以W f ＝0.47 J.答案：0.47 J12.质量为m ，带电荷量为q 的微粒，以速度v 与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷．(2)磁感应强度的大小．解析：(1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受到重力mg ，电场力qE ，洛伦兹力qvB ，由此可知微粒带正电，受力如图所示．qE ＝mg ，则电场强度E ＝mg q .(2)由于合外力为零，则qvB ＝2mg ，所以B ＝2mg qv . 答案：(1)mgq 正电 (2)2mg qv 20912 51B0 冰28864 70C0 烀27440 6B30 欰38965 9835 頵 31459 7AE3 竣'y25292 62CC 拌36286 8DBE 趾23868 5D3C 崼22167 5697 嚗F。
鲁科版高中物理选修3-1同步练测：第六章第二节磁场对运动电荷的作
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）第二节磁场对运动电荷的作用建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向2．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将()A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地点，稍向东偏转C．相对于预定地点，稍向西偏转D．相对于预定地点，稍向北偏转3．图1为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．可能达到上述目的的办法是()A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外4.从地面上方A点处自由落下一带电荷量为＋q、质量为m的粒子，地面附近有如图2所示的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，这时粒子的落地速度大小为v1，若电场不变，只将磁场的方向改为垂直纸面向外，粒子落地的速度大小为v2，则()A．v1＞v2B．v1＜v2C．v1＝v2D．无法判定5．如图3所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时()A．小球的动能相同B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同D．小球的向心加速度相同6．长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图4所示，则下面说法正确的是()A．金属块上下表面电势相图1 图2 图3等B．金属块上表面电势高于下表面电势C．金属块上表面电势低于下表面电势D．无法比较两表面的电势高低7．在方向如图5所示的匀强电场(电场强度为E)和匀强磁场(磁感应强度为B)共存的场区中，一电子沿垂直电场线和磁感线的方向以速度v0射入场区，设电子射出场区时的速度为v，则()A．若v0＞EB，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v＞v0B．若v0＞EB，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v＜v0C．若v0＜EB，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v＞v0D．若v0＜EB，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v＜v08．如图6所示，某空间匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属棒AB从高ℎ处自由下落，则()A．A端先着地B．B端先着地C．两端同时着地D．以上说法均不正确9．如图7所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物体，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段()A．a、b一起运动的加速度减小B．a、b一起运动的加速度增大C．a、b物块间的摩擦力减小D．a、b物块间的摩擦力增大10．如图8所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()A．始终做匀速运动B．开始做减速运动，最后静止于杆上C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动二、计算题（本题共3题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11.(16分)一种测量血管中血流速度仪器的原理如图9所示，在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.0 mm，磁场的磁感应强度为0.08 T，电压表测出的电压为0.10 mV，则血流速度大小为多少？(取两位有效数字)12.（17分）如图10所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图．K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一．当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为 5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问：(1)磁场的方向应该垂直纸面向里还是向外？(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?13.（17）分如图11所示，套在很长的绝缘直棒上的带正电的小球，其质量为m，带电荷量为＋q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为图4 图5图6图7 图9图10E，磁感应强度为B，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度(设小球电荷量不变)．第二节磁场对运动电荷的作用得分：11．12．13.第二节磁场对运动电荷的作用参考答案一、选择题1.B解析：洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，不会改变粒子的动能，因此B正确．2.B解析：本题考查判断洛伦兹力的方向，质子是氢原子核，带正电，地球表面地磁场方向由南向北．根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东，故正确答案为B.3.AD解析：要使电子沿直线OO′运动，则电子在竖直方向所受电场力和洛伦兹力平衡，若a板电势高于b 板，则电子所受电场力方向竖直向上，其所受洛伦兹力方向必向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里，故A选项正确．同理可判断D选项正确．4.A解析：带电粒子落下后，受重力、电场力、洛伦兹力的作用，洛伦兹力的方向跟运动方向垂直，不做功．重力做功都一样，但电场力做功有区别．若磁场方向向里，粒子落下后沿电场力方向移动的距离大，电场力做功多，故v1＞v2.故答案A正确．5．AD解析：带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过O点时速度大小不变，动能相同，A正确；小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O点洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故B、C错；由a＝v 2R可知向心加速度相同，D正确．6．C解析：由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏，所以上表面电势比下表面低．7. BC解析：不计电子的重力，电子受到向上的电场力qE和向下的洛伦兹力qv0B，当v0＞EB，即qv0B＞qE时，电子将向下偏，轨迹为Ⅱ，电场力做负功，洛伦兹力不做功，射出场区时，速度v＜v0；当v0＜EB时，电子向上偏，轨迹为Ⅰ，电场力做正功，射出场区时，速度v＞v0，当v0＝EB时，电子将沿直线水平向右飞出．故答案为B、C.8.B解析：AB棒中自由电子随棒一起下落，有向下的速度，并受到向左的洛伦兹力，故自由电子往左端集中，因此A端带负电，B端带正电．A端受到向上静电力，B端受到向下静电力，B端先着地．9．AC解析：(1)以a为研究对象，分析a的受力情况a向左加速，受洛伦兹力方向向下，对b的压力增大(2)以a、b整体为研究对象，分析整体受的合外力b对地面压力增大，b受的摩擦力增大，整体合外力减小，加速度减小；(3)再分析a、b对a的摩擦力是a的合外力a的加速度减小，a的合外力减小，a、b间的摩擦力减小．10. ABD解析：带电滑环向右运动所受洛伦兹力方向向上，其大小与滑环初速度大小有关．由于滑环初速度的大小未具体给定，因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系：(1)当洛伦兹力等于重力时，滑环做匀速运动；(2)当洛伦兹力小于重力时，滑环将做减速运动，最后停在杆上；(3)当洛伦兹力大于重力时，滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小，滑环与杆之间挤压力将逐渐减小，因而滑环所受的摩擦力减小，当挤压力为零时，摩擦力为零，滑环做匀速运动．二、计算题11.0.63 m/s解析：血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转，在血管壁上聚集，在血管内形成一个电场，其方向与磁场方向垂直，运动电荷受的电场力与洛伦兹力平衡时，达到了一种稳定状态．qUd＝qvB，所以v＝UdB ＝0.10×10－3 V2.0×10－3 m×0.08 T≈0.63 m/s.12.(1)向里(2)105m/s解析：(1)由题图可知，平行板产生的电场强度E方向向下，使带负电的电子受到的电场力F E＝eE方向向上．若没有磁场，电子束将向上偏转．为了使电子能够穿过小孔S，所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的．根据左手定则分析得出，B的方向垂直于纸面向里．(2)电子受到的洛伦兹力为F B＝evB，它的大小与电子速率v有关．只有那些速率的大小刚好使得洛伦兹力与电场力相平衡的电子，才可沿直线KA通过小孔S.据题意，能够通过小孔的电子，其速率满足下式：evB＝eE，解得：v＝EB .又因为E＝Ud，所以v＝UBd，将U＝300 V，B＝0.06 T，d＝0.05 m代入上式，得v＝105m/s即只有速率为105m/s的电子可以通过小孔S.13.g mg+μqEμqB解析：小球下滑的开始阶段受力情况如图13甲所示，根据牛顿第二定律有：mg－μF N＝ma，且F N＝F电－F洛＝qE－qvB，当v增大到使F洛＝F电，即v1＝EB时，摩擦力F＝0，则a max＝g.当v>v1时，小球受力情况如图乙所示，由牛顿第二定律有：mg－μF N＝ma，且F N＝F洛－qE，F洛＝qvB，当v大到使摩擦力F＝mg时，a＝0，此时v达到最大值，即：mg＝μ(qv max B－qE)，所以v max＝mg+μqEμqB .图12。
高中物理：6.2《磁场对运动电荷的作用》每课一练(鲁科版选修3-1)
6.2《磁场对运动电荷的作用》测试一、单项选择题1．下列说法中正确的是( )A．运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场B．如果把＋q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电荷速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷速率方向垂直D．粒子在只受洛伦兹力作用时运动的动能变化解析：选 B.带电粒子所受洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与速度和磁场方向间的夹角有关，A错误；由F＝q v B sinθ知，q、v、B中有两项相反而其他不变时，F不变，B正确；不管速度是否与磁场方向垂直，洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，与磁场方向垂直，即垂直于v和B所决定的平面，但v与B不一定互相垂直，C错误；由于洛伦兹力始终与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，若粒子只受洛伦兹力作用，运动的动能不变，D错误．2．一个长直螺线管中，通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿管轴射入管中，则粒子将在管中( )A．做匀速圆周运动B．沿轴线来回振动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动解析：选 D.虽然螺线管中的电流在变化，但沿管轴的磁感线始终是一条直线，粒子的射入方向与磁场方向平行，故始终不受洛伦兹力的作用，所以粒子应做匀速直线运动．3．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，只有可能受到洛伦兹力B．电场力对放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，受力方向都在电场线和磁感线上D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用解析：选D.静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力，所以A错；尽管电场力对电荷可以做功，但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动，则电场力做功为零，因此B也错；洛伦兹力的方向与磁感线垂直及运动方向垂直，故C错．所以只有D是正确的．4. (2011年福建龙岩高二检测)如图6－2－7所示，是电视机中偏转线圈的示意图，圆心O处的黑点表示电子束，它由纸内向纸外而来，当线圈中通以图示方向的电流时(两线圈通过的电流相同)，则电子束将( )图6－2－7A．向左偏转B．向右偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：选D.偏转线圈由两个“U”形螺线管组成，由安培定则知右端都是N极，左端都是S极，O处磁场水平向左，由左手定则可判断出电子所受的洛伦兹力向上，电子向上偏转，D 正确．5．(2011年福建南平高二测试)长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线AB通以如图6－2－8所示的恒定电流时，下列说法正确的是( )图6－2－8A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用解析：选 D.电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以D选项正确．6. 如图6－2－9所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( )图6－2－9A．沿路径a运动B．沿路径b运动C．沿路径c运动D．沿路径d运动解析：选B.由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确；A错误．7. 如图6－2－10所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则( )图6－2－10A．板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点B．板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点C．板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点D．板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点解析：选 C.铜板导电靠的是自由电子的定向移动，电流方向向下，则电子相对磁场定向移动方向向上，根据左手定则，电子受洛伦兹力方向向右，致使铜板右侧聚集较多电子，左侧剩余较多正离子，板中逐渐形成方向向右的水平电场，直到定向移动的自由电子受到的洛伦兹力与水平电场力平衡为止，所以，由于磁场的作用，整个铜板左侧电势高于右侧，即φa＞φb.8. (2011年宁夏高二检测)在图6－2－11中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场．已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转．设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向不．可能是( )图6－2－11A．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同B．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C．E竖直向上，B垂直纸面向外D．E竖直向上，B垂直纸面向里解析：选D.E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同，电子不受洛伦兹力的作用，受到的电场力跟运动方向相反，若电子有足够的动能是可以穿过的，A项对；E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反，电子不受磁场力，所受电场力跟运动方向相同，做匀加速运动，B项对；E竖直向上，B垂直纸面向外，左方进入的电子受到向下的电场力，向上的洛伦兹力，若平衡则能匀速穿过，C项对，同理判断D项错误．9. 一个单摆摆球带正电，在水平匀强磁场中振动．振动平面与磁场垂直，如图6－2－12所示，图中C点为摆球运动的最低点，摆球向右运动和向左运动通过C点时，以下说法中正确的是( )图6－2－12A．受到的洛伦兹力相同B．悬线对摆球的拉力相等C．具有相同的动能D．具有相同的速度解析：选 C.洛伦兹力始终与速度垂直，对电荷不做功．运动过程中机械能守恒．向左或向右摆时洛伦兹力方向不同，所以A、B、D不对．10．如图6－2－13所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的地板上，空间有垂直纸面向里的匀强磁场，用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速阶段( )图6－2－13A．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小C．甲、乙两物块间的摩擦力大小不变D．乙物块与地面间的摩擦力大小不变解析：选B.加速阶段甲物块速度v增大，所受洛伦兹力F变大(F＝Bq v)，对乙压力增大，对地面压力增大，据f＝μN，知f增大，D错，而甲、乙之间无相对滑动，整体加速度减小，甲的加速度减小，甲、乙之间的摩擦力变小，B对，A、C错．二、非选择题11．一初速度为零的质子(质量m ＝1.67×10－27 kg ，电荷量q ＝1.6×10－19 C)，经过电压为470 V 的电场加速后，进入磁感应强度为5.0×10－4 T 的匀强磁场中，与磁场方向的夹角为30°，质子所受洛伦兹力为多大？解析：在加速电场中，由动能定理Uq ＝12m v 2得 质子获得的速度：v ＝2Uqm ＝3.0×105 m/s质子受到的洛伦兹力：F ＝Bq v ＝1.2×10－17 N. 答案：1.2×10－17 N12. 质量为m ，带电荷量为q 的微粒，以速度v 与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图6－2－14所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：图6－2－14(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷．(2)磁感应强度的大小．解析：(1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受到重力mg ，电场力qE ，洛伦兹力q v B ，由此可知微粒带正电，受力如图所示．qE ＝mg ，则电场强度E ＝mg q. (2)由于合外力为零，则q v B ＝2mg ，所以B ＝2mg q v . 答案：(1)mgq 正电 (2)2mg q v。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磁场对运动电荷的作用同步试题
一、选择题：
1、关于带电粒子所受洛仑兹力f、磁感应强度B和粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）
A、f、
B、v三者必定均相互垂直
B、f必定垂直于B、v，但B不一定垂直v
C、B必定垂直于f，但f不一定垂直于v
D、v必定垂直于f，但f不一定垂直于B
2、有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是（）
A、电荷在磁场中一定受磁场力的作用
B、电荷在电场中一定受电场力的作用
C、电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直
D、电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直
3、两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（）
A、2：1
B、1：1
C、1：2
D、1：4
4、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射
线将（）
A、向上偏
B、向下偏
C、向纸内偏
D、向纸外偏
5、图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（）
A、大小为B/v，粒子带正电时，方向向上
B、大小为B/v，粒子带负电时，方向向上
C、大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关
D、大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关
6、如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，
若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底
端时的速率（）
A、变大
B、变小
C、不变
D、条件不足，无法判断
7、设匀强磁场方向沿z轴正向，带负电的运动粒子在磁场中受洛仑兹力f作用的方向沿y轴正向，如图所示，则该带负电的粒子速度方向为（）
A、一定沿x轴正向
B、一定沿x轴负向
C、可能在xOz平面内
D、可能在xOy平面内
8、如图所示，绝缘劈两斜面光滑且足够长，它们的倾角分别为α、β（α＜β＝，处在垂直纸面向里的匀强磁场中，将质量相等，带等量异种电荷的小球A和B同时从两斜面的顶端由静止释放，不考虑两电荷之间的库仑力，则（）
A、在斜面上两球做匀加速运动，且a A＜a B
B、在斜面上两球都做变加速运动
C、两球沿斜面运动的最大位移s A＜s B
D、两球沿斜面运动的时间t A＜t B
二、填空题：
1、如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。
2、电子以4×106m/s的速率垂直射入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的磁场力为
N，如果电子射入磁场时的速度v与B的方向间的夹角是180°，则电子所受的磁场力为N
三、计算题：
1、有一匀强磁场，磁感应强度大小为1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N，则质子射入时速度为多大？将在磁场中向哪个方向偏转？
2、如图所示，一带电为-q的小球，质量为m，以初速度v0竖直向上射入水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为B。
当小球在竖直方向运动h高度时，球在b点上所受的磁场力多大？
3、如图所示，虚线框内空间中同时存在着匀强电场和匀强磁场，匀强
电场的电场线方向竖直向上，电场强度E=6×104V/m，匀强磁场的磁感
线未在图中画出，一带正电的粒子按图示方向垂直进入虚线框空间中，
速度v=2×105m/s。
如要求带电粒子在虚线框空间做匀速运动，磁场中磁感受线的方向如何？磁感应强度大小如何？（带电粒子所受重力忽略不计）
垂直纸面向外
答案
一、选择题：
1、B
2、BD
3、C
4、A
5、D
6、B
7、C
8、AD
二、填空题：
1、（A ）竖直向上（B ）垂直于纸同向里（C ）水平向右（D ）竖直向下
2、3.2×10-13 0
三、计算题：
1、9.6×10-14=1.6×10-19×BV
V=5×105m/s 向东
2、qB gh v 22
3、垂直纸面向外 0.3T。