高中物理选修3-1 磁场对运动电荷的作用力例题解析
新部编版高三物理选修3-1磁场对运动电荷的作用专项练习(带答案与解析)解答解析、考点详解.doc
新部编版高三物理选修3-1磁场对运动电荷的作用专项练习（带答案与解析）的正确答案、解答解析、考点详解姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分得分1.【题文】(2011·漳州模拟)带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图所示.运动中经过b点，Oa=Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为( )【答案】选C.【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则由2.【题文】(2011·厦门模拟)(18分)如图所示，质量为m，电荷量为e的电子从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限内，射入时的速度方向不同，但大小均为v0.现在某一区域内加一方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，若这些电子穿过磁场后都能垂直地射到与y轴平行的荧光屏MN上，求：(1)电子从y轴穿过的范围；(2)荧光屏上光斑的长度；(3)所加磁场范围的最小面积.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)设粒子在磁场中运动的半径为R，由牛顿第二定律得：(2分)评卷人得分电子从y轴穿过的范围(2分)(2)如图所示，初速度沿x轴正方向的电子沿弧OA运动到荧光屏MN上的P点， (1分)初速度沿y轴正方向的电子沿弧OC运动到荧光屏MN上的Q点(1分)由几何知识可得(2分)(3)取与x轴正方向成θ角的方向射入的电子为研究对象，其射出磁场的点为E(x,y)，因其射出后能垂直打到荧光屏MN上，故有：x=-Rsinθ(2分)y=R+Rcosθ (2分)即x2+(y-R)2=R2(2分)又因为电子沿x轴正方向射入时，射出的边界点为A点；沿y轴正方向射入时，射出的边界点为C点，故所加最小面积的磁场的边界是以(0，R)为圆心、R为半径的圆的一部分，如图中实线圆弧所围区域，所以磁场范围的最小面积为：(4分)3.【题文】(14分)如图甲所示，MN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O、O′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T0，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：(1)磁感应强度B0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v0的可能值.设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向.【答案】(1)(2)【解析】(1)正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力(1分)做匀速圆周运动的周期(1分)由两式得磁感应强度(2分)4.【题文】（2011·海南物理·T10）空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。
鲁科版高中物理选修3-1阶段综合测评3磁场磁场对电流和运动电荷的作用含答案解析
【最新】鲁科版高中物理选修3-1阶段综合测评3磁场磁场对电流和运动电荷的作用学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A．一个线圈放在磁感应强度不为零的位置，它的磁通量一定不为零B．在磁场中某处不放线圈，则该处的磁感应强度就为零C．只要某处存在磁场，该处的磁感应强度就不为零D．磁场的方向总是由N极指向S极2．物理实验都需要有一定的控制条件．奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响．下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（）A．该实验必须在地球赤道上进行B．通电直导线必须竖直放置C．通电直导线应该水平东西方向放置D．通电直导线可以水平南北方向放置3．如图所示，AB为水平面上一个圆的直径，过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB，当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将( )A．逐渐增多B．逐渐减少C．始终不变D．不为零，但保持不变4．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）A．0 B．0.5B C．B D．2 B5．如图所示，竖直长直导线通以恒定电流I，闭合线圈abcd与直导线在同一平面内，导致线圈内磁通量发生变化的线圈运动是( )A．水平向右平移B．竖直向下平移C．竖直向上平移D．以竖直长直导线为轴转动6．如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置1经过位置2到位置3，位置1、3都很靠近2，在这个过程中，下列对穿过线圈磁通量的说法正确的是( )A．穿过线圈的磁通量越来越大B．穿过线圈的磁通量越来越小C．在位置2穿过线圈的磁通量最小D．在位置2穿过线圈的磁通量最大7．如图所示，环形导线a中有顺时针方向的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线a在同一平面内．当a中的电流增大时，穿过线圈b、c的磁通量在相同时间内的变化情况是( )A．ΔΦc＞ΔΦbB．ΔΦc＜ΔΦbC．ΔΦc＝ΔΦbD．不能确定8．宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I（方向如图）时，，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡．当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡．由此可知A ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为12()m m gNIl -B ．磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为2mgNIlC ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为12()m m gNIl -D ．磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为2mgNIl二、多选题9．相互靠近的两条直导线互相垂直，如图所示，两导线中电流I 1＞I 2，要使A 点的磁场增强且方向垂直纸面向里，则应( )A ．保持I 1不变，增强I 2B ．保持I 2不变，增强I 1C ．I 1和I 2都增强D ．增强I 1，减弱I 210．如图所示为直流电动机原理示意图．矩形线框放在匀强磁场中能绕OO ′轴转动，当线框中通有如图所示方向的恒定电流时，在线框转动90°的过程中( )A ．ab 边和cd 边受到的安培力不变B ．ab 边和cd 边受到的安培力逐渐变小C ．ad 边和cb 边始终不受安培力D ．ad 边和cb 边受到的安培力逐渐变大11．如图所示，横截面为正方形的容器内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子从a 孔垂直于边界和磁场射入容器中，其中有一部分从c 孔射出，一部分从d 孔射出，则( )A．从两孔射出的电子速率之比为v c∶v d＝2∶1B．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比为t c∶t d＝1∶2C．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a c∶a d＝√2∶1D．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a c∶a d＝2∶112．质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为μ．有电流时ab恰好在导轨上静止，如图所示．下面是沿b向a方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是（）A．B．C．D．13．速度相同的一束粒子，由左端射入速度选择器后，又进入质谱仪，其运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是( )A．该束带电粒子带正电B．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于EB2越小C．若保持B2不变，粒子打在胶片上的位置越远离狭缝S0，粒子的比荷qmD．若增大入射速度，粒子在磁场中轨迹半圆将变大14．为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。
人教版高中物理选修3-1：磁场对运动电荷的作用图文
(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的 方向也随之变化．
(3)用左手定则判定负电荷在磁场中运动所受 的洛伦兹力时，要注意将四指指向电荷运动的反 方向．
3．洛伦兹力与电场力的比较
关键一点：洛伦兹力对电荷不做功；安培力对 通电导线可做正功，可做负功，也可不做功；电 场力对电荷可做正功，可做负功，也可不做功．
种离子，从左侧区边缘的A点以速度v＝106 m/s正 对O1的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从右 侧区穿出．求：
(1)该离子通过两磁场区域所用的时间． (2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射 方向的侧移距离为多大？(侧移距离指垂直初速度 方向上移动的距离)
[解析] (1)离子在磁场中做匀
到第一次通过图中虚线MN所经历的时间，则
() A. T1＝T2
B. v1＝v2
C. a1>a2
D. t1<t2
解析：由T＝
2πm qB
知，T1＝
T2，A正确；由v＝
qBr m
知
v1>v2，B错误；由Bqv＝ma，a
＝
Bqv m
知a1>a2，C正确．作出几何图形如图所示，
从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN时粒子
＝4.19×10－6 s (2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关 系侧移总距离d＝2rsin2θ＝2 m. [答案] (1)4.19×10－6 s (2)2 m
[警示] (1)在圆形磁场区域内，沿径向射入的 粒子，必沿径向射出．(2)要区分开圆形磁场区的半 径和粒子运动轨迹的半径.
[练习3] 如图所示，半径为r ＝0.1 m的圆形匀强磁场区域边界跟 y轴相切于坐标原点O，磁感应强度 B＝0.332T，方向垂直纸面向 里．在O处有一放射源，可沿纸面向各个方向射出 速率均为v＝3.2×106 m/s的α粒子．已知α粒子质量 m＝6.64×10－27 kg，电荷量q＝3.2×10－19 C，不计 α粒子的重力．求α粒子在磁场中运动的最长时 间．
高中物理选修3-1-磁场对运动电荷的作用力
磁场对运动电荷的作用力知识元洛伦兹力知识讲解洛伦兹力1．内容：运动电荷在磁场中受到的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力方向与正电荷的受力方向相反.3．洛伦兹力方向的特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B与v所决定的平面，故洛伦兹力不做功.4．洛伦兹力推导：如图所示，直导线长为L，电流为I，导线中运动电荷数为n，横截面积为S，单个电荷的电量为q，定向运动速度为v，则，安培力F=ILB=nF洛所以洛伦兹力因为I=NqSv(N为单位体积的电荷数)所以，式中n=NSL，故F洛=qvB.上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦兹力，若电荷运动方向与磁场方向夹角为θ，则洛伦兹力为F=qvB sinθ.5．通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质．例题精讲洛伦兹力例1.如图甲所示，将一带正电的物块无初速地放在倾斜传送带底端，皮带轮以恒定的速率沿顺时针转动，该装置处于垂直纸面的匀强磁场中，物块由传送带底端运动至顶端的过程中，其v-t图象如图乙所示，物块全程运动的时间为t2，以下说法正确的是（图乙中t1、t2、v m均为已知量）（）A．匀强磁场垂直纸面向里B．由图可知皮带轮的传动速度可能小于v mC．由图可以求出物块运动的总位移xD．在t1-t2时间内，物块仍可能相对皮带向下滑动例2.如图所示，一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，小球飞离桌子边缘落到地板上．设其飞行时间为t1，水平射程为s1，落地速率为v1．撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为s2，落地速率为v2，则（）A．t12B．s1>s2C．s12D．v1=v2如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的垂直于纸面向里的匀强磁场，一个电子（电荷量为q）从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°．电子进入磁场瞬间受到______（填“洛伦兹力”或“安培力”），其大小为_____。
高中物理人教版选修3-1教学案：第三章 第5节 运动电荷在磁场中受到的力 含答案
第5节运动电荷在磁场中受到的力1．磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力，洛伦兹力的方向可由左手定那么断定。
2．荷兰物理学家洛伦兹1895年提出了著名的洛伦兹力公式F＝q v B sin θ，其中θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角。
3．电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。
电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏转线圈。
一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力的定义运动电荷在磁场中所受的作用力。
2．洛伦兹力的方向(1)实验观察——阴极射线在磁场中的偏转。
①没有磁场时电子束是一条直线。
②将一蹄形磁铁跨放在阴极射线管外面，电子流运动轨迹发生弯曲。
(2)洛伦兹力方向的判断：左手定那么：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。
3．洛伦兹力的大小(1)电荷量为q的粒子以速度v运动时，假如速度方向与磁感应强度方向垂直，那么F＝q v B。
(2)当电荷运动方向与磁场的方向夹角为θ时，F＝q v B sin_θ。
(3)当电荷沿磁场方向运动(即θ＝0或v∥B)时，F＝0。
二、电视显像管的工作原理图3-5-11．构造：如图3-5-1所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。
2．原理(1)电子枪发射电子。
(2)电子束在磁场中偏转。
(3)荧光屏被电子束撞击发光。
3．扫描：在偏转区的程度方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断挪动。
4．偏转线圈：使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的。
1．自主考虑——判一判(1)运动的电荷在磁场中受的力叫洛伦兹力，正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向一样，负电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相反。
(×)(2)同一电荷，以一样大小的速度进入磁场，速度方向不同时，洛伦兹力的大小也可能一样。
人教版选修3-1 第三章 磁场—磁场对运动电荷的作用 精讲
一、基本概念1．运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做_________ 。
洛伦兹力2．洛伦兹力的方向的判断──左手定则：让磁感线______（穿过）手心，四指指向 ________（电流）方向，或负电荷运动的______（反方向），拇指所指方向就是电荷所受洛伦兹力方向。
3．洛伦兹力的大小：洛伦兹力公式_________。
Bqvf4．洛伦兹力只改变对运动电荷________（方向），不________（改变）电荷运动的速率。
二、概念分析1．磁场对运动电荷有力的作用（1）推理：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的（2）猜想：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
（3）验证：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
（4）结论：磁场对运动电荷有力的作用。
2．洛伦兹力（1）运动电荷在磁场中受到的作用力，叫做洛伦兹力。
（2）通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。
（3）洛伦兹力是通电导线在磁场中所受安培力的微观本质。
3．电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系──左手定则。
伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向）那么，大拇指所指的方向就是电荷所受洛伦兹力的方向。
洛伦兹力的方向垂直于 v和 B 组成的平面。
4 ．洛伦兹力的大小（1）洛伦兹力的推导 I ＝ nqSv 这段导体中含有的电荷数为N=nLS安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F 的合力，这段导体中含有的自由电荷数为N=nLS ，所以 θθsin sin Bqv nsLBLnqsv F N F F ==⇒=洛安洛 （2）洛伦兹力公式 F ＝ qvBsin θ 公式中各量的单位：F 为 N ，q 为 C ，v 为m/s ，B 为 T 。
说明： ①θ 角为电荷运动方向和磁场方向的夹角；②θ ＝ 90°时 F ＝ qvB ；θ ＝ 0°时 F ＝ 0。
2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义：选修3-1 第八章 第2讲 磁场对运动电荷的作用 含解析
第2讲磁场对运动电荷的作用知识排查洛伦兹力、洛伦兹力的方向和大小1.洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。
2.洛伦兹力的方向(1)判定方法：左手定则掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指——指向洛伦兹力的方向。
(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的平面。
3.洛伦兹力的大小(1)v∥B时，洛伦兹力F＝0。
(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F＝q v B。
(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝0。
带电粒子在匀强磁场中的运动1.若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动。
2.若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动。
如下图，带电粒子在匀强磁场中，①中粒子做匀速圆周运动，②中粒子做匀速直线运动，③中粒子做匀速圆周运动。
3.半径和周期公式：(v⊥B)小题速练1.思考判断(1)带电粒子在磁场中运动时一定会受到洛伦兹力的作用()(2)洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功()(3)由于安培力是洛伦兹力的宏观表现，所以洛伦兹力也可能做功()(4)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度方向不垂直()(5)根据公式T＝2πrv，说明带电粒子在匀强磁场中的运动周期T与v成反比()(6)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有关()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√2.[人教版选修3－1·P98·T1改编]下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()答案 B运动电荷在磁场中受到的力1.洛伦兹力的特点(1)洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即洛伦兹力永不做功。
人教版高中物理-有答案-人教版物理选修3-1第三章：运动电荷在磁场中受到的力
人教版物理选修3-1第三章：运动电荷在磁场中受到的力一、选择题1. 关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是（）A.电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B.电荷在电场中一定受电场力作用C.电荷所受的电场力一定与该处电场方向一致D.电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直2. 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3. 两个带电粒子以相同的速度垂直于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.2:1B.1:1C.1:2D.1:44. 如图所示，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. 关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（）A.运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零B.电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直C.电荷运动由于受到垂直于它的磁场力作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电荷做功D.电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力6. 如图所示，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a 点．在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）A.向上B.向下C.向左D.向右7. 每时每刻都有大量宇宙射线射向地球，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着十分重要的意义．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，它的偏转方向和所受洛伦兹力的大小，下列说法中正确的是（）A.向西偏转，不变B.向南偏转，不变C.向北偏转，减小D.向东偏转，增大8. 初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向开始运动，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（）A.电子将向右偏转，速率不变B.电子将向左偏转，速率改变C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变9. 如图所示，一个带负电的物体由粗糙绝缘的斜面顶端自静止下滑到底端时速度为v，若加一个垂直于纸面向外的匀强磁场，则带电体滑到底端时速度将（）A.大于vB.小于vC.等于vD.无法确定10. 如图所示，一个质量为m、带正电荷量为q的小带电体处于可移动的匀强磁场中，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，为了使它对水平绝缘面刚好无压力，应该（）A.使磁感应强度B的数值增大B.使磁场以速率v=mgqB向上移动C.使磁场以速率v=mgqB向右移动D.使磁场以速率v=mgqB向左移动11. 如图甲所示，为一个质量为m，电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于匀强磁场中，（不计空气阻力），现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中的速度图像如图乙所示．则圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B 和圆环克服摩擦力所做的功W．（重力加速度为g）（）A.圆环带负电，B=mgqv0B.圆环带正电，B=2mgqv0C.圆环带负电，W=34mv02 D.圆环带正电，W=34mv0212. 如图所示是电视机的显像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xOz，y轴是显像管的纵轴线．位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向其正方向射出，构成了显像管的“电子枪”．如果没有其它力的作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O，使荧光屏的正中间出现一个亮点．当在显像管的管颈处的较小区域（图中B部分）加沿z轴方向的磁场（偏转磁场），亮点将偏离原点O而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B．为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线（电子束的水平扫描运动），偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是下列情况中的哪一个（）A. B. C. D.二、多选题用细线和带电小球做成的单摆，把它放置在某匀强磁场中，如图所示，在带电小球摆动的过程中，连续两次经过最低点时，相同的物理量是（不计空气阻力）（）A.小球受到的洛仑磁力B.摆线的张力C.小球的向心加速度D.小球的动能如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E（匀强电场在竖直方向）和匀强磁场B（匀强磁场在水平方向）的复合场中（E、B、U和g为已知），小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则（）A.小球可能带正电B.小球做匀速圆周运动的半径为r=1B √2UEgC.若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期变大D.若电压U增大，则小球做圆周运动的半径增大如图所示，质量为m、带电量为+q的三个相同的带电小球A、B、C，从同一高度以初速度v0水平抛出，B球处于竖直向下的匀强磁场中，C球处于垂直纸面向里的匀强电场中，它们落地的时间分别为t A、t B、t C，落地时的速度大小分别为v A、v B、v C，则以下判断正确的是（）A.t A=t B=t CB.t B<t A=t CC.v C=v A<v BD.v A=v B<v C三、解答题如图所示，OA是光滑绝缘斜面，倾角θ=37∘，处在磁感应强度大小B=2.0T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，一质量m=0.02kg、带电量q=−10−2C的滑块从斜面的A点由静止开始滑下，斜面足够长，当滑块刚离开斜面时，滑块运动的瞬时速度为多大？一初速度为零的质子，经过电压为1880V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10−4T的匀强磁场中，质子受到的洛伦兹力多大？（质子质量m=1.67×10−27kg）如图所示，某空间存在着相互正交的匀强电场E和匀强磁场B，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面水平向里，B=1T，E=10√3N/C．现有一个质量为m=2×10−6kg，电荷量q=+2×10−6C的液滴以某一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10m/s2）质量为m，电量为q带正电荷的小物块从半径为R的1光滑圆槽顶点由静止下滑，整个4装置处于电场强度为E，磁感应强度为B的区域内．如图所示，求小物块滑到底端时对轨道的压力的大小．一个质量m=0.1g的小滑块，带有q=5×10−4C的电荷量，放置在倾角α=30◦的光滑绝缘斜面上，斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．如图所示．小滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时要离开斜面．求：（g取10m/s2）（1）小滑块带何种电荷？（2）小滑块离开斜面的瞬时速度多大？（3）该斜面的长度至少为多长？参考答案与试题解析人教版物理选修3-1第三章：运动电荷在磁场中受到的力一、选择题1.【答案】B【考点】洛伦兹力左手定则【解析】此题暂无解析【解答】解：AD．由F=qvB知电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力的作用，由左手定则知洛伦兹力一定与磁场方向垂直，故A、D错误；BC．但电荷在电场中却一定受到电场力的作用且与电场方向可能相同也可能相反，故B正确，C错误．故选B．2.【答案】B【考点】洛伦兹力通电直导线和通电线圈周围磁场的方向【解析】此题暂无解析【解答】解：根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正方形中心O沿垂直于纸面的方向向外运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下，故B正确，A、C、D错误．故选B．3.【答案】C【考点】洛伦兹力的计算【解析】此题暂无解析【解答】解：带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力F=qvB，与电荷量成正比，与质量无关，故C正确．故选C．4.【答案】B【考点】带电物体在洛伦兹力作用下的力学问题通电直导线和通电线圈周围磁场的方向【解析】此题暂无解析【解答】解：CD．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；AB．由于洛伦兹力方向始终与质子运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误．故选B．5.【答案】D【考点】洛伦兹力磁现象和磁场电场强度【解析】此题暂无解析【解答】解：A．运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时（同向或反向）也不受洛伦兹力的作用，故A错误；B．运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直于磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直，故B错误；C．因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功，故C错误；D．运动电荷受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动，故D正确．故选D．6.【答案】A【考点】洛伦兹力左手定则【解析】此题暂无解析【解答】解：条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确．故选A．7.【答案】D【考点】洛伦兹力左手定则【解析】此题暂无解析【解答】解：地球表面地磁场的方向由南向北，宇宙射线带电，根据左手定则可判定，射线自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向东，所以向东偏转，越靠近地球，磁场越强，所受的洛伦兹力越大，选项D正确．故选D．8.【答案】A【考点】洛伦兹力通电直导线和通电线圈周围磁场的方向【解析】此题暂无解析【解答】解：直导线产生的磁场在其右侧垂直纸面向里，由左手定则知电子向右发生偏转，且洛伦兹力不做功，则速率不变，故A正确，B、C、D错误．故选A．9.【答案】B【考点】洛伦兹力动能定理的应用【解析】此题暂无解析【解答】mv2−0，加磁场后，多了洛伦兹解：未加磁场时，根据动能定理，有mgℎ−W f=12力，根据左手定则判断可知，洛伦兹力方向垂直于斜面向下，洛伦兹力不做功，但使mv′−0，物体对斜面的压力变大，摩擦力变大，根据动能定理，有mgℎ−W f′=12W f′>W f，所以v′<v，故B正确．故选B．10.【答案】D【考点】带电物体在洛伦兹力作用下的力学问题【解析】此题暂无解析【解答】解：小球能飘离平面的条件，竖直向上的洛伦兹力与重力平衡，即qvB=mg，得：v=mgqB，根据相对运动可知，当小球不动时，磁场相对小球向左运动，故选项D正确，A、B、C错误．故选D．11.【答案】B【考点】带电物体在洛伦兹力作用下的力学问题动能定理的应用【解析】此题暂无解析【解答】解：AB．因圆环最后做匀速直线运动，根据左手定则可知，圆环带正电，由圆环在竖直方向上平衡得：qv0B2=mg所以：B=2mgqv0，故A错误，B正确；CD．由动能定理得，圆环克服摩擦力所做的功：W=12mv02−12m(v02)2所以：W=38mv02，故C、D错误．故选B．12.【答案】A【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动规律【解析】由题，如果没有其它力的作用，电子将打到坐标原点O，为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线，电子既要能向x轴正向偏转，又要能向x轴负向偏转，必须加方向周期性改变的偏转磁场．根据半径公式r=mvqB分析磁感应强度的变化．【解答】解：据题意，如果没有其它力的作用，电子将打到坐标原点O，为使荧光屏上出现沿x 轴的一条贯穿全屏的水平亮线，电子既要能向x轴正向偏转，又要能向x轴负向偏转，实现来回扫描，必须加方向周期性改变的偏转磁场．而且电子的偏转距离要周期性，由半径公式r=mvqB分析得知磁感应强度的大小也随时间周期性变化，故A正确．故选A．二、多选题【答案】C,D【考点】竖直面内的圆周运动-轻绳模型【解析】此题暂无解析【解答】解：A．设小球带正电，则小球向右摆到最低点时，洛伦兹力的方向向上，小球向左摆到最低点时，洛伦兹力的方向向下，故A错误；BCD．设摆球所带电量为q，摆线长为r，磁感应强度为B，在最低点时的速度为v，在摆动过程中，洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点时速度大小相等，小球的动能相等，小球的向心加速度a=v 2r相等，小球向右摆到最低点时：F1+Bqv−mg=m v2r ，小球向左摆到最低点时，F2−Bqv−mg=m v2r，解得：F1<F2，所以摆线的张力不相等，故B错误，C、D正确．故选CD．【答案】B,D【考点】带电粒子在组合电场中的运动【解析】此题暂无解析【解答】解：A．小球在竖直平面内做匀速圆周运动，故重力等于电场力，即洛伦兹力提供向心力，所以mg=qE，由于电场力的方向与场强的方向相反，故小球带负电，故A错误；BD．小球在电场中加速，由动能定理得：qU=12mv2，粒子在复合场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则：qvB=m v 2r ，解得：r=mvqB=1B√2UEg，故BD正确；C．小球做圆周运动的周期：T=2πmqB，小球做圆周运动的周期与电压U无关，U增大，小球做圆周运动的周期不变，故C错误．故选BD．【答案】A,D【考点】带电粒子在电场与磁场的组合场中的运动【解析】此题暂无解析【解答】解：AB．根据题意可知：A球只有重力做功，竖直方向上做自由落体运动；B球除重力之外还受到洛伦兹力作用，但B的洛伦兹力总是水平方向的，不影响重力方向，所以竖直方向也做自由落体运动．但洛伦兹力不做功，也只有重力做功；C球除重力做功外，还受到垂直纸面向里的电场力作用，竖直方向做自由落体运动，而且电场力对其做正功．所以三个球都做自由落体运动，下落的高度又相同，故下落时间相同，则有t A= t B=t C，故A正确，B错误；CD．根据动能定理可知：A、B两球合力做的功相等，初速度又相同，所以末速度大小相等，而C球合外力做的功比A、B两球合外力做的功大，而初速度与A、B球的初速度相等，故C球的末速度比A、B两球的末速度大，即v A=v B<v C，故C错误，D正确．三、解答题【答案】当滑块刚离开斜面时滑块运动的瞬时速度为8m/s．【考点】带电物体在洛伦兹力作用下的力学问题【解析】此题暂无解析【解答】解：分析滑块的受力情况：滑块沿着斜面向下做加速运动，随着速度的增加，洛伦兹力F洛增大，支持力F N减小．当滑块刚要离开斜面时支持力F N=0，F洛=mg cosθ，又有F洛=qvB，所以，v=F洛qB=mg cosθqB=0.02×10×0.810−2×2m/s=8m/s．【答案】质子受到的洛伦兹力为4.8×10−17N．【考点】带电粒子在电场中的加（减）速和偏转洛伦兹力的计算【解析】此题暂无解析【解答】解：质子在电场中加速，设末速度为v，则12mv2=eU，质子垂直进入磁场中，受到的洛伦兹力F=evB，联立两式得F=eB⋅√2eUm，代入数据得F=4.8×10−17N．【答案】速度的为20m/s，方向为与电扬方向的夹角为60∘斜向上．【考点】带电粒子在叠加场中无约束条件下的运动【解析】此题暂无解析【解答】解：带电液滴的受力如图所示．为保证液滴做匀速直线运动，液滴所受洛伦兹力应与重力mg和电场力qE的合力等大反向；再由左手定则可确定速度v的方向，设其与电场的夹角为θ，则：tanθ=qEmg=2×10−6×10√3 2×10−6×10=√3，所以θ=60∘．F=qvB=mgcosθ=2mg，故v=2mgqB=2×2×10−6×102×10−6×1m/s=20m/s．【答案】物块滑到底端时对轨道的压力为3mg−2qE+qB√2mgR−2qERm．【考点】带电粒子在叠加场中无约束条件下的运动竖直面内的圆周运动-弹力【解析】此题暂无解析【解答】解：小物块由静止滑到最低点由动能定理得：mgR−qER=12mv2，在最低点由牛顿第二定律得：F N−mg−qvB=m v2R，联立以上两式得：F N=3mg−2qE+qB√2mgR−2qERm．由牛顿第三定律知，物块对轨道的压力：F N′=F N=3mg−2qE+qB√2mgR−2qERm．【答案】（1）小滑块带负电荷（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度是2√3m/s（3）该斜面的长度至少长1.2m【考点】带电物体在洛伦兹力作用下的力学问题【解析】此题暂无解析【解答】解：（1）小滑块沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力F N和洛伦兹力F．若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．（2）小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有qvB+F N−mg cosα=0，当F N=0时，小滑块开始脱离斜面，=2√3m/s所以v=mg cosαqB（3）方法一：下滑过程中，只有重力做功，由动能定理有：mv2，mgx sinα=12斜面的长度至少应是=1.2m．x=v22g sinα。
- 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力·典型例题解析
【例1】图16－49是表示磁场磁感强度B，负电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、f两两垂直)
[ ]
解答：正确的应选A、B、C．
点拨：由左手定则可知四指指示正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指示的方向应与速度方向相反．
【例2】带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是
[ ] 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，且速度反向且大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用
D．带电粒子受到洛伦兹力越小，则该磁场的磁感强度越小
解答：正确的应选B．
点拨：理解洛伦兹力的大小、方向与哪些因素有关是关键．
【例3】如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用，则带电粒子在磁场中作下列运动可能成立的是
[ ] A．作匀速直线运动
B、作匀变速直线运动
C．作变加速曲线运动
D．作匀变速曲线运动
点拨：当v∥B时，f＝0，故运动电荷不受洛伦兹力作用而作匀速直线运动．当v与B不平行时，f≠0且f与v恒垂直，即f只改变v的方向．故运动电荷作变加速曲线运动．
参考答案：AC
【例4】如图16－50所示，在两平行板间有强度为E的匀强电场，方向竖直向下，一带电量为q的负粒子(重力不计)，垂直于电场方向以速度v飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一个怎样方向的磁场，其磁感应强度为多大？
点拨：要使粒子沿直线飞出，洛伦兹力必须与电场力平衡．
参考答案：磁感应强度的方向应垂直于纸面向内，大小为E/v
跟踪反馈
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v
C．B必定垂直于f、v，但f不一定垂直于v
D．v必定垂直于f、B，但f不一定垂直于B
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，一定受到洛伦兹力作用
B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，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
3．如图16－51所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子
[ ] A．一定带正电
B．一定带负电
C．可能带正电或负电，也可能不带电
D．一定不带电
4．如图16－52所示，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，有一正离子恰能沿直线从左到右水平飞越此区域，则
[ ] A．若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动
B．若电子从右向左飞入，电子将向上偏转
C．若电子从右向左飞入，电子将向下偏转
D．若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动
参考答案
1．B 2．D 3．C 4．BD。