人教版高中物理必考 磁场对运动电荷的作用名师精编单元测试
物理选修3-1单元测试：第6章磁场对电流和运动电荷的作
《磁场对电流和运动电荷的作用》测评(时间:90分钟,总分:100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列四个实验现象中,不能表明电流能产生磁场的是A.甲图中,导线通电后磁针发生偏转B.乙图中,通电导线在磁场中受到力的作用C.丙图中,当电流方向相同时,导线相互靠近D.丁图中,当电流方向相反时,导线相互远离答案：B 解析：甲、丙、丁中小磁针或导线所受磁场力都是导线中产生的磁场给的力,但乙中的磁场是磁铁产生的.2.由磁感应强度的定义式B=F/IL可知A.若某处的磁感应强度为零,则通电导线放在该处所受安培力一定为零B.通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时,则该处的磁感应强度一定为零C.同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的D.磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关答案：D 解析：磁感应强度是磁场描述磁场性质的物理量,由磁场本身决定,磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关；而且导线是否受安培力作用还跟导线与磁感线之间的夹角有关,当夹角不同时,即使放在同一位置导线受力也不同,当导线与磁场平行放置时,不管磁感应强度有多大导线受力均为零.3.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用答案：B 解析：画出磁铁周围的磁感线,由右手定则可判断导线受到斜向右下方的安培力,由牛顿第三定律可知磁铁受到斜向左上方的导线所给的力,所以磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力.4.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子,这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在磁场,地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用,如图所示.那么A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最弱C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,赤道附近最强D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转答案：C 解析：对垂直射向地球表面的宇宙射线,在两极因其速度方向和地磁场的方向接近平行,所受洛伦兹力较小,因而产生的阻挡作用较小；而在赤道附近,宇宙射线速度方向和地磁场方向接近垂直,所受洛伦兹力较强,能使宇宙射线发生较大偏转,即产生较强的阻挡作用. 5.在摄谱仪等许多仪器中都设有一个速度选择器,其作用就是使进入仪器的带电粒子具有相同的速度,这些粒子在速度选择器中做的是匀速直线运动.下面就是一个速度选择器原理的示意图.有一束初速度大小不同的带正电的粒子(不计重力)沿水平向右的方向通过O点进入真空室内,若要使具有某一速度值的粒子保持匀速运动,从O′点(O、O′点在同一水平线上)射出,需要将真空室置于匀强电场和匀强磁场中,下图所示的几种情况中,匀强电场和匀强磁场的方向正确的是答案：BC 解析：在速度选择器中,粒子受到的洛伦兹力与电场力相等.6.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如右图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力的合力朝左D.cd边所受安培力对ab边力矩不为零答案：BC 解析：bc边与ad边对应处的磁感应强度相同,电流相等,故bc边与ad边所受安培力大小相同；由左手定则可知bc与ad边所受安培力方向相反,同理,ab边与cd边所受安培力方向也相反,但因ab所在处磁感应强度大,故有F ab>F cd,其合力朝左；因cd边所受安培力方向水平向右通过轴ab,故力矩为零.7.如图所示的天平可用于测定磁感强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,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(方向顺时针如图)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.磁感强度的方向垂直纸面向里,大小为NIlg m m )(21- B.磁感强度的方向垂直纸面向里,大小为NIl mg 2 C.磁感强度的方向垂直纸面向外,大小为NIlg m m )(21- D.磁感强度的方向垂直纸面向外,大小为NIl mg 2 答案：B 解析：由分析知当磁场方向向里时,导线受力向下,当磁场方向向外时,导线方向向上,因为电流反向是需在右边加砝码,说明导线框所受力减小了,由此可得磁场方向向里.8.如图所示,连接平行金属板P 1和P 2(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD 和另一连接电池的回路的一部分GH 平行,CD 和GH 均在纸面内,金属板置于磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当一束等离子体射入两金属板之间时,CD 段将受到力的作用A.等离子体从右方射入时,CD 受力方向背离GHB.等离子体从右方射入时,CD 受力方向指向GHC.等离子体从左方射入时,CD 受力方向背离GHD.等离子体从左方射入时,CD 受力方向指向GH答案：AD 解析：等离子体从右方射入时,P 2接收正离子,两导体中的电流方向相反,排斥；等离子体从左方射入时,P 1接收正离子,两导体中的电流方向相同,吸引.9.(2007天津卷,19)如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角，若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是A.aB v 23，正电荷B.aBv 2，正电荷C.aB v 23，负电荷D.aBv 2，负电荷 答案：C 解析：由题知带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示.由左手定则知粒子带负电荷.由几何关系:sin30°=R R a -,得R=32a,由R=Bqm v ,则Ba v m q 23=. 故C 项正确.10.一正电荷q 在匀强磁场中,以速度v 沿x 方向,进入垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感强度为B,如图所示,为了使电荷能做直线运动,则必须加一个电场进去,不计重力,此电场的场强应该是A.沿y 轴正方向,大小为Bv/qB.沿y 轴负方向,大小为BvC.沿y 轴正方向,大小为v/BD.沿y 轴负方向,大小为Bv/q答案：B 解析：根据电场力与洛伦兹力平衡关系求解.要使电荷能做直线运动,必须用电场力抵消洛伦兹力,本题正电荷受洛伦兹力的方向沿y 轴正方向,故电场力必须沿y 轴负方向,且qE=Bqv 即E=Bv.二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分.把答案填在题中横线上)11.如图所示,电子射线管(A 为其阴极),放在蹄形磁铁的N 、S 两极间,射线管的A 、B 两极分别接在直流高压电源的_____________极和_____________极.此时,荧光屏上的电子束运动径迹_____________偏转.(填“向上”“向下”“不”).答案：负 正 向下 解析：阴极射线管发射电子,所以A 端接负极,B 端接正极.由左手定则可判断电子束径迹向下偏.12.如图所示,在倾角都为θ的光滑导轨上,放一根长为l 、质量为m 的金属棒ab,在两通电金属棒所在空间存在磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场,金属棒ab 在磁场中始终处于静止状态,则金属棒ab 中的电流大小为_____________,方向为_____________.答案：Bl mg θtan b 流向a 解析：对导线进行受力分析,可得导线受重力mg,支持力N 和安培力F 的作用下平衡,所以由mg=IBltanθ得:I=mgtanθ/Bl.由左手定则可得电流方向从b流向a.13.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,利用这种装置可以把质量为2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_____________T,磁场力的最大功率P=_____________W(轨道摩擦不计).答案：18 2.16×106解析：电磁炮的原理就是装置受到安培力的作用而发射炮弹,F=IBL=ma,又2as=v2,解得：B=18 T.磁场力的最大功率P=Fv=IBLv=2.16×106 W.14.40年代,我国物理学家朱洪元先生提出：电子在加速器中匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”,光的频率是电子的回转频率的n倍,现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工艺中.设同步辐射光频率为f,电子质量为m,电量为e,则加速器磁场感应强度B的大小为_____________,若电子的回转半径为R,则它的速度为_____________.答案：2πmf/ne 2πRf/n 解析：因为电子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力,qvB=mv2/r,T=2πr/v,频率f=1/T,所以f=qB/2πm,因为同步辐射光频率是电子的n倍,所以B=2πmf/ne,电子的速度为2πRf/n.三、计算题(本大题共4小题,共44分.解答中必须有解析的过程,直接写答案的不得分)15.(10分)如图所示,质量为60 g的金属棒长为L1=20 cm,棒两端与长为L2=30 cm的细软金属线相连,吊在磁感应强度B=0.5 T、竖直向上的匀强磁场中.当金属棒中通过稳恒电流I后,金属棒向纸外摆动,摆动过程中的最大偏角θ=60°(取g=10 m/s2),求：(1)金属棒中电流大小和方向;(2)金属棒在摆动过程中动能的最大值.解析：(1)作金属棒的侧视图如图所示,由左手定则可得：电流方向水平向右.杆摆到60°时处于平衡状态,所以杆所受安培力F=mgtanθ=IBL12 A.所以I=mgtanθ/BL1=3(2)由分析知棒在向外摆的过程中重力和安培力对棒做功,棒摆到与竖直成30°角时动能最大.选棒摆到30°角时为初状态,摆到60°角时为末状态,则由动能定理-mgL 2(1-cosθ)+IBL 1L 2sinθ=mv 2/2,得E k =IBL 1L 2′sinθ′-mgL 2(1-cosθ′)=2.78×10-2 J.答案：(1)金属棒中电流方向水平向右,电流大小为32 A(2)2.78×10-2 J16.(10分)如图所示,光滑斜面固定在水平面上,斜面倾角为θ.磁感强度为B 的匀强磁场垂直纸面向里.有一质量为m 、带电量为q 的滑块,从某一时刻起,在斜面上由静止开始滑下,到某一位置离开斜面(设斜面足够长).求：(1)滑块带何种电荷?(2)滑块在斜面上运动的最大速度是多少?解析：(1)滑块由静止开始沿斜面向下做加速运动.若滑块带正电,则其所受洛伦兹力垂直于斜面向下,将使滑块与斜面挤压,且随速度v 的增大,洛伦兹力也增大,滑块与斜面挤压得更紧,滑块是不会离开斜面的.若滑块带负电,则其所受洛伦兹力垂直于斜面向上,随着下滑速度增大,洛伦兹力增大,使滑块与斜面间的正压力减小,当洛伦兹力大小等于mgcosθ时,正压力为零.随着滑块继续下滑,速度也继续增大,洛伦兹力大于mgcosθ,滑块将离开斜面.所以滑块带的是负电.(2)因斜面光滑,故滑块沿斜面的运动是匀加速运动.当滑块即将脱离斜面时,它在斜面上运动的速度最大.设该速度大小为v m ,则qv m B=mgcosθ,得v m =mgcosθ/qB.答案：(1)负电 (2)v m =mgcosθ/qB17.(12分)如图所示,厚度为h 、宽为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时电势差U,电流I 和B 的关系为U=kdIB ,式中的比例系数k 称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差. 设电流I 是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:(1)达到稳定状态时,导体板上侧面Ａ的电势__________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”).(2)电子所受的洛伦兹力的大小为__________.(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受的静电力的大小为__________.(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数k=nel ,其中n 代表导体板单位体积中电子的个数.解析：(1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程.由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,电流是电子的定向运动形成的,电流方向从左到右,电子运动的方向从右到左.根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上,电子向A 板聚集,A′板出现多余的正电荷,所以A 板电势低于A′板电势,应填“低于”.(2)电子所受洛伦兹力的大小为f=evB.(3)横向电场可认为是匀强电场,电场强度E=h U ,电子所受电场力的大小为F=eE=e hU . (4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用,由两力平衡有e h U =evB 可得U=hvB. 通过导体的电流强度微观表达式为I=nevdh.由题目给出的霍尔效应公式U=K d IB ,有hvB=K d nevdhB ,得K=ne1. 答案：(1)低于 (2)evB (3)eU/h (4)见解析18.(12分)如图所示,在Y ＜0区域内存在匀强磁场,方向垂直于XY 平面并指向纸外,磁感应强度为B,一带正电的粒子从Y 轴上的A 点,以速度v 0与Y 轴负半轴成夹角θ射出,进入磁场后,经磁场的偏转最终又恰能通过A 点,A 点的坐标为(0,a).试问该粒子的荷质比为多少?从A 点射出到再次经过A 点共要多少时间?解析：因为Bqv 0=Rmv 20① 由几何关系R=θcos a tanθ② 在磁场中偏转时间t 1=qBm T )2(22θππθπ+=+③ 匀速运动的时间t 2=θθcos 2cos 200v a v a=④ 联立①②及③④分别可得: 粒子的荷质比θθθθsin cos tan cos 200Ba v Ba v m q ==. 总时间t=qBm v a )2(cos 20θπθ++. 答案：θθsin cos 20Ba v ；Bqm v a )2(cos 20θπθ++.。
人教版选修(1-1)《磁场对运动电荷的作用》word同步测试1
9.C.电子的动能始终不变7.如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是X ・■■・•电子的动量始终不变X XXX 綁了 X X X 1 'X| Lt第7题8.如图所示，空间有磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速v 从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力） 场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是A. B/v ，方向竖直向上B. B/v ，方向水平向左C. Bv ，垂直纸面向里D . Bv ，垂直纸面向外有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是（ ）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 A.C. 电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向垂直10 •如果运动电荷在磁场中运动时除磁场力作用外不受其他任何力作用，则它在磁场中的运动可能是D. 磁场对运动电荷的作用练习1 •试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向2.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，间时，将（）A. 竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地面向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转 D.相对于预定点稍向北偏转3•如图3所示，一个带正电q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中， 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-- ■则这些电子在进入地球周围的空A. 使B 的数值增大B .使磁场以速率 m ，向上移动C.mg使磁场以速率v =，向右移动DqBmg使磁场以速率v =，，向左移动qB4. A. C.5. 一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（ 此空间一定不存在磁场此空间可能有磁场 ，方向与电子速度垂直 一束带电粒子沿水平方向飞过静止的小磁针的正上方,）此空间可能有方向与电子速度平行的磁场.以上说法都不对小磁针也是水平放置， 这时小磁针的南极向西偏转，则这束带电粒子可能是（A. 由北向南飞行的正离子束C.由北向南飞行的负离子束6.电子以速度V 。
高三物理考试题磁场对运动电荷的作用-精选教学文档
高三物理考试题磁场对运动电荷的作用【】鉴于大家对高中频道十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文高三物理考试题磁场对运动电荷的作用，供大家参考！高三物理考试题磁场对运动电荷的作用《磁场对运动电荷的作用》(时间:90分钟满分：100分)一、选择题1.在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，且范围足够大，其俯视图如图所示，若小球运动到某点时，绳子突然断开，则关于绳子断开后，对小球可能的运动情况的判断不正确的是A.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小B.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，半径不变C.小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变D.小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径减小【答案】A【详解】绳子断开后，小球速度大小不变，电性不变.由于小球可能带正电也可能带负电，若带正电，绳断开后仍做逆时针方向的匀速圆周运动，向心力减小或不变(原绳拉力为零)，则运动半径增大或不变.若带负电，绳子断开后小球做顺时针方向的匀速圆周运动，绳断前的向心力与带电小球受到的洛伦兹力的大小不确定，向心力变化趋势不确定，则运动半径可能增大，可能减小，也可能不变.2.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【答案】选C.【详解】无论从哪端通入电流，螺线管内的磁场方向总与电子流运动的方向平行，故电子流不受洛伦兹力的作用.3.如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、水平向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出时偏离原方向60，利用以上数据可求出下列物理量中的哪几个()A.带电粒子的比荷B.带电粒子在磁场中运动的周期C.带电粒子的初速度D.带电粒子在磁场中运动的半径【答案】AB【详解】设磁场的宽度为L，粒子射入磁场的速度v=Lt，L 未知，故C选项错误;粒子运动的轨迹和圆心位置如图所示. 由几何关系知，粒子匀速圆周运动的半径r=233L，因不知L，也无法求出半径，故D选项错误;又因为r=mvqB，所以qm=vBr=32Bt，粒子运动的周期T=2rv=433t，选项A、B正确.4. 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，从而显示出粒子的径迹，这是云室的原理，如图是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，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【答案】选D.【详解】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.5. 如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球.整个装置水平匀速向右运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端口飞出，则从进入磁场到小球飞出端口前的过程中()A.小球带正电荷B.小球做类平抛运动C.洛伦兹力对小球做正功D.管壁的弹力对小球做正功【答案】ABD6. 半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出.AOB=120，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()A.2r3v0B.23r3v0C.r3v0D.3r3v0【答案】选D.【详解】从弧AB所对圆心角=60，知t=16T=m3qB，但题中已知条件不够，没有此项选择，另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t=AB/v0，从图中分析有R=3r，则：AB=R=3r3=33r，则t=AB/v0=3r3v0.7.电荷量为+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、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.粒子只受到洛伦兹力作用时，运动的动能不变【答案】选B、D.【详解】因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时F=Bqv，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速度方向垂直，因此速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错误.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方向不变，再由F=Bqv知大小不变，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成任意夹角，所以C选项错误.因为洛伦兹力总与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，粒子动能不变，洛伦兹力只改变粒子的运动方向，所以D选项正确.8.A、B、C是三个完全相同的带正电小球，从同一高度开始自由下落，A球穿过一水平方向的匀强磁场;B 球下落过程中穿过水平方向的匀强电场;C球直接落地，如图所示.试比较三个小球下落过程中所需的时间tA、tB、tC的长短及三个小球到达地面的速率vA、vB、vC间的大小关系，下列说法正确的是( )A.tAtB=tC vBvA=vCB.tA=tBtC vAC.tA=tB=tC vA=vBvCD.tAtC vA=vB【答案】选A.【详解】比较小球下落时间可由分析竖直方向受力情况与分析运动的情况去作比较;比较小球着地时的速率大小，可由动能定理进行分析，此时，要特别注意重力、电场力、洛伦兹力的做功特点. A球进入匀强磁场中除受重力外还受洛伦兹力，改变A的运动方向洛伦兹力方向随之改变，洛伦兹力方向斜向上，因此向上方向有分力阻碍小球自由下落，延长下落时间，而B与C球在竖直方向只受重力作用，竖直方向均做自由落体运动，故下落时间tAtB=tC.三个带电球均受重力的作用，下落过程由于重力做正功，速度均增加.A球下落时虽受洛伦兹力作用，但洛伦兹力对电荷并不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小，故A、C两球的速度大小相等.而B球下落进入电场时，电场力对小球做正功，使小球B的动能增大，因此落地时B球的动能最大，即vBvA=vC.9.如图所示，平行板间的匀强电场范围内存在着与电场正交的匀强磁场，带电粒子以速度v0垂直电场从P点射入平行板间，恰好沿纸面做匀速直线运动，从Q飞出，忽略重力，下列说法正确的是( )A.磁场方向垂直纸面向里B.磁场方向与带电粒子的符号有关C.带电粒子从Q沿QP进入，也能做匀速直线运动D.若粒子带负电，以速度v1沿PQ射入，从Q飞出时，则v1 【答案】选A、D.【详解】带电粒子以速度v0垂直电场从P点射入平行板间，恰好沿纸面做匀速直线运动，则带电粒子所受的电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，根据左手定则判断不论粒子带何种电荷，磁场方向均垂直纸面向里，所以A正确，B错误;带电粒子从Q沿QP进入，电场力方向不变，而洛伦兹力反向，故不能做匀速直线运动，C错误;粒子带负电时，洛伦兹力方向向下，以速度v1沿PQ射入，从Q飞出，则qv1B 10. 回旋加速器是加速带电粒子的装置.其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()A.减小磁场的磁感应强度B.增大匀强电场间的加速电压C.增大D形金属盒的半径D.减小狭缝间的距离【答案】选C.【详解】回旋加速器工作时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由qvB=mv2r，得v=qBrm;带电粒子射出时的动能Ek=12mv2=q2B2r22m.因此增大磁场的磁感应强度或者增大D 形金属盒的半径，都能增大带电粒子射出时的动能.二、非选择题11.如图所示，真空中有以O为圆心，r为半径的圆柱形匀强磁场区域，圆的最下端与x轴相切于坐标原点O，圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，在虚线MN右侧x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场.现从坐标原点O向纸面内不同方向发射速率相同的质子，质子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为r，已知质子的电荷量为e，质量为m，不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力.求：(1)质子进入磁场时的速度大小;(2)沿y轴正方向射入磁场的质子到达x轴所需的时间. 【详解】(1)由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，得：Bev=mv2r 解得：v=Berm.(2)若质子沿y轴正方向射入磁场，则以N为圆心转过14圆弧后从A点垂直电场方向进入电场，质子在磁场中有：T=2mBe，得：tB=14T=m2eB进入电场后质子做类平抛运动，y方向上的位移y=r=12at2=12eEmt2E解得：tE= 2mreE则：t=tB+tE=m2eB+ 2mreE.12.如右图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B=0.10 T，磁场区域半径r=233 m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外.两区域切点为C.今有质量m=3.210-26 kg.带电荷量q=1.610-19 C的某种离子，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)【答案】(1)4.1910-6 s (2)2 m【详解】 (1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如右图，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律qvB=mv2R①又：T=2Rv②联立①②得：R=mvqB③T=2mqB④将已知代入③得R=2 m⑤由轨迹图知：tan =rR=33，则=30则全段轨迹运动时间：t=2T3602=T3⑥联立④⑥并代入已知得：t=23.143.210-2631.610-190.1 s=4.1910-6 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=2rsin 2=2 m.【总结】2019年已经到来，高中寒假告示以及新的工作也在筹备，小编在此特意收集了寒假有关的文章供读者阅读。
磁场对运动电荷的作用力+精选训练题 高二下学期物理人教版
1.2磁场对运动电荷的作用力精选训练题一、单项选择题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三者必定均相互垂直B．f必定垂直于B、v，但B不一定垂直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B2．下列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．只要带电粒子在磁场中某点的速度大小不变，带电粒子所受洛伦兹力大小就不变C．电子束垂直进入磁场发生偏转，这是洛伦兹力对电子做功的结果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3．下列表示运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（）A．B．C．D．4．某长螺线管中通有大小和方向都不断变化的电流，现有一带电粒子沿螺线管轴线方向射入管中．若不计粒子所受的重力，则粒子将在螺线管中（）A．做匀速直线运动B．做匀加速直线运动C．做圆周运动D．沿轴线来回运动5．沈括在《梦溪笔谈》中记载了“方家以磁石磨针锋。
则能指南，然常微偏东，不全南也”。
下列与地磁场有关说法正确的是（）A．地理南、北极与地磁场的南、北极重合B．垂直地面射向赤道的负粒子受到向西的洛伦兹力C．地球表面赤道附近的地磁场最强D ．地磁场南极在地理南极附近稍偏东6． 如图所示的速度选择器水平放置，板长为L ，两板间距离也为L ，两板间分布着如图所示的正交匀强电场与匀强磁场，一带正电的粒子（不计重力）从两板左侧中点O 处沿图中虚线水平向右射入速度选择器，恰好做匀速直线运动；若撤去磁场，保留电场，粒子以相同的速度从O 点进入电场，恰好从上板极右边缘b 点离开场区；若撤去电场，保留磁场，粒子以相同的速度从O 点进入磁场，则粒子圆周运动的半径为（ ）A ．LB ．2LC ．54LD ．2L7． 如图所示为磁流体发电机发电原理示意图，将一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒）射入磁场，磁场中有两块金属板P 、Q ，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。
人教版物理选修3-1《磁场对运动电荷的作用力》同步测试及答案
《磁场对运动电荷的作用力》测试卷一、选择题1．关于通电直导线所受的安培力F 、磁感应强度B 和电流I 三者方向之间的关系。
下列说法中正确的是( )A.F 、B 、I 的三者的方向必定均相互垂直B.F 必定垂直于B 、I ，但B 不一定垂直于IC.B 必定垂直于F 、I ，但F 不一定垂直于ID.I 必定垂直于F 、B ，但F 不一定垂直于B2．（改编题）质量为m 的金属导体棒置于倾角为α的导轨上，棒与导轨间的摩擦系 数为μ，当导体棒通电时，恰能在导轨上静止，如图所示的四个图中标出了四种可能的匀强磁场B 的方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是( )3.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洛仑兹力的作用 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4. (改编题)两个带电粒子由静止经同一电场加速后垂直磁感线方向进入同一匀强磁BABBBBCD场，两粒子质量之比为l:2．电量之比为l:2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为( ) A．2:1 B.l:l C．1:2 D．1:45.（原创题）如图所示，两金属导轨倾斜放置，匀强磁场垂直导轨平面向上，导轨左端连接电源、滑动变阻器，在导轨上垂直导轨放置一金属棒,开关闭和，当滑动变阻器的滑片p由左端向右端滑动时，关于金属棒所受的摩擦力（金属棒保持静止），下列说法正确的是（）A.一定减小B.一定增大C.可能先减小后增大D.可能先增大后减小二、填空题6．在匀强磁场中，有一段5cm的导线和磁场垂直，当导线通过的电流是lA时，受磁场的作用力0.1N，那么磁感应强度B= T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过电流减小为原来的一半，那么磁感应强度B= T，导线受到的安培力F= N.7. (改编题)电子以4×1010m／s的速率垂直射入磁感应强度为1T的匀强磁场中，则其受到的磁场力为N。
磁场对运动电荷的作用试题(含答案)
磁场对运动电荷的作用二一、要点讲解1. 定义：磁场对运动电荷受到的作用力叫做洛伦兹力．2. 大小：F 洛=qvBsi n θ ,(θ为B 与v 的夹角)（1）当v ⊥B 时，F 洛m x=qvB; （2）当v ∥B 时，F 洛min=0 ;3. 洛伦兹力的方向：由左手定则判断。
注意：① 洛伦兹力一定垂直于B 和v 所决定的平面（因为它由B 、V 决定）即F 洛⊥B 且F 洛⊥V;但是B 与V 不一定垂直（因为它们由自身决定）②四指的指向是正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向4. 特点：洛伦兹力对电荷不做功，它只改变运动电荷速度的方向，不改变速度的大小。
原因： F 洛⊥V5. 洛伦兹力和安培力的关系：F 洛是F 安的微观解释，F 安是F 洛宏观体现。
考点2：带电粒子在磁场中的圆周运动1．若v ∥B ，则F 洛=0，带电粒子以速度v 做匀速直线运动.2．若v ⊥B ，则带电粒子在垂直于磁感应线的平面内以入射速度v 做匀速圆周运动．(1) 洛伦兹力充当向心力：rmv qvB 2= (2)轨道半径：qB mE qBp qB mv r K 2=== (3)周 期： qBm v r T ππ22== (4)角 速 度：mqB ω=(5)频 率：mqB T f π21== (6)动 能： m(qBr)mv E k 22122== 二、精题精练1 （2010·山东省诸城市高三12月质量检测） .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（ ）、变大 B 、变小C 、不变D 、条件不足，无法判断答案：B2 （2010·山东省莘县实验高中模拟） 在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O 在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示．若小球运动到点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法正确的是（ ）．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变B ．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，周期一定不变C ．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，速度增大D ．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小 答案：3 （2010·辽宁省锦州市高三期末）如图所示圆柱形区域的横截面．在没有磁场的情况下，带电粒子（不计重力）以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t ；若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B ，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了3π，根据上述条件可求得的物理量为．带电粒子的初速度B．带电粒子在磁场中运动的半径C．带电粒子在磁场中运动的周期D．带电粒子的比荷答案：CD4 （2010·天津大港一中高三第四次月考）一均匀磁场，其磁感应强度方向垂直于纸面，两带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，则（）（）两粒子的电荷必然同号；（B）粒子的电荷可以同号也可以异号；（C）两粒子的动量大小必然不同；（D）两粒子的运动周期必然不同。
人教版高中物理选择性必修第二册《1.2 磁场对运动电荷的作用力》练习题(解析版)
1.2 磁场对运动电荷的作用力【四大题型】【人教版2019】【题型1 洛伦兹力方向的判定】 (1)【题型2 洛伦兹力大小的计算】 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
【题型3 电子束的磁偏转】 .. (4)【题型4 带电体在磁场中的运动】 (6)知识点1：洛伦兹力的方向1．F、B、v三者方向间的关系洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．说明：F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示．2．洛伦兹力方向的判断在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．3．洛伦兹力的特点(1) 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直．(2) 洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小．知识点2：洛伦兹力与安培力的关系【题型1 洛伦兹力方向的判定】【例1】(多)一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，则下列选项正确的是()A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电【变式1-1】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，则粒子在磁场中受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里的是()【变式1-2】(多)一根通电直导线水平放置，通过直导线的电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度开始运动，不考虑电子的重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是()A．电子将向上偏转B．电子将向下偏转C．电子运动的速率保持不变D．电子运动的速率开始变大【变式1-3】如图所示，a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，它们位于同一圆的两条相互垂直的直径的四个端点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图．一带负电的粒子从圆心O 沿垂直于纸面向里的方向运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A ．从O 指向aB ．从O 指向bC ．从O 指向cD ．从O 指向d知识点3：洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小：F ＝q v B sin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．(1)当θ＝90°时，v ⊥B ，sin θ＝1，F ＝q v B ，即运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力最大． (2)当θ＝0时，v ∥B ，sin θ＝0，F ＝0，即运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力．【题型2 洛伦兹力大小的计算】【例2】如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B ，带电粒子的速率均为v ，带电荷量均为q .试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．【变式2-1】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，电荷量之比为1⊥2，则刚进入磁场时两带电粒子所受洛伦兹力之比为( ) A ．2⊥1 B ．1⊥1 C ．1⊥2 D ．1⊥4【变式2-2】如图所示，三根通电长直导线P 、Q 、R 互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a ，电流大小均为I ，方向垂直纸面向里(已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导线r 处的磁感应强度B ＝kIr ，其中k为常数)．某时刻有一电子(质量为m 、电荷量为e )正好经过坐标原点O ，速度大小为v ，方向沿y 轴正方向，则电子此时所受磁场力( )A ．方向垂直纸面向里，大小为23evkI3aB ．方向指向x 轴正方向，大小为23evkI3aC ．方向垂直纸面向里，大小为3evkI3a D ．方向指向x 轴正方向，大小为3evkI3a【变式2-3】如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用一水平恒力F 拉乙物块，使甲、乙一起向左加速运动，甲、乙无相对滑动，则在加速运动阶段( )A ．甲、乙两物块间的摩擦力保持不变B ．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C ．甲、乙两物块间的弹力不断增大D ．乙物块与地面之间的摩擦力不断减小【题型3 电子束的磁偏转】【例3】显像管的原理示意图如图所示，当没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O 点．安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P 点逐渐移动到Q 点，下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是( )【变式3-1】如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将()A．向上偏转B．向下偏转C．向纸外偏转D．向纸里偏转【变式3-2】在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图所示．圆形区域内的偏转磁场的方向垂直于圆面，不加磁场时，电子束将通过O点打在屏幕的中心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()【变式3-3】如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈，通入电流I后，能够在两线圈间产生匀强磁场；玻璃泡内有电子枪，通过加速电压U对初速度为零的电子加速并连续发射．电子刚好从球心O点正下方的S点水平向左射出，电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹．则下列说法正确的是()A．若要正常观察电子径迹，励磁线圈的电流方向应为逆时针(垂直纸面向里看)B．若保持U不变，增大I，则圆形径迹的半径变大C．若同时减小I和U，则电子运动的周期减小D．若保持I不变，减小U，则电子运动的周期将不变【题型4 带点体在磁场中的运动】【例4】如图所示，一表面粗糙的倾角θ＝37°的绝缘斜面，处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝4 T．一质量m＝0.02 kg、带电荷量q＝0.01 C的带正电物体(可视为质点)从斜面上的某点由静止开始下滑，斜面足够长，物体在下滑过程中克服摩擦力做的功W f＝0.08 J．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，试求：(1)物体在斜面上运动的最大速率；(2)物体沿斜面下滑的最大距离．【变式4-1】如图所示，一带正电的物体固定在小车的底板上，其中底板绝缘，整个装置静止在水平地面上，在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场，如果保持小车不动，将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动．则下列说法正确的是()A．带电物体所受的洛伦兹力为零B．带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上C．小车对地面的压力变大D．地面对小车的摩擦力方向向左【变式4-2】(多)足够长的光滑绝缘槽，与水平方向的夹角分别为α和β(α<β)，如图所示，加垂直于纸面向里的匀强磁场，将质量相等且带等量正、负电荷的小球a和b，分别从两斜面的顶端由静止释放(一次仅有一个小球存在)，关于两球在槽上的运动，下列说法正确的是()A．在槽上a、b两球都做匀加速直线运动，a a>a bB．在槽上a、b两球都做变加速直线运动，但总有a a>a bC．a、b两球沿直线运动的最大位移分别为x a、x b，则x a<x bD．a、b两球沿槽运动的时间分别为t a、t b，则t a<t b【变式4-3】(多)如图所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度－时间图像可能是下列选项中的()1.2 磁场对运动电荷的作用力【四大题型】【人教版2019】【题型1 洛伦兹力方向的判定】 (1)【题型2 洛伦兹力大小的计算】 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
高中物理精品试题：磁场对运动电荷的作用
磁场对运动电荷的作用1．一带电粒子在匀强磁场中.沿着磁感应强度的方向运动，现将该磁场的磁感应强度 增大1倍，则带电粒子受到的洛伦兹力( )(A )增大为原来的2倍 (B )增大为原来的4倍(C )减小为原来的一半 (D )保持原来的情况不变2. 两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受到磁场力作用而作匀速圆周运动( ).(1995年全国高考试题)(A )若速率相等，则半径必相等(B )若质量相等，则周期必相等(C )若动量大小相等，则半径必相等(D )若动能相等，则周期必相等3. 如图所示，一电子从a 点以速度v 垂直进入长为d 、宽为h 的矩形磁场区域，沿曲线ab 运动，通过b 点离开磁场.已知电子质量为m ，电量为e ，磁场的磁感应强度为B ，ab 的弧长为s ，则该电子在磁场中运动的时间为( )(A )t =d /v(B )t =s /v(C )⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22h d 2dh arcsin eB m t (D )⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22h d 2dh arccos eB m t 4. 如图所示，将截面为正方形的真空腔abcd 放置在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里.若有一束具有不同速率的电子由小孔a 沿ab方向射入磁场，打在腔壁上被吸收，则由小孔c 和小孔d 射出的电子的速率之比v c /v d =________.5．如图所示为云室中某粒子穿过铅板P 前后的轨迹.室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直(图中垂直于纸面向里)，由此可知此粒子().(2002年北京春季高考理科综合试题)(A )一定带正电 (B )一定带负电(C )不带电 (D )可能带正电，也可能带负电6．如图所示，用绝缘细线悬挂着的带正电小球在匀强磁场中作简谐运动，则( )(A )当小球每次经过平衡位置时，动能相同(B )当小球每次经过平衡位置时，动量相同(C )当小球每次经过平衡位置时，细线受到的拉力相同(D )撤消磁场后，小球摆动的周期不变7．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t 1，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)t1＜t2(B)s1＞s2(C)s1＜s2(D)v1=v28．在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示.若小球运动到A点时，绳子忽然断开.关于小球在绳断开后可能的运动情况，下列说法中正确的是( )(A)小球仍作逆时针匀速圆周运动，半径不变(B)小球仍作逆时针匀速圆周运动，但半径减小(C)小球作顺时针匀速圆周运动，半径不变(D)小球作顺时针匀速圆周运动，半径减小9.如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸面外，磁感臆强度为B，一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点距离为1，求该粒子的电量和质量之比q/m.(2001年全国高考试题)10. 如图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外.O是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电量为＋q、质量为m、速率为v的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向.已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，P到O的距离为L.不计重力及粒子间的相互作用.求:(1)所考察的粒子在磁场中的轨道半径.(2)这两个粒子从0点射人磁场的时间间隔.(1999年全国高考试题)。
人教版高中物理选修二《磁场对运动电荷的作用力》练习题(含解析)(1)
第一章安培力与洛伦兹力第2节磁场对运动电荷的作用力一、单选题1．下列关于磁场基本信息的说法，正确的是（）A．两条磁感线一定不相交，但可能相切B．只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用C．线圈所在处的磁场越强，则穿过该线圈的磁通量越大D．由FBIL可知，磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线IL的乘积成反比【答案】B【解析】A．条磁感线一定不相交，不相切，所以A错误；B．只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用，所以B正确；C．线圈所在处的磁场越强，但穿过该线圈的磁通量可以为0，所以C错误；D．磁感应强度大小是由磁场本身性质决定与通电导线的电流大小及导线的长度无关，所以D错误；故选B。
2．一带电粒子在某匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现仅将该粒子的运动速度增大一倍，其他条件不变，不计粒子的重力，则该带电粒子在此匀强磁场中（）A．做匀速圆周运动B．受到的洛伦兹力变为原来的2倍C．运动的轨迹半径变为原来的2倍D．运动的动能变为原来的4倍【答案】D【解析】ABC ．因为带电粒子在某匀强磁场中沿着磁感线方向运动，该粒子不受洛伦兹力作用，在磁场中做匀速直线运动，ABC 错误；D ．现仅将该粒子的运动速度增大一倍，根据212k E mv得，该粒子的的动能变为原来的4倍，D 正确。
故选D 。
3．如图，阴极射线管水平放置，左端为阴极，右端为阳极，电子在高压作用下由阴极加速飞向阳极。
如果将阴极射线管放入磁场中使射线向下偏转，则磁场方向为（ ）A ．垂直纸面向外B ．垂直纸面向里C ．平行纸面向左D ．平行纸面向上【答案】B【解析】 如果将阴极射线管放入磁场中使射线向下偏转，电子由阴极飞向阳极，则根据左手定则可知磁场方向为垂直纸面向里。
故选B 。
4．如图所示，两根长直导线垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为M 和N ，两导线内通有大小相等、方向相反的电流。
A 、B 是该平面内MN 连线的中垂线上的两点，一带正电的小球从B 点以某一指向A 点的初速度开始运动，则带电小球的运动情况是（ ）A．小球将做匀速直线运动B．小球将先做减速运动后做加速运动C．小球将向左做曲线运动D．小球将向右做曲线运动【答案】A【解析】根据安培定则可知，两电流在A点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据对称性和平行四边形定则可知，A点处的合磁感应强度的方向沿着AB方向，同理可得在AB连线上各点的合磁感应强度的方向都沿AB方向，与带电小球的初速度方向平行，则带电小球在光滑水平面上不受洛伦兹力作用，小球受到的合外力为0，小球做匀速直线运动，A正确，BCD错误。
第50讲 磁场对运动电荷的作用(练习)(解析版)-2025版高考物理最新模拟精练+真题实战演练
第50讲磁场对运动电荷的作用（模拟精练+真题演练）1．（2023·浙江·模拟预测）一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向如图所示，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度v开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（）A．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大B．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小C．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大D．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小【答案】B【详解】水平导线中通有稳定电流I，根据安培定则判断可知，导线上方的磁场方向向里，导线下方的磁场方向向外，由左手定则判断可知，导线下面的电子所受的洛伦兹力方向向上，则电子将向上偏转，其速率v不变，而离导线越近，磁场越强，磁感应强度B越大，由公式mvrqB可知电子的轨迹半径逐渐变小；故选B。
2．（2023·四川成都·统考三模）如图为显像管原理俯视图（纸面内）。
若电子枪发射的高速电子束经磁偏转线圈的磁场偏转后打在荧光屏上a点，则（）A．磁场的方向垂直纸面向里B．磁场越强，电子束打在屏上的位置越靠近屏的中心O点C．要让电子束从a逐渐移向b，应将磁场逐渐减弱至零，再将磁场反向且逐渐增强磁场D．要让电子束从a逐渐移向b，应逐渐增强磁场使电子束过O点，再将磁场反向且逐渐减弱磁场【答案】C【详解】A．电子向上偏转，据左手定则可知，磁场的方向垂直纸面向外，A错误；B ．由洛伦兹力作为向心力可得2v qvB m r=解得mv r qB =磁场越强，偏转半径越小，电子束打在屏上的位置越远离屏的中心O 点，B 错误；CD ．磁场越弱，偏转半径越大，电子束打在屏上的位置越靠近屏的中心O 点，要让电子束从a 逐渐移向b ，应将磁场逐渐减弱至零，再将磁场反向且逐渐增强磁场，C 正确，D 错误。
故选C 。
3．（2023·陕西西安·西安市东方中学校考一模）如图所示，竖直放置的光滑绝缘斜面处于方向垂直竖直平面（纸面）向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，一带电荷量为(0)q q >的滑块自a 点由静止沿斜面滑下，下降高度为h 时到达b 点，滑块恰好对斜面无压力。
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磁场对运动电荷的作用1.(2017·广西桂林期中)在阴极射线管(电子从负极流向正极)的正上方平行放置通以电流I的一根直导线,其电流方向如图所示.则阴极射线的偏转方向为( D )A.垂直纸面向里B.向下垂直纸面向外C.向上D.向下解析:由通电导线的电流方向,根据右手螺旋定则可得电子射线管处于垂直纸面向里的磁场,当电子流方向从左向右,则由左手定则可得电子向下偏转,选项D正确,A,B,C错误.2.(2017·湖南浏阳期中)(多选)在一个边界为等边三角形的区域内,存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在磁场边界上的P点处有一个粒子源,发出比荷相同的三个粒子a,b,c(不计重力)沿同一方向进入磁场,三个粒子通过磁场的轨迹如图所示,用t a,t b,t c分别表示a,b,c通过磁场的时间;用r a,r b,r c分别表示a,b,c在磁场中的运动半径,则下列判断正确的是( AC )A.t a=t b>t cB.t c>t b>t aC.r c>r b>r aD.r b>r a>r c解析:粒子在磁场中做匀速圆周运动,由图示情景可知,粒子轨道半径r c>r b>r a,粒子转过的圆心角θa=θb>θc,粒子在磁场中做圆周运动的周期由于粒子的比荷相同、B相同,则粒子周期相同,粒子在磁场中的运动时间由于θa=θb>θc,T相同,则t a=t b>t c,选项A,C正确,B,D错误.3.(2017·河北石家庄期中)如图所示,一个电子沿AO方向垂直射入匀强磁场中,磁场只限于半径为r的圆内.若电子速度为v,质量为m,带电荷量为q,磁感应强度为B. 电子在磁场中偏转后从C点射出,∠AOC=120°,下面结论正确的是( B )A.电子经过磁场的时间为B.电子经过磁场的时间为C.磁场半径r为D.AC间的距离为解析:由,可得R=由图可知电子在磁场中转过的圆心角为60°,根据几何知识可知AC长等于半径电子运动的时间T=分析可知,半径r=Rtan30°=选项B正确,A,C,D错误.4.(多选)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,一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射.这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子,不计重力.下列说法正确的是( BD )A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大解析:由于粒子比荷相同,由,运动轨迹也必相同,选项B正确;对于入射速度不同的粒子在磁场中可能的运动轨迹如图所示,由图可知,粒子的轨迹直径不超过磁场边界一半时转过的圆心角都相同,运动时间都为半个周期,而由知所有粒子在磁场运动周期都相同,选项A,C错误,再由可知选项D正确.5.(多选)如图所示,直线MN与水平方向成60°角,MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B.一粒子源位于MN上的a点,能水平向右发射不同速率、质量为m(重力不计)、电荷量为q(q>0)的同种粒子,所有粒子均能通过MN上的b点,已知ab=L,则粒子的速度可能是( AB )A. C.解析:由题意可知粒子可能的运动轨迹如图所示,所有圆弧的圆心角均为120°,所以粒子运动的半径为·…),由洛伦兹力提供向心力得则3,…),选项A,B 正确.6.(2017·河北邯郸期中)如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对质量和电荷量均相等的正、负离子(不计重力)分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场,则正、负离子在磁场中( B )A.运动时间之比为1∶2B.运动时间之比为2∶1C.运动轨道半径不相等D.重新回到边界的位置与O点的距离相等解析:一对质量和电荷量均相等的正、负离子(不计重力)分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场,由半径公式可得R=它们的半径相等,周期也相等.由于它们在磁场中运动的圆弧长度不一样,所以它们的圆心角不等.因此它们在磁场中运动时间不一样.正离子进入磁场后,在洛伦兹力作用下向上偏转,而负离子在洛伦兹力作用下向下偏转.正离子以60°入射,则圆弧对应的圆心角为120°,而负离子以30°入射,则圆弧对应的圆心角为60°,所以正离子运动时间是负离子时间的2倍.选项A,C错误,B正确;它们的圆心角不等,则所对应的弦也不等,即重新回到边界的位置与O点的距离不相等,选项D 错误.·辽宁庄河期中)如图所示,在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的直径.一不计重力的带电粒子从a点射入磁场,速度大小为v,当速度方向与ab成30°角时,粒子在磁场中运动的时间最长,且为t;若相同的带电粒子从a点沿ab方向射入磁场,也经时间t飞出磁场,则其速度大小为( D )A.vB.C.D.解析:粒子在磁场中的运动半径当粒子从b点飞出磁场时,如图1所示,入射速度与出射速度与ab的夹角相等,所以速度的偏转角为60°,轨迹对应的圆心角为60°.设磁场的半径为R,根据几何知识得,轨迹半径为r1=2R;根据与速度无关,当粒子从a点沿ab方向射入磁场时,经过磁场的时间也是t,说明轨迹对应的圆心角与第一种情况相等,也是60°,如图2所示,根据几何知识得,粒子的轨迹半径为r2解得v′选项D正确.8.(2018·山东省实验中学第一次诊断)(多选)如图所示,两个质量相等的带电粒子a,b在同一位置A以大小相同的速度射入同一匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,经磁场偏转后两粒子都经过B点, AB连线与磁场边界垂直,则( CD )A.a粒子带正电,b粒子带负电B.两粒子的轨道半径之比R a∶R b 1C.两粒子所带电荷量之比q a∶q b 1D.两粒子的运动时间之比t a∶t b=2解析:a粒子是30°入射的,而b粒子是60°入射的,由于从B点射出,则a粒子受到的洛伦兹力方向沿b粒子速度方向,而b粒子受到的洛伦兹力方向沿a粒子速度方向,由磁场方向得a粒子带负电,而b粒子带正电,选项A错误;A,B连线是两粒子的运动圆弧对应的弦,则弦的中垂线与各自速度方向直线的交点即为各自圆心.结果发现,两圆心的连线与两个半径构成一个角为30°,另一个为60°的直角三角形.根据几何关系,则有两半径相比为R a∶R b∶故B错误,由牛顿第二定律得解得q=,两粒子所带电荷量之比选项C正确;粒子在磁场中做圆周运动的周期=,粒子在磁场中的运动时间两粒子的运动时间之比×选项D正确.,ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形,v0从A点沿AB边出射,欲使电子经过BC边,磁感应强度B的取值为( C )A.B>B.B<C.B<D.B>解析:当电子从C点离开磁场时,电子做匀速圆周运动对应的半径最小,设为R,由几何知识得2Rcos 30°=a,解得欲使电子能经过BC边,必须满足而所以,解得选项C正确.10.(2017·北京昌平期末)如图所示,在矩形区域abcd内充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.在ad边中点O的粒子源,在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与Od的夹角分布在0 180°范围内.已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的p点离开磁场,ab=1.5L,粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,求:(1)粒子在磁场中的运动周期T ;(2)(3)粒子在磁场中运动的最长时间.解析:(1)初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图1,其圆心角为θ,由几何关系有sin θ所以θ=60°,解得T=6t0.(2)粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,根据牛顿第二定律得所以解得=(3)如图2所示,在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦长圆轨迹的直径为2L,所以Ob弦对应的圆心角为120°,粒子在磁场中运动的最长时间t max0.答案:(1)6t0(3)2t011.(2016·海南卷,14)如图,A,C两点分别位于x轴和y轴上,∠OCA= 30°,OA的长度为L.在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场.质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以平行于y轴的方向从OA边射入磁场.已知粒子从某点射入时,恰好垂直于OC边射出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t0.不计重力.(1)求磁场的磁感应强度的大小;(2)若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场,恰好从OC边上的同一点射出磁场,求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和;(3)若粒子从某点射入磁场后,其运动轨迹与AC边相切,且在磁场内运动的时间为0,求粒子此次入射速度的大小.解析:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,在时间t0内其速度方向改变了90°,故其周期T=4t0①设磁感应强度大小为B,粒子速度大小为v,圆周运动的半径为r,由洛伦兹力公式和牛顿定律得匀速圆周运动的速度满足联立①②③式得④(2)设粒子从OA边两个不同位置射入磁场,能从OC边上的同一点P射出磁场,粒子在磁场中运动的轨迹如图(甲)所示.设两轨迹所对应的圆心角分别为θ1和θ2.由几何关系有θ1= 180°-θ2⑤粒子两次在磁场中运动的时间分别为t1与t2,则t1+t20.⑥(3)如图(乙),由题给条件可知,该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为150°.设O′为圆弧的圆心,圆弧的半径为r0,圆弧与AC相切于B点,从D点射出磁场,由几何关系和题给条件可知,此时有∠OO′D=∠BO′A=30°⑦R0cos ∠OO′⑧设粒子此次入射速度的大小为v0,由圆周运动规律v0联立①⑦⑧⑨式得v0⑩答案:(1)(2)2t0(3)12.(2017·山东威海二模)如图所示,A1,A2为水平放置的两块面积很大、相互平行的金属板,两板间距离为d,A1板的中点为O,在O点正下方两板间中点的P处有一粒子源,可在竖直平面内向各个方向不断发射同种带正电粒子,这些带电粒子的速度大小均为v0,质量为m,带电荷量为q,重力忽略不计,不考虑粒子打到板上的反弹,不考虑粒子间相互作用的影响.(1)若只在A1,A2板间加上恒定电压U0,且A1板电势低于A2板,求打到A1板上粒子的速度大小(忽略带电粒子对金属板上电荷分布的影响);(2)若只在A1,A2板间加一方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度满足怎样的条件才能有粒子打到极板上;(3)若只在A1,A2板间加上一方向垂直于板面向外的匀强磁场,磁感应强度求粒子打在A1板上的区域长度.解析:(1)由动能定理2解得(2)由牛顿第二定律qv0B=由几何关系解得.(3)qv0B=R′=d=+=(1+d打在极板上的长度=(1+答案:(1)。