【师说】2015-2016高中物理 3.5 运动电荷在磁场中受到的力课时作业 新人教版选修3-1
(完整版)高中物理专题3.5运动电荷在磁场中受到的力课时同步试题新人教版选修3_1
第 5 节运动电荷在磁场中遇到的力1．对于洛伦兹力，以下说法正确的选项是A．电荷处于磁场中必定遇到洛伦兹力B．运动电荷在磁场中必定遇到洛伦兹力C．某运动电荷在某处未遇到洛伦兹力，该处的磁感觉强度必定为零D．洛伦兹力可改变运动电荷的运动方向【答案】 D【分析】电荷处于磁场中，不遇到洛伦兹力，因为电荷没有运动，故 A 错误；运动电荷在磁场中平行于磁场方向时，则不受洛伦兹力，故BC 错误；依据左手定章可知，洛伦兹力垂直于速度的方向，则必定改变运动电荷的运动方向，故 D 正确。
2．一电子进入如右图所示的匀强磁场，在某一时辰电子的速度正好是竖直向上，则电子在此时所受洛伦兹力的方向是A．向左 B．向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向内【答案】 D3．如图一带正电的离子束沿图中箭头方向经过两磁极间时，遇到洛伦兹力的方向A．向上B．向下C．向 N极D．向S极【答案】 A【分析】张开左手，使拇指与其他四指垂直，而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。
两磁极间磁感线从N 指向 S，由左手定章可知 A 项说法正确，BCD项说法错误，应选A。
4．下边四幅图表示了磁感觉强度B、电荷速度v 和洛伦兹力 F 三者方向之间的关系，此中正确的选项是【答案】 B【分析】由左手定章可知， A 中洛伦兹力方向向下，故 A 错误； C 中洛伦兹力方向外，故 C 错误； D 中不受洛伦兹力，故 D 错误。
5．一个长螺线管中通有大小和方向都在不停变化的电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，若不计重力，粒子将在管中A．做圆周运动B．沿轴线往返运动C．做匀加快直线运动D．做匀速直线运动【答案】 D【分析】带电粒子平行磁场方向飞入磁场，不受磁场力作用，故做匀速直线运动， D 正确。
6．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
以下说法正确的选项是A．速率越大，周期越大B．速率越小，周期越大C．速度方向与磁场方向平行D．速度方向与磁场方向垂直【答案】 D粒子在磁场中做圆周运动的周期与速率没关，则AB 错误；由左手定章可确立带电粒子做匀速圆周运动时，速度方向与磁场的方向垂直，则 C 错误， D 正确。
高中物理第3章磁场3.5运动电荷在磁场中受到的力练习(含解析)新人教版选修3_1
5 运动电荷在磁场中受到的力课时过关·能力提升基础巩固1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(),A中F方向应向上,B中F方向应向下,故A错,B对。
C、D中都是v∥B,F=0,故C、D都错。
2一带电粒子在匀强磁场中,沿着磁感应强度方向运动,现将该磁场的磁感应强度增大一倍,则带电粒子所受的洛伦兹力()A.增大两倍B.增大一倍C.减小一半D.保持原来的大小不变,不受洛伦兹力,故D项正确。
3大量的电荷量均为+q的粒子,在匀强磁场中运动,下列说法正确的是()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,且速度反向但大小不变,与磁场方向不平行,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,则该磁场的磁感应强度越小,还与其速度的方向有关,当速度方向与磁场方向在一条直线上时,不受洛伦兹力作用,所以A、C、D错误;根据左手定则,不难判断B是正确的。
4(多选)关于电荷所受的电场力和洛伦兹力,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.电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D.电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直,但在磁场中,只有电荷运动并且运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用,A错,B对。
电荷受电场力的方向与电场方向相同或相反,电荷若受磁场力,则磁场力方向与磁场方向一定垂直,C错,D对。
5(多选)磁流体发电机的原理示意图如图所示,金属板M、N正对着平行放置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻R。
在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。
当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时,下列说法正确的是()A.N板的电势高于M板的电势B.M板的电势高于N板的电势C.R中有由b向a方向的电流D.R中有由a向b方向的电流,负电荷向下极板偏转,则M板的电势高于N板的电势。
【师说】2015-2016高中物理 3.4 通电导线在磁场中受到的力课时作业 新人教版选修3-1
通电导线在磁场中受到的力．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从)．使磁场反向α的光滑斜面上，放置一根长为的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场，方向垂直斜面向下G和支持力F N，根据力的平衡知，只有①③两种情况是可能的，B＝mg sinαIL，③中F＝mg tanα，B＝mg tanαIL【解析】没有通电时导线是直的，竖直向上，当加上竖直向上的磁场时，由于磁感应强度B的方向与电流方向平行，导线不受安培力，不会弯曲，A图错误；加上水平向右的匀强磁场，根据左手定则，电流所受的安培力应垂直纸面向里，B图弯曲方向错误；同理，C 图中电流受的安培力向右，因此C图中导线弯曲方向错误；D图正确．【答案】D5．如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为( )A．0 B．0.5BIlC．BIl D．2BIl【解析】安培力公式F＝BIL，其中L为垂直放于磁场中导线的有效长度，图中的有效长度为虚线所示，其长度为l，所以通电导线受到的安培力F＝IBl，选项C正确．【答案】C6．在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5T．如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是( )A．4×10－2N B．2.5×10－2NC．9×10－2N D．4×10－3N【解析】根据安培力公式得F＝BIL，代入数据解得F＝4×10－2N，A选项正确．【答案】A7．如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则( )A．该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将逆时针方向转动D．a、b导线受到的安培力大小总为IlB【解析】该磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，A选项错误；线圈平面总与磁场方向平行，B选项错误；根据左手定则可知，线圈a导线受到向上的安培力，b导线受到向下的安培力，线圈顺时针方向转动，C选项错误；a、b导线始终与磁场垂直，受到安培力大小总为IlB，D选项正确．【答案】D8．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上【解析】先用安培定则判断螺线管的磁场方向，在A点导线处的磁场方向是水平向左的；再用左手定则判断出导线A受到的安培力竖直向上．故选D.【答案】D9．如图所示，一根长度为L、质量为m的导线AB，用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中，现要使悬线张力为零，则AB导线通电方向怎样？电流大小是多少？【解析】要使悬线张力为零，AB导线受到的磁场力必须是向上，由左手定则可判断出电流方向是由A到B，设悬线张力刚好为零，由二力平衡得ILB＝mg，所以I＝mg/LB.【答案】电流方向是由A到B I＝mg/LB能力提升1.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小为F2，则此时b受到的磁场力大小变为( )A．F2B．F1－F2C．F1＋F2D．2F1－F2【解析】根据安培定则和左手定则，可以判定a导线受b中电流形成的磁场的作用力F1，方向向左，同理b受a磁场的作用力大小也是F1，方向向右．新加入的磁场无论什么方向，a、b受到的这个磁场的作用力F总是大小相等、方向相反．如果F与F1方向相同，则两导线受到的力大小都是F＋F1，若F与F1方向相反，a、b受到的力的大小都是|F－F1|.因此当再加上磁场时，若a受的磁场力大小是F2，b受的磁场力大小也是F2.A选项正确．【答案】A2.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定不动的线圈L2互相垂直放置，且两线圈的圆心重合，当两线圈同时通以如图所示方向的电流时，从左向右看，线圈L1将( ) A．不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．向纸外平动【解析】 环形电流L 1、L 2之前不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向、平行为止，据此可得L 1的转动方向应是：从左向右看线圈L 1逆时针转动．【答案】 C 3.如图，一段导线段abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力为( )A ．方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILB B ．方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC ．方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD ．方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB【解析】 导线段abcd 的有效长度为线段ad ，由几何知识知L ad ＝(2＋1)L ，故导线段abcd 所受磁场的作用力的合力大小F ＝IL ad B ＝(2＋1)ILB ，导线有效长度的电流方向为a→d，根据左手定则可以确定导线所受合力方向沿纸面向上，故A 项正确．【答案】 A4．如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )A ．棒中的电流变大，θ角变大B ．两悬线等长变短，θ角变小C ．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小 【解析】作出侧视图，并对导体棒进行受力分析，如图所示，据图可得tan θ＝BILmg，若棒中的电流I 变大，则θ变大，选项A 正确；若两悬线等长变短，则θ不变，选项B 错误；若金属棒的质量m 变大，则θ变小，选项C 错误；若磁感应强度B 变大，则θ变大，选项D 错误．【答案】 A5．质量为m 的导体棒MN 静止于宽度为L 的水平导轨上，通过MN 的电流为I ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN 所受的支持力和摩擦力的大小．【解析】导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：F f＝F sinθ，F N＝F cosθ＋mg，其中F＝ILB解得：F N＝ILB cosθ＋mg，F f＝ILB sinθ.【答案】ILB cosθ＋mg ILB sinθ6.如图所示，导轨间的距离L＝0.5 m，B＝2 T，ab棒的质量m＝1 kg，物块重G＝3 N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V，r＝0.1 Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？(g取10 m/s2)【解析】依据物体平衡条件可得：恰不右滑时：G－mgμ－BLI1＝0①恰不左滑时：G＋mgμ－BLI2＝0②依据闭合电路欧姆定律可得：E＝I1(R1＋r)③E＝I2(R2＋r)④联立①③得：R1＝BLE/(G－mgμ)－r＝9.9 Ω联立②④得：R2＝BLE/(G＋mgμ)－r＝1.9 Ω所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.【答案】 1.9 Ω≤R≤9.9 Ω。
【提分必做】高中物理 第三章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力课时作业 新人教版选修3-1
5 运动电荷在磁场中受到的力[课时作业] [A 组 基础巩固]一、单项选择题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 ．向纸里偏转解析：由安培定则可知，环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可判断，电子受到的洛伦兹力方向向上，故A 正确． 答案：A2．在匀强磁场中，一带电粒子沿着垂直磁感应强度的方向运动．现将该磁场的磁感应强度增大为原来的2倍，则该带电粒子受到的洛伦兹力( ) A ．变为原来的14B ．增大为原来的4倍C ．减小为原来的12D ．增大为原来的2倍解析：由洛伦兹力的公式F ＝qvB 可知，磁感应强度增大为原来的2倍，带电粒子受到的洛伦兹力也增大为原来的2倍． 答案：D3.如图所示，在竖直绝缘的水平台上，一个带正电的小球以水平速度v 0抛出，落在地面上的A 点，若加一垂直纸面向里的匀强磁场，小球仍能落到地面上，则小球的落点( ) A ．仍在A 点 B ．在A 点左侧 C ．在A 点右侧D ．无法确定解析：小球在运动中任一位置的受力如图所示，小球此时受到了斜向上的洛伦兹力的作用，小球在竖直方向的加速度a y ＝mg －qvB cos θm<g ，故小球在空中做曲线运动的时间将增加，同时水平方向上加速，故落点应在A 点的右侧，选项C 正确． 答案：C4.如图所示，一个带电荷量为＋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恰好无压力，应该( )A ．使B 的数值增大B ．使磁场以速率v ＝mg qB 向上移动C ．使磁场以速率v ＝mg qB 向右移动D ．使磁场以速率v ＝mg qB向左移动解析：为使小带电体对水平绝缘面恰好无压力，则应使它受到的洛伦兹力与重力平衡，磁场不动而只增大B ，静止的小带电体在磁场里不受洛伦兹力，选项A 错误；磁场向上移动相当于小带电体向下运动，受到的洛伦兹力向右，不可能平衡重力，故选项B 错误；磁场以速率v 向右移动，相当于小带电体以速率v 向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力，故选项C 错误；磁场以速率v 向左移动，相当于小带电体以速率v 向右运动，此时洛伦兹力向上，当qvB ＝mg 时，小带电体对水平绝缘面恰好无压力，则v ＝mg qB，故选项D 正确． 答案：D5.(2018·安徽安庆一中测试)如图所示，摆球带有负电的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，摆球在A 、B 间摆动过程中，由A 摆到最低点C 时，摆线拉力大小为F 1，摆球加速度大小为a 1；由B 摆到最低点C 时，摆线拉力大小为F 2，摆球加速度大小为a 2，则( )A ．F 1＞F 2，a 1＝a 2B ．F 1＜F 2，a 1＝a 2C ．F 1＞F 2，a 1＞a 2D ．F 1＜F 2，a 1＜a 2解析：由于洛伦兹力不做功，所以摆球由B 到达C 和由A 到达C 点的速度大小相等，由a ＝v 2r可得a 1＝a 2.当由A 运动到C 时，以摆球为研究对象受力分析如图甲所示，F 1＋F 洛－mg ＝ma ①当由B 运动到C 时，受力分析如图乙所示，F 2－F 洛－mg ＝ma ② 由①②式可得：F 1＜F 2，故选项B 正确． 答案：B 二、多项选择题6．(2018·江苏淮安高二检测)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．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D．电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直解析：电荷在电场中一定受电场力作用，但在磁场中，只有电荷运动并且运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用，A错，B对．电荷受电场力的方向与电场方向相同或相反，电荷若受磁场力，则磁场力方向与磁场方向一定垂直，C错，D对．答案：BD7.如图所示，在图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，通过该区域时未发生偏转，假设电子重力可忽略不计，则在该区域中的E和B的方向可能是( )A．E竖直向上，B垂直纸面向外B．E竖直向上，B垂直纸面向里C．E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同D．E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反解析：如果E竖直向上，B垂直纸面向外，电子沿图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，故A对；同理B不对；如果E、B沿水平方向且与电子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E反方向的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，故C对；如果E、B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，电场力与E反向，即与速度同方向，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，故D对．答案：ACD8．(2018·浙江杭州高二检测)如图所示，匀强电场的方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力G a、G b、G c间的关系，正确的是( )A．G a最大B．G b最大C．G c最大D．G c最小解析：由于a静止，G a＝qE，电场力向上，带正电荷，由左手定则可知，b受洛伦兹力方向向上，G b＝qE＋qvB；c受洛伦兹力方向向下，G c＋qvB＝qE，由此可知，G b>G a>G c，故B、D 正确．答案：BD三、非选择题9．一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V 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．求质子受到的洛伦兹力的大小．(质子质量m ＝1.67×10－27kg ，g 取10m/s 2)解析：质子的初速度为零，由动能定理得Uq ＝12mv 2，可得质子进入匀强磁场时的速率v ＝2Uqm＝6.0×105m/s ，由于质子是垂直进入磁场的，按照洛伦兹力的计算公式可以得到F ＝qvB ＝1.6×10－19×6.0×105×5.0×10－4 N＝4.8×10－17N.答案：4.8×10－17N[B 组 能力提升]一、选择题1．如图是电子射线管的示意图．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 轴正方向解析：电子由阴极射向阳极，等效电流方向为由阳极流向阴极，根据左手定则判断磁场方向应为沿y 轴正方向，A 错误，B 正确．加电场时，电子受力方向与电场线方向相反，故电场应沿z 轴正方向，C 、D 错误． 答案：B2.(多选)如图所示为匀强电场(场强为E )和匀强磁场(磁感应强度为B )共存的场区，方向如图所示．一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v 0射入场区，则( )A ．若v 0＞EB ，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v ＞v 0 B ．若v 0＞E B，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v ＜v 0C ．若v 0＜EB ，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v ＞v 0 D ．若v 0＜E B，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v ＜v 0解析：当qvB ＝qE 时，电子沿直线运动，此时v ＝E B .当v 0＞E B时，洛伦兹力大于电场力，轨迹向下偏转，电场力做负功，动能减小，出场区时速度v ＜v 0，A 错误，B 正确．当v 0＜E B时，洛伦兹力小于电场力，电子向上偏转，电场力做正功，出场区时速度v ＞v 0，C 正确，D 错误． 答案：BC 二、非选择题3.如图所示，在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO ′在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α.一质量为m 、带电荷量为＋q 的圆环A 套在OO ′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tan α.现让圆环A 由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：(1)圆环A 的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？ (2)圆环A 能够达到的最大速度为多大？解析：(1)由于μ<tan α，所以环将由静止开始沿棒下滑．环A 沿棒运动的速度为v 1时，受到重力mg 、洛伦兹力qv 1B 、杆的弹力F N1和摩擦力F f1＝μF N1. 根据牛顿第二定律，对圆环A 沿棒的方向：mg sin α－F f1＝ma 垂直棒的方向：F N1＋qv 1B ＝mg cos α 所以当F f1＝0(即F N1＝0)时，a 有最大值a m ，a m ＝g sin α此时qv 1B ＝mg cos α 解得v 1＝mg cos αqB(2)设当环A 的速度达到最大值v m 时，环受杆的弹力F N2，方向垂直于杆向下，摩擦力F f2＝μF N2.此时应有a ＝0，即mg sin α＝F f2 在垂直杆方向上F N2＋mg cos α＝qv m B解得v m ＝mgα＋μcos αμqB答案：(1)g sin θmg cos αqB(2)mgα＋μcos αμqB4．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，则qE ＝mg ，则电场强度E ＝mg q.(2)由于合力为零，则qvB ＝2mg ，所以B ＝2mgqv.答案：(1)mg q 正电 (2)2mgqv。
运动电荷在磁场中受到的力 课时作业(含解析) (4)
5 运动电荷在磁场中受到的力基础巩固1．阴极射线管中电子流向由左向右，其上方放置一根通有如图3－5－16所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将()图3－5-16 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，电流在其下方所产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则，电子流所受洛伦兹力向下，故向下偏转，则选B.答案：B2．一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不存在磁场，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．答案：BD3．如图3－5－17所示，一带负电的滑块从绝缘图3－5－17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为( )A ．变大B ．变小C ．不变D ．条件不足，无法判断解析：加上磁场后，滑块受一垂直斜面向下的洛伦兹力，使滑块所受摩擦力变大，做负功值变大，而洛伦兹力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，速率变小．答案：B4．带电油滴以水平速度v 0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图3－5－18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 /v 0B B ．油滴必带负电荷，比荷q /m ＝g /v 0BC ．油滴必带正电荷，电荷量为mg /v 0BD ．油滴带什么电荷都可以，只要满足q ＝mg /v 0B解析：油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q ＝mgv 0B ，C 正确．答案：C5．如图3－5－19所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且在同一水平面内，则阴极射线将 ( )A ．向外偏转B ．向里偏转C ．向上偏转D ．向下偏转解析：由右手定则可知通电螺线管在阴极射线处磁场方向竖直向下，阴极射线带负电，结合左手定则可知其所受洛伦兹力垂直于纸面向外．难度易．图3－5－18图3－5－19答案：A6．一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图3－5－20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 ．增大电荷电荷量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：坚直向下的电场力Eq 和竖直向上的洛伦兹力q v B ，且此时Eq ＝q v B .若要使电荷向下偏转，需使Eq >q v B ，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：C7．如图3－5－21所示，ABC 为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB 为倾斜直轨道，BC 为与AB 相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB 上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则( )A ．经过最高点时，三个小球的速度相等B ．经过最高点时，甲球的速度最小C ．甲球的释放位置比乙球的高D ．运动过程中三个小球的机械能均保持不变解析：三个小球在运动过程中机械能守恒，对甲有q v 1B ＋mg ＝m v 12r ，对乙有mg －q v 2B ＝m v 22r ，对丙有mg ＝m v 32r ，可判断A 、B 错，C 、D 对；选C 、D.本题中等难度．答案：CD图3－5－20图3－5－21知能提升8．目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图3－5－22所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U.则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为()A.nebUI，M正、N负 B.neaUI，M正、N负C.nebUI，M负、N正 D.neaUI，M负、N正解析：由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故M负、N正．由F电＝F洛即Ua e＝Be v，I＝ne v S＝ne v ab，得B＝nebUI.答案：C9．如图3－5－23所示，一个质量为m、带正电荷量为q的带电体，紧贴着水平绝缘板的下表面滑动，滑动方向与垂直纸面的匀强磁场垂直，请回答：(1)能沿下表面滑动，物体速度的大小和方向应满足什么条件？(2)若物体以速度v0开始运动，则它沿绝缘面运动的过程中，克服摩擦力做了多少功？解析：(1)若物体沿下表面滑动，则洛伦兹力一定向上，根据左手定则，速度方向向右．当物体沿下表面滑动时，满足q v B≥mg图3－5－22图3－5－23解得v≥mgqB.(2)运动过程中，洛伦兹力和重力不做功．当v＝mgqB时，mg＝q v B，摩擦力消失，由动能定理，克服摩擦力做的功W＝12m v02－12m v2＝12m⎣⎢⎡⎦⎥⎤v02－⎝ ⎛⎭⎪⎫mgqB2.答案：(1)向右v≥mg qB(2)12m⎣⎢⎡⎦⎥⎤v02－⎝ ⎛⎭⎪⎫mgqB210．质量为m，带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图3－5－24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．(2)磁感应强度的大小，该带电粒子带何种电荷．解析：(1)带电粒子做匀速直线运动，经受力分析(受力图如下图)可知该粒子一定带正电．由平衡条件得：mg sin 45°＝Eq sin 45°，所以E＝mgq.(2)由平衡条件得mgcos 45°＝q v B所以B＝2mgq v.图3－5－24mgq(2)2mgq v正答案：(1)。
高中物理第3章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课时作业新人教版选修3_1
第三章 5 运动电荷在磁场中受到的力基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．下面四幅图表示了磁感应强度B、电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是导学号 74700655( B )解析：根据左手定则，A中F方向应向下，B中F方向应向上，故A错、B对。
C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错。
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导学号 74700656( C )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解析：不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变。
3．(2016·湖南长郡中学高二上学期期中)显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的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，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由a 点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是导学号 74700657 ( C )解析：根据左手定则可以得知，电子开始上偏，故磁场的方向垂直纸面向外，方向为负，且逐渐减小，后来电子又下偏，磁场方向垂直纸面向里，方向为正，且逐渐增加，故C 正确，故选C 。
4．(2017·宁夏中卫一中高二上学期期末)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图。
平行金属板A 、B 之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度为B ，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)垂直于磁场B 的方向喷入磁场，每个离子的速度为v ，电荷量大小为q ，A 、B 两板间距为d ，稳定时下列说法中正确的是导学号 74700658( BC )A ．图中A 板是电源的正极B ．图中B 板是电源的正极C ．电源的电动势为BvdD ．电源的电动势为Bvq解析：等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，负离子向上偏。
运动电荷在磁场中受到的力 课时作业(含解析) (40)
高中物理洛伦兹力的大小计算及方向的判断（答题时间：30分钟）1. 关于电荷所受洛仑兹力和电场力，正确的说法是（）A. 电荷在磁场中一定受洛仑兹力作用B. 电荷在电场中一定受电场力作用C. 电荷所受电场力方向一定跟该处电场强度方向一致D. 电荷所受电场力方向一定跟该处电场强度方向相反2. 如图所示，重力不计的带正电粒子水平向右进入匀强磁场，对该带电粒子进入磁场后的运动情况，以下判断正确的是（）A. 粒子向上偏转B. 粒子向下偏转C. 粒子不偏转D. 粒子很快停止运动3. 如图甲，将一带电物块无初速度地放上皮带轮底端，皮带轮以恒定大小的速率沿顺时针方向传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至皮带轮顶端F 的过程中，其v t 图象如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5 s，关于带电物块及其运动过程的说法正确的是（）A. 该物块带负电B. 皮带轮的传动速度大小一定为lm／sC. 若已知皮带的长度，可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移D. 在2s～4.5s内，物块与皮带仍可能有相对运动4. 如图所示，空间内有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，一质量为0.2 kg 且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为m=0.1 kg、带正电q = 0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，现对木板施加方向水平向左，大小为F=0.6 N的恒力，g取10 m/s2，则滑块（）A. 开始做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动B. 一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动，直到滑块飞离木板为止C. 速度为6m/s时，滑块开始减速D. 最终做速度为10m/s的匀速运动5. 如图所示，套在很长的绝缘直棒上的圆环，质量为1.0×10-4 kg，带4.0×10-4 C的正电荷，圆环在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度E＝10 N/C，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，方向为垂直于纸面向里，圆环与棒间的动摩擦因数为μ＝0.2（设圆环在运动过程中所带电荷量保持不变，g取10 m/s2），则下列说法正确的是（）A. 圆环由静止沿棒竖直下落的最大加速度为10m/s2B. 圆环由静止沿棒竖直下落的最大速度为2m/sC. 若磁场的方向反向，其余条件不变，圆环由静止沿棒竖直下落的最大加速度为5m/s2D. 若磁场的方向反向，其余条件不变，圆环由静止沿棒竖直下落的最大速度为45m/s6. 如图所示，界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E，在PQ上方有一个带正电的小球A自O由静止开始下落，穿过电场和磁场到达地面。
高中物理专练-35运动电荷在磁场中受到的力课时作业 人教版选修3-1
3.5 运动电荷在磁场中受到的力课时作业人教版选修3-11．对F＝q v B sin θ的理解，下列说法正确的是()A．当θ＝0°时，电荷的运动方向与磁感应强度方向垂直B．θ角是电荷的运动方向与磁感应强度方向的夹角C．θ角是指运动电荷时入磁场时速度与水平方向的夹角D．θ角是指运动电荷进入磁场时速度与竖直方向的夹角【】公式F＝q v B sin θ中的θ角是指电荷的运动方向与磁感应强度方向的夹角，B正确，C、D均错误，当θ＝0°时，电荷的运动方向与磁感应强度方向平行，A错误．【答案】 B图3－4－82．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3－4－8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【】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．【答案】 D3．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【】地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电，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．【答案】 B4．在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动．如果突然将磁场的磁感应强度增加一倍，则()A．粒子的速率增加一倍，运动周期减小一半B．粒子的速率不变，轨道半径不变C．粒子的速率不变，轨道半径减小一半D．粒子的速率减小一半，运动周期减小一半【】由q v B＝m v2r得r＝m vqB，则带电粒子在磁场中的运动周期T＝2πmqB.由以上两式可看出r与T的决定因素．洛伦兹力只能提供粒子做圆周运动的向心力，不能改变粒子速率的大小，所以A、D均是错误的．由公式r＝m vqB知，当B增大一倍时，r减小一半，所以C选项正确、B选项错误．【答案】 C5.图3－4－9带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．如图3－4－9所示，是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是()A．粒子先经过a点，再经过b点B．粒子先经过b点，再经过a点C．粒子带负电荷D．粒子带正电荷【】粒子在云室中运动使气体电离，能量不断损失，v减小，处于磁场中的云室中的带电粒子满足q v B＝m v2r.因为r＝m vqB，因此半径逐渐减小，分析图线知r a>r b，说明粒子先经过a点后经过b点；利用左手定则可判定粒子带负电荷，故A、C对，B、D错．【答案】AC6．如图3－4－10所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束沿着管颈轴线射向纸内的电子将()图3－4－10A．向上偏转B．向下偏转C．向左偏转D．向右偏转【】磁场动而电子不动和磁场不动而电子动结果相同，都会使电子受到洛伦兹力作用，公式F＝q v B中v应为相对速度．电子相对于磁场的运动方向是垂直纸面向里，根据左手定则可判定只有选项D正确．【答案】 D7．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是() A．带电粒子沿电场线射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定不变D ．不管带电粒子怎样进入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变【】 带电粒子在电场中受到的电场力F ＝qE ，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)决定，对选项A ，只有粒子带正电时才成立，A 错．垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加，B 错．带电粒子沿磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动，洛伦兹力不做功，C 错，不管带电粒子怎样进入磁场，由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功，粒子动能不变，D 正确．【答案】 D 8.图3－4－11如图3－4－11所示，电子与质子分别以相同的速度从O 点垂直射入匀强磁场区中，则图中画出的四段圆弧，哪两个是电子和质子运动的可能轨迹( )A ．a 是电子运动轨迹，d 是质子运动轨迹B ．b 是电子运动轨迹，c 是质子运动轨迹C ．c 是电子运动轨迹，b 是质子运动轨迹D ．d 是电子运动轨迹，a 是质子运动轨迹【】 由左手定则可知，电子向右偏转，质子向左偏转，A 、B 错误；由q v B ＝m v 2R 可得，粒子圆周运动的半径R ＝m v qB ，质子质量大于电子质量，故质子的轨迹半径大于电子的轨迹半径，C 正确，D 错误．【答案】 C9.图3－4－12如图3－4－12所示，匀强磁场中有一个电荷量为q的正离子，自a点沿半圆轨道运动，当它运动到b点时，突然吸收了附近若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到c点，已知a、b、c在同一直线上，且ac＝12ab，电子电荷量为e，电子质量可忽略不计，则该离子吸收的电子个数为()A.3q2e B.qe C.2q3e D.q3e【】离子在磁场中洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，其半径r＝m v Bq，离子碰上电子后半径变化，r′＝3r2＝m vBq′，所以q′＝2q3，Δq＝13q，正确选项是D【答案】 D10．如图3－4－13所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、图3－4－13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.3v2aB，正电荷 B.v2aB，正电荷C.3v2aB，负电荷 D.v2aB，负电荷【】从“粒子穿过y轴正半轴后……”可知粒子向右侧偏转，洛伦兹力指向运动方向的右侧，由左手定则可判定粒子带负电，作出粒子运动轨迹示意图如图．根据几何关系有r＋r sin 30°＝a，再结合半径表达式r＝m vqB可得qm＝3v2aB，故C正确．【答案】 C11.图3－4－14(2013·成都七中期末)如图3－4－14所示，在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，在原点O处有一离子源向x轴上方各个方向发射出质量为m、电荷量为q的正离子，速度都为v，对那些在xOy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大值为x＝________，y＝________.【】由左手定则可以判断出：正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动的偏转方向为顺时针方向，到达y轴上距离最远的离子是沿x轴负方向射出的离子，而到达x 轴上距离最远的离子是沿y轴正方向射出的离子．这两束离子可能到达的最大x、y值恰好是圆周的直径，如图所示．【答案】2m vqB2m vqB12．(2012·九寨沟一中期末)如图3－4－15所示，一束电子的电荷量为e ，以速度v 垂直射入磁感应强度为B 、宽度为d 的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？图3－4－15【】 电子在匀强磁场中运动时，只受洛伦兹力作用，其轨道是圆弧的一部分．又因洛伦兹力与速度v 垂直，故圆心应在电子穿入和穿出时洛伦兹力延长线的交点上．从图中可以看出，AB 弧所对的圆心角θ＝30°＝π6，OB 即为半径r ，由几何关系可得：r ＝d sin θ＝2d .由牛顿第二定律得：q v B ＝m v 2r 解得：m ＝qBr v ＝2deB v .带电粒子通过AB 弧所用的时间，即穿过磁场的时间为：t ＝θ2πT ＝112×2πm Be ＝πm 6Be ＝πd3v .【答案】 2deB v πd 3v。
课时作业22：3.5 运动电荷在磁场中受到的力
5运动电荷在磁场中受到的力考点一洛伦兹力1．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．只要速度大小相同，粒子所受洛伦兹力就相同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答案 D解析运动电荷的速度方向如果和磁场方向平行，运动电荷不受洛伦兹力作用，故A错误；洛伦兹力是矢量，速度方向不同，粒子所受洛伦兹力的方向就可能不同，故B错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误；只有运动的电荷在磁场中运动方向与磁场方向不平行才受磁场力作用，若电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力，故D正确．2．下列四幅图关于各物理量方向间的关系中，正确的是()答案 B解析由左手定则可知，安培力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，故A错误；磁场的方向向下，电流的方向垂直纸面向里，由左手定则可知安培力的方向向左，故B正确；由左手定则可知，洛伦兹力的方向与磁感应强度的方向垂直，应为垂直纸面向外，故C错误；通电螺线管内部产生的磁场的方向沿螺线管的轴线的方向，由题图D可知电荷运动的方向与磁感线的方向平行，不受洛伦兹力，故D错误．3.带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它通过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示粒子的径迹，这是云室的原理，如图1所示的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()图1A．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 D解析由左手定则可知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正电，D正确．4．(2020·安徽师大附中高二期中)电视显像管原理的示意图如图2所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中央的O点，安装在管颈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，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()图2答案 A解析电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的B－t图的图线应在t轴下方；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的B－t图的图线应在t轴上方，A正确．考点二带电体在匀强磁场中的运动5.(2020·天津市南开中学期末)如图3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()图3A ．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答案 B解析 题中匀强磁场沿水平方向向左匀速运动相当于小车水平向右匀速运动，由左手定则可知，带电物体所受的洛伦兹力方向竖直向上，B 正确，A 错误；由于小车水平方向不受力，所以摩擦力为零，D 错误；对小车及带电物体整体分析可知，地面对小车的支持力变小，由牛顿第三定律可知小车对地面的压力变小，C 错误．6.如图4所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v ，若加上一个垂直纸面向外的匀强磁场，则滑到底端时( )图4A ．v 变大B ．v 变小C ．v 不变D ．不能确定v 的变化答案 B解析 未加磁场时，根据动能定理，有mgh －W f ＝12m v 2－0.加磁场后，多了洛伦兹力，其方向垂直斜面向下，洛伦兹力不做功，但正压力变大，摩擦力变大，根据动能定理，有mgh －W f ′＝12m v ′2－0，W f <W f ′，所以v ′<v ，B 正确． 7．如图5甲所示，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绝缘细杆上滑动，细杆处于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v 0，在以后运动过程中的速度－时间图象如图乙所示．则关于圆环所带的电性，匀强磁场的磁感应强度B ，下列正确的是(重力加速度为g )( )图5A ．圆环带负电，B ＝mg q v 0B ．圆环带正电，B ＝2mg q v 0C ．圆环带负电，B ＝2mg q v 0D ．圆环带正电，B ＝mg q v 0答案 B解析 因圆环最后做匀速直线运动，圆环在竖直方向上受力平衡，则有Bq v 02＝mg ，即B ＝2mg q v 0；根据左手定则可知圆环带正电，故B 正确，A 、C 、D 错误．8.质量为m 、带电荷量为＋q 的小球，用一长为l 的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，如图6所示，现使小球位于能使悬线呈水平的位置A ，然后由静止释放，小球运动的平面与磁场的方向垂直，小球第一次和第二次经过最低点C 时悬线的拉力F T1和F T2分别为多大？(重力加速度为g )图6答案 3mg －qB 2gl 3mg ＋qB 2gl解析 小球运动过程中，洛伦兹力始终与v 的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理mgl ＝12m v C 2，解得v C ＝2gl .小球第一次经过C 点时，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图甲所示．由牛顿第二定律F T1＋F 洛－mg ＝m v C 2l，又F 洛＝q v C B ，所以F T1＝3mg －qB 2gl .小球第二次经过C 点时，受力情况如图乙所示，v C ′＝v C ，F 洛′＝q v C ′B ，F T2－mg －F 洛′＝m v C ′2L ，解得F T2＝3mg ＋qB 2gl .9.(2021·银川一中高二上学期期末)如图7所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，根据地磁场的分布特点，下列说法正确的是( )图7A ．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱B ．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，南北两极最弱C ．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同D ．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线无阻挡作用答案 B解析 高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转．地磁场在南、北两极的磁场方向几乎与地面垂直，在赤道附近地磁场的方向几乎与地面平行，结合洛伦兹力的特点可知，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，故B 正确，A 、C 、D 错误．10．如图8所示，甲、乙是竖直面内两个相同的半圆形光滑轨道，M 、N 为两轨道的最低点，匀强磁场垂直于甲轨道平面，匀强电场平行于乙轨道平面，两个完全相同的带正电小球a 、b 分别从甲、乙两轨道的右侧最高点由静止释放，在它们第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是( )图8A ．a 球下滑的时间比b 球下滑时间长B ．a 、b 两球的机械能均不守恒C ．a 球到M 点的速度小于b 球到N 点的速度D ．a 球对M 点的压力大于b 球对N 点的压力答案 D解析 由于小球a 在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球b 在电场中运动，受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小较小，所以在电场中运动的时间也长，故A 、B 、C 错误；小球a 在磁场中运动，在最低点对小球a 受力分析可知：F M －mg －Bq v M ＝m v M 2r ，解得F M ＝m v M 2r＋mg ＋Bq v M ① 小球b 在电场中运动，在最低点受力分析可知：F N －mg ＝m v N 2r ，解得F N ＝m v N 2r＋mg ② 因为v M >v N ，所以F M >F N ，结合牛顿第三定律可知，D 正确．11.如图9所示，质量为m ＝1 kg 、电荷量为q ＝5×10－2 C 的带正电荷的小滑块，从半径为R＝0.4 m 的光滑固定绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V/m ，方向水平向右，B ＝1 T ，方向垂直纸面向里，g ＝10 m/s 2.求：图9(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块所受洛伦兹力；(3)在C 点滑块对轨道的压力．答案 (1)2 m/s ，方向水平向左 (2)0.1 N ，方向竖直向下 (3)20.1 N ，方向竖直向下解析 (1)滑块从A 点到C 点的过程中洛伦兹力和支持力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12m v C2 则v C ＝2(mg －qE )R m＝2 m/s ，方向水平向左． (2)滑块在C 点时，根据洛伦兹力公式得：F 洛＝q v C B ＝5×10－2×2×1 N ＝0.1 N ，方向竖直向下．(3)在C 点，由牛顿第二定律得F N －mg －q v C B ＝m v C 2R则F N ＝mg ＋q v C B ＋m v C 2R＝20.1 N 由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为20.1 N ，方向竖直向下．12.(2020·武定民族中学高二期末)如图10所示，在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO ′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面间的夹角为α，一质量为m 、带电荷量为＋q 的圆环A 套在OO ′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tan α，重力加速度为g .现让圆环A 由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：图10(1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？答案(1)g sin αmg cos αqB(2)mg(sin α＋μcos α)μqB解析(1)由于μ<tan α，所以环A将由静止开始沿棒下滑，环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg，洛伦兹力q v1B、棒的弹力F N1和摩擦力F f1＝μF N1，根据牛顿第二定律，沿棒的方向有mg sin α－F f1＝ma垂直棒的方向有F N1＋q v1B＝mg cos α所以当F N1＝0，即F f1＝0时，a有最大值a m，且a m＝g sin α，此时q v1B＝mg cos α，解得v1＝mg cos αqB(2)设当环A的速度达到最大值v m时，环A所受棒的弹力为F N2，方向垂直于棒向下，摩擦力为F f2＝μF N2，此时应有a＝0，由平衡条件得mg sin α＝F f2F N2＋mg cos α＝q v m B解得v m＝mg(sin α＋μcos α)μqB.。
运动电荷在磁场中受到的力 课时作业(含解析) (2)
2017-2018学年度选修3-1 3.5运动电荷在磁场中所受到的力作业1．(多选)如图所示，质量为m的带电绝缘小球(可视为质点)用长为l的绝缘细线悬挂于O点，在悬点O下方有匀强磁场．现把小球拉离平衡位置后从A点由静止释放，则下列说法中正确的是( )A. 小球从A至C和从D至C到达C点时，速度大小相等B. 小球从A至C和从D至C到达C点时，绳子上的拉力相等C. 小球从A至C和从D至C过程中，运动快慢不一样D. 小球从A至C和从D至C过程中，运动快慢一样2．如图甲所示为一个质量为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，细杆于磁感应强度为 B 的匀强磁场中．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﹣时间图象可能是下列选项中的（）A. B. C. D.3．如图所示，MN是纸面内的一条直线，其所在空间充满与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场（场区都足够大），现有一重力不计的带电粒子从MN上的O点以水平初速度v0射入场区，下列有关判断正确的是：A. 如果粒子回到MN上时速度增大，则该空间存在的一定是电场B. 如果粒子回到MN上时速度大小不变，则该空间存在的一定是电场C. 若只改变粒子的速度大小发现粒子再回到MN上时与其所成夹角不变，则该空间存在的一定是磁场D. 如果只改变粒子的速度大小，发现粒子再回到MN所用的时间不变，则空间存在的一定是磁场4．如图所示，两根长直导线竖直插入粗糙绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线通有大小相等、方向相反的电流．已k是常数、I为导线中电流、r为点到导线的距离。
带负电的小物体在拉力F的作用下，以速度v从a点出发沿连线运动到b点做匀速直线运动，小球与桌面的动摩擦因数为μ，关于上述过程，下列说法正确的是( )A. 拉力F-直增大B. 小物体对桌面的压力先减小后增大C. 桌面对小物体的作用力方向不变D. 拉力F的功率先减小后增大5．甲图所示为足够大空间内存在水平方向的匀强磁场，在磁场中A、B两物块叠在一起置于光滑水平面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘，A、B接触面粗糙。
运动电荷在磁场中受到的力 课时作业(含解析) (22)
运动电荷在磁场中受到的力(40分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分。
多选题已在题号后标出)1.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2.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,它将( )A.向西偏转B.向南偏转C.向北偏转D.向东偏转3.初速度为v的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与0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4.(2013·安徽高考)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5.如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图。
电流方向如图所示,试判断正对读者而来的电子束将向哪边偏转( )A.向上B.向下C.向左D.向右6. (多选)如图所示,质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v0开始运动。
已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场,则以下关于小物块的受力及运动的分析中,正确的是( )A.若物块带正电,可能受两个力,做匀速直线运动B.若物块带负电,可能受两个力,做匀速直线运动C.若物块带正电,一定受四个力,做减速直线运动D.若物块带负电,一定受四个力,做减速直线运动二、计算题(本题共2小题,共20分。
高中物理 3.5 运动电荷在磁场中受到的力课时作业高二物理试题
实蹲市安分阳光实验学校5.运动电荷在磁场中受到的力1．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是( )A．电荷在磁场中一受洛伦兹力作用B．电荷在电场中一受电场力作用C．电荷所受电场力一与该处电场方向一致D．电荷所受的洛伦兹力不一与磁场方向垂直答案：B2.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，速率改变答案：A3.如图所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里．一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板．若不计重力．下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？( ) A．粒子速度的大小B．粒子所带的电荷量C．电场强度D．磁感强度解析：粒子以某一速度沿水平直线通过两极板时受力平衡，有Eq＝Bqv，则知当粒子所带的电荷量改变时，粒子所受的合力仍为0，运动轨迹不会改变，故B项正确．答案：B4．两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，则两带电粒子受洛伦兹力之比为( ) A．2∶1 B．1∶1C．1∶2 D．1∶4解析：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，C项正确．答案：C5．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．洛伦兹力方向一与电荷速度方向垂直，磁场方向一与电荷运动方向垂直D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变解析：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．例如，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.又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，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，由左手则可知洛伦兹力方向不变，再由F＝qvB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，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，所以D选项错．答案：B6．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．向纸里偏转解析：由安培则可知，环形导线在示波管处产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手则可判断，电子受到的洛伦兹力方向向上，故A正确．答案：A7．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．相对于预地点，稍偏转C．相对于预地点，稍向西偏转D．相对于预地点，稍向北偏转解析：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．根据左手则可判，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向，故正确答案为B.答案：B8.如图所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c 向左做匀速运动．比较它们的重力G a、G b、G c的关系，正确的是( ) A．G a最大B．G b最大C．G c最大D．G c最小解析：因带电油滴a静止，故a不受洛伦兹力作用，只受重力和静电力作用；根据平衡条件可知油滴一带负电，设油滴带电荷量为q，则G a＝qE①带电油滴b除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向下的洛伦兹力F b，因做匀速运动，故根据平衡条件可得G b＝qE－F b②带电油滴c 除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向上的洛伦兹力F c ，因做匀速运动，故根据平衡条件可得G c ＝qE ＋F c ③比较①②③式可以看出G c >G a >G b ，选项C 正确． 答案： C9．右图为一速度选择器(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，速度大小不一．当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一速率的电子能沿直线，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强度为0.06 T ，问：(1)磁场的方向该垂直纸面向里还是垂直纸面向外？ (2)速度为多大的电子才能通过小孔S?解析： (1)由题图可知，平行板产生的电场强度E 方向向下，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，根据左手则分析得出，B 的方向垂直于纸面向里．(2)能够通过小孔的电子，其速率满足evB ＝eE ，解得v ＝E B .又因为E ＝Ud ，所以v ＝U Bd ＝3000.06×0.05m/s ＝1×105 m/s.即只有速率为1×105m/s 的电子可以通过小孔S .答案： (1)磁场方向垂直纸面向里 (2)1×105m/s10．如图所示，a 为带正电的小物块，b 是一不带电的绝缘物块，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．答案： AC 11.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，则qE ＝mg有电场强度E ＝mgq(2)由于合力为零，则qvB ＝2mg 所以B ＝2mgqv答案： (1)mg q 正电 (2)2mgqv12.在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面，磁感强度为B ，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上，有一质量为m 、带电荷量为＋q 的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图所示．若迅速把电场方向反转为竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？解析： 电场反转前，有mg ＝qE ①电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动，到对斜面压力减为零时开始离开斜面，此时有qvB ＝(mg ＋qE )cos θ②小球在斜面上滑行距离s ＝12vt ＝12at 2③a ＝2g sin θ④联立①②③④得s ＝m 2g cos 2 θq 2B 2sin θ所用时间为t ＝mqB tan θ.答案： m 2g cos 2 θq 2B 2sin θ mqB tan θ。
高中物理 第三章 磁场 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课时作业高二物理试题
点囤市安抚阳光实验学校第5节运动电荷在磁场中受到的力[随堂检测]1．如图，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．向右解析：选A．P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点可知条形磁铁的磁场的方向向外，电子向右运动，由左手则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上．2．如图为电视显像管的俯视图，偏转线圈中没有通入电流时，电子束打在荧光屏的O点，通过改变线圈中的电流，可使得电子打到荧光屏上各点，则( )A．电子在偏转线圈中被加速B．电子的偏转是因为电场力的作用C．若电子束打到A点，线圈区域中有平行纸面向右的磁场D．若电子束打到A点，线圈区域中有垂直纸面向外的磁场解析：选D．电子在偏转线圈中受到洛伦兹力的作用而偏转，洛伦兹力没有使电子加速，选项A 、B错误；若电子束打到A点，由左手则可知，线圈区域中有垂直纸面向外的磁场，选项C错误，D正确．3．(2018·高二检测)如图，在一个匀强磁场中，水平放置一粗糙的绝缘杆，在杆上套有一个带正电的环，环正在沿杆运动．磁场的方向与环的运动方向如图所示．对环在此后的运动，下列说法正确的是( )A．环一做减速运动，且最终速度一为零B．环一做减速运动，且最终速度一大于零C．若环的动能发生了变化，可能是磁场力对环做了功D．若环的动能发生了变化，环一克服摩擦力做了功解析：选D．对环的运动分三种情况讨论：①当F洛<mg时，杆对环的支持力F N向上，环减速，F洛减小，F N增大，F f增大，最终速度一为零；②当F洛＝mg时，环不受摩擦力作用，环做匀速运动；③当F洛>mg时，杆对环的支持力F N向下，环减速，F洛减小，F N减小，当F洛＝mg时，摩擦力为零，以后环做匀速运动．从以上情况看出，若环的动能发生了变化，环一克服摩擦力做了功，但磁场力对环不做功，选项D正确，A、B、C错误．4．如图所示，带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里．摆球在A 、B 间摆动过程中，由A 摆到最低点C 时，摆线拉力大小为F 1，摆球加速度大小为a 1；由B 摆到最低点C 时，摆线拉力大小为F 2，摆球加速度大小为a 2，则( )A ．F 1＞F 2，a 1＝a 2B ．F 1＜F 2，a 1＝a 2C ．F 1＞F 2，a 1＞a 2D ．F 1＜F 2，a 1＜a 2解析：选B ．由于洛伦兹力不做功，所以摆球从B 到达C 点的速度和从A 到达C 点的速度大小相．由a ＝v 2r可得a 1＝a 2．当由A 运动到C 时，以摆球为研究对象，对摆球进行受力分析如图甲所示，F 1＋qvB －mg ＝ma 1．当由B 运动到C 时，对摆球受力分析如图乙所示，F 2－qvB －mg ＝ma 2．由以上两式可得：F 2＞F 1，故B 正确．[课时作业] [学生用书P157(单独成册)]一、单项选择题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解析：选B ．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，故选B ．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 ．相对于预地点，稍偏转C ．相对于预地点，稍向西偏转D ．相对于预地点，稍向北偏转解析：选B ．质子带正电，地球表面的地磁场方向由南向北，根据左手则可判，质子自赤道上空的某一点竖直下落的过程中受到洛伦兹力的方向，故正确选项为B ．3．如图所示，在真空中，水平导线中有恒电流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 解析：选B ．由安培则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必向上弯曲，因此C、D必错误；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必是曲线，则B正确，A错误．4．如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图，当线圈通以图示的直流电时，形成的磁场如图所示，一束沿着管颈轴线射向纸内的电子将( ) A．向上偏转B．向下偏转C．向左偏转D．向右偏转解析：选D．由安培则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手则知电子所受洛伦兹力方向向右，故向右偏转，D正确．5．两个完全相同的带量的正电荷的小球a和b，从同一高度自由落下，分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场，如图所示，然后再落到地面上，设两球运动所用的总时间分别为t a、t b，则( )A．t a＝t b B．t a>t bC．t a<t b D．条件不足，无法比较解析：选C．a球进入匀强电场后，始终受到水平向右的电场力F电＝qE作用，这个力不会改变a在竖直方向运动的速度，故它下落的总时间t a与没有电场时自由下落的时间t0相同．b球以某一速度进入匀强磁场瞬间它就受到水平向右的洛伦兹力作用，这个力只改变速度方向，会使速度方向向右发生偏转，又因为洛伦兹力始终与速度方向垂直，当速度方向变化时，洛伦兹力的方向也发生变化，不再沿水平方向．如图所示为小球b在磁场中某一位置时的受力情况，从图中可以看出洛伦兹力F洛的竖直分力F1会影响小球竖直方向的运动，使竖直下落的加速度减小(小于g)，故其下落的时间t b大于没有磁场时小球自由下落的总时间t0．综上所述，t a<t b．6．带电油滴以水平速度v0垂直进入匀强磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感强度为B，则下述说法正确的是( )A．油滴必带正电荷，电荷量为mgv0BB．油滴必带正电荷，比荷qm＝v0BqC．油滴必带负带荷，电荷量为mgv0BD．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝mgv0B解析：选A．油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q＝mgv0B，A正确．7．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、乙叠放在一起静止于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场．现用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动．在加速运动阶段( )A．地面对乙物块的摩擦力逐渐减小B．甲、乙两物块的加速度逐渐增大C．乙对甲的摩擦力逐渐增大D．甲对乙的摩擦力逐渐减小解析：选D．加速过程中，甲受向下的洛伦兹力逐渐增大，乙对地板的压力逐渐增大，乙受摩擦力增大，则加速度逐渐减小，A、B错误；甲的加速度是由乙对它的摩擦力产生的，由牛顿第二律知，甲、乙间的摩擦力逐渐减小，C 错误，D正确．二、多项选择题8．下列关于电荷所受静电力和洛伦兹力的说法中，正确的是( )A．电荷在磁场中一受洛伦兹力的作用B．电荷在电场中一受静电力的作用C．电荷受静电力的方向与该处的电场方向一致D．电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直解析：选BD．静止电荷在磁场中不受洛伦兹力的作用，但在电场中一受静电力的作用，选项A错误，选项B正确；只有正电荷的受力方向与该处的电场方向一致，选项C错误；根据左手则知运动电荷若受洛伦兹力，则受力方向与该处的磁场方向垂直，选项D正确．9．如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速直线运动，c向左做匀速直线运动，比较它们的重力G a、G b、G c间的关系，正确的是( ) A．G a最大B．G b最大C．G c最大D．G b最小解析：选CD．据F合＝0可知a带负电，显然b、c也带负电，所以b所受洛伦兹力方向竖直向下，c所受洛伦兹力方向竖直向上，则有G b<G a<G c，C、D 正确．10．如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，所带的电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外，设小球的电荷量不变，小球由静止下滑的过程中( )A．小球加速度一直增加B．小球速度一直增加，直到最后匀速C．棒对小球的弹力一直减小D．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变解析：选BD．小球由静止开始下滑，受到向左的洛伦兹力不断增加．在开始阶段，洛伦兹力小于向右的静电力，棒对小球有向左的弹力，随着洛伦兹力的增加，棒对小球的弹力减小，小球受到的摩擦力减小，所以在竖直方向上小球受到重力和摩擦力作用加速运动，其加速度逐渐增加．当洛伦兹力于静电力时，棒对小球没有弹力，摩擦力随之消失，小球在竖直方向上受到的合力最大，加速度最大．随着小球速度继续增加，洛伦兹力大于静电力，棒对小球又产生向右的弹力，随着速度增加，洛伦兹力增加，棒对小球的弹力增加，小球受到的摩擦力增加，于是小球在竖直方向受到的合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，小球的速度不再增加，以此时的速度做匀速运动．综上所述，选项B 、D 正确．三、非选择题11．质量为m 、带电荷量为＋q 的小球，用一长为l 的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感强度为B ，如图所示．用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A ，然后静止释放，小球运动的平面与B 的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C 时悬线的拉力F T1和F T2．解析：小球由A 运动到C 的过程中，洛伦兹力始终与v 的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能理有mgl ＝12mv 2C ，解得v C ＝2gl ．小球第一次经过C 点时，由左手则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图甲所示．由牛顿第二律，有F T1＋F 洛－mg ＝m v 2Cl又F 洛＝qv C B所以F T1＝3mg －qB 2gl ．同理可得小球第二次经过C 点时，受力情况如图乙所示，所以F T2＝3mg ＋qB 2gl ．答案：3mg －qB 2gl 3mg ＋qB 2gl 12．如图所示，质量为m ＝1 kg 、电荷量为q ＝5×10－2C 的带正电的小滑块，从半径为R ＝0．4 m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V/m ，方向水平向右；B ＝1 T ，方向垂直纸面向里．求：(1)滑块到达圆弧轨道最低点C 时的速度； (2)在C 点时滑块所受的洛伦兹力；(3)滑块到达C 点时对轨道的压力大小．(g 取10 m/s 2)解析：以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；静电力qE ，方向水平向右；洛伦兹力F 洛＝qvB ，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块从A 到C 过程中洛伦兹力不做功，由动能理得mgR －qER ＝12mv 2C得v C ＝2（mg －qE ）Rm＝2 m/s ，方向水平向左．(2)根据洛伦兹力公式得：F ＝qv C B ＝5×10－2×2×1 N ＝0．1 N ，方向竖直向下． (3)在C 点根据牛顿第二律：F N －mg －F ＝m v 2CR代入数据得：F N ＝20．1 N ，根据牛顿第三律，滑块对轨道的压力大小为20．1 N ．答案：(1)2 m/s ，方向水平向左 (2)0．1 N ，方向竖直向下 (3)20．1 N。
高中物理 第三章 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课时作业选修
点囤市安抚阳光实验学校第5节运动电荷在磁场中受到的力1．洛伦兹力是指磁场对运动电荷的作用力．洛伦兹力的方向用左手则判，其内容为：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．洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力不改变带电粒子运动速度的大小，只改变粒子运动的方向．洛伦兹力对带电粒子不做功．2．若带电粒子运动方向与磁感强度方向垂直．则F＝Bqv.若带电粒子运动方向与磁感强度方向的夹角为θ，则F＝Bqvsin_θ3．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感强度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三者必均保持垂直B．F必垂直于B、v，但B不一垂直于vC．B必垂直于F，但F不一垂直于vD．v必垂直于F、B，但F不一垂直于B答案B4．下列说法正确的是( )A．运动电荷在磁感强度不为零的地方，一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，则该处的磁感强度一为零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答案D解析运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F＝qvBsin θ，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，但粒子速度方向要变，所以C错，D对．5．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答案BD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．6．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图1所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会( )图1A．向上偏转 B．向下偏转C．向纸内偏转 D．向纸外偏转答案B解析由题意可知，直线电流的方向由左向右，根据安培则，可判直导线下方的磁场方向为垂直纸面向里，而阴极射线电子运动方向由左向右，由左手则知(电子带负电，四指要指向其运动方向的反方向)，阴极射线将向下偏转，故B选项正确．【概念规律练】知识点一洛伦兹力的方向1．以下四个图是表示磁场磁感强度B、负电荷运动方向v和磁场对负电荷洛伦兹力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)( )答案ABC解析由左手则可知四指指向正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指向的方向与负电荷运动方向相反．2．如图2所示，匀强磁场的磁感强度为B，带电粒子的速率为v，带电荷量为q，求各带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向．图2答案(1)qvB，方向与v垂直斜向上(2)qvB，方向与v垂直斜向上(3)0(4)12qvB，方向垂直纸面向里解析(1)因v⊥B，所以F洛＝qvB，方向与v垂直斜向上．(2)因v⊥B，所以F洛＝qvB，方向与v垂直斜向上．(3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力．(4)v与B的夹角为30°，所以F洛＝qvBsin 30°＝12qvB，方向垂直纸面向里．知识点二洛伦兹力的特点3．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．洛伦兹力方向一与电荷运动方向垂直，磁场方向一与电荷运动方向垂直D．粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变答案BD4．有关洛伦兹力和安培力的描述，下列说法中正确的是( )A．通电直导线在匀强磁场中一受到安培力的作用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答案B解析通电直导线与磁场平行时，不受安培力，选项A错误；洛伦兹力对带电粒子不做功，选项C错误；安培力方向与磁场方向垂直，选项D错误；安培力是大量运动电荷受洛伦兹力的宏观表现，选项B正确．点评本题考查了洛伦兹力和安培力的内在联系以及安培力公式F安＝BIL 和洛伦兹力公式F洛＝qvB的成立条件，即B和I垂直以及B和v垂直．5．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是( )A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变答案D解析带电粒子在电场中受到的电场力F＝qE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)决．对选项A，只有粒子带正电时才成立；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加．带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力F＝qvBsin θ，其大小除与运动状态有关，还与θ角(磁场方向与速度方向之间夹角)有关，带电粒子从平行磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动．在其他方向上由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功．综上所述，正确选项为D.【方法技巧练】一、速度选择器问题的分析方法6．在两平行金属板间，有如图3所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v0从两板的央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：图3A．不偏转 B．向上偏转C．向下偏转 D．向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板的央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，质子将________(2)若电子以速度v0从两板的央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，电子将________(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板央射入，质子将________答案(1)A (2)A (3)B解析分析粒子在场中的运动，须从分析带电粒子在互相正交的匀强电场和匀强磁场中受力情况入手．设带电粒子的质量为m，带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感强度为B.带电粒子以速度v垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电，则所受电场力方向向下，大小为qE；所受磁场力方向向上，大小为Bqv.沿直线匀速通过时，显然有Bqv＝qE，v＝EB，即匀速直线通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关．如果粒子带负电，电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立．所以，(1)、(2)两小题选A.若质子以大于v0的速度射入两板之间，由于磁场力F＝Bqv，磁场力将大于电场力，质子带正电，将向上偏转．第(3)小题选择B.方法总结(1)正交的匀强电场和匀强磁场中电场强度、磁感强度分别为E、B，有一带电粒子以一的速度垂直电、磁场的方向射入电、磁场中，能匀速穿过电、磁场的条件是带电粒子的速度为：v＝EB，与带电粒子的质量、电荷量、电性皆无关．换句话说，带电粒子能否匀速垂直穿过电、磁场与粒子带电荷量、带电性质、粒子的质量无关．(2)速度选择器选择的是粒子“速度”而非“速率”，只有当粒子以特速率v＝EB，以确的方向才可沿直线通过速度选择器．7. 一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图4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采用的办法是( )图4A．增大电荷质量 B．增大电荷电荷量C．减小入射速度 D．增大磁感强度答案C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、减小磁感强度B或增大电场强度E均可．二、在洛伦兹力作用下带电体受力情况的动态分析方法8. 如图5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( )图5A．始终做匀速运动B．先做减速运动，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，最后做匀速运动答案ABD解析带电滑环向右运动时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出，因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系：(1)当开始时洛伦兹力于重力，滑环做匀速运动；(2)当开始时洛伦兹力小于重力，滑环将做减速运动，最后停在杆上；(3)当开始时洛伦兹力大于重力，滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小，滑环与杆之间的挤压力将逐渐减小，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．点评本题滑环在运动的过程中，洛伦兹力随速度变化而变化，会导致其他力随之发生变化．9. 一个质量m＝0.1 g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面固且置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图6所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10 m/s2)．求：图6(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面长度至少多长？答案(1)负电荷(2)3.5 m/s (3)1.2 m解析(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 作用，如右图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力F垂直斜面向上，据左手则可知，小滑块带负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，垂直于斜面的加速度为零时，由平衡条件得F＋F N＝mgcos α，当支持力F N＝0时，小滑块脱离斜面．设此时小滑块速度为v max，则此时小滑块所受洛伦兹力F＝qv max B，所以v max＝mgcos αqB＝0.1×10－3×10×325×10－4×0.5m/s≈3.5 m/s(3)设该斜面长度至少为l，则临界情况为刚滑到斜面底端时离开斜面．因为下滑过程中只有重力做功，由动能理得mglsin α＝12mv 2max －0所以斜面长至少为l ＝v 2max 2gsin α＝ 3.522×10×0.5 m≈1.2 m1．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是( ) 答案 C2．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 答案 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．3．长直螺线管中通有电流，沿螺线管中心轴线射入一电子，若螺线管中电流增大，方向不变，电子在螺旋管中心轴线上运动情况是( )A ．做匀速直线运动B ．做变加速直线运动C ．做变减速直线运动D ．做间距变大的螺旋运动 答案 A4．如图7所示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( )图7A ．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 答案 B解析 根据左手则可知，A 所述情况电子受力沿y 轴负向，故A 错；B 所述情况，电子受洛伦兹力沿z 轴负方向，B 对；C 所述电场会使电子向z 轴正方向偏转，C 错；D 所述电场使电子向y 轴负方向偏转，D 错．5. 如图8所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P 恰好处于静止状态，则下列说法正确的是( )图8A ．若撤去磁场，P 可能做匀加速直线运动B．若撤去电场，P一做匀加速直线运动C．若给P一初速度，P可能做匀速直线运动D．若给P一初速度，P一做曲线运动答案C解析若撤去磁场，油滴在重力和电场力作用下仍处于平衡状态，故A错；若撤去电场，P在重力作用下竖直向下加速，同时P又受到洛伦兹力作用，而洛伦兹力垂直速度方向，故P做曲线运动，B错；若所给初速度方向与磁场方向平行，油滴只受重力和电场力作用处于平衡状态，做匀速直线运动，否则做曲线运动，故C对，D错．6．如图9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( )图9A．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答案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＝v2R可知向心加速度相同，D正确.7. 如图10所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力G a、G b、G c间的关系，正确的是( )图10A．G a最大 B．G b最大C．G c最大 D．G b最小答案CD解析由于a静止，G a＝qE，电场力方向向上，带负电荷；由左手则，b受洛伦兹力竖直向下，G b＋qv b B＝qE；由左手则，c受洛伦兹力竖直向上，G c＝qE＋qv c B.由此可知：G b＜G a＜G c，故C、D正确．8. 如图11所示，一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘A，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场而其余条件不变时，小球飞行的时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2.则( )图11A．x1>x2 B．t1>t2C．v1>v2 D．v1＝v2答案ABD解析没有磁场时，小球飞落过程为平抛运动．当空间有匀强磁场时，分析小球飞落过程中任一位置受力情况如右图所示．由于时刻与瞬时速度垂直的洛伦兹力对小球竖直分运动的影响，在同样落差下与平抛运动只受重力作用相比，小球落地时间加长，所以t1>t2.从洛伦兹力对水平分运动的影响可知，小球水平分速度将比平抛时加大，而且又有t1>t2，则必有x1>x2.由于洛伦兹力做功为零，而两种情况下重力对小球做功相，所以落地速度大小相同，即v1＝v2，当然两种情况下小球落地时速度的方向不同．9．如图12所示，两个平行金属板M、N间为一个正交的匀强电场和匀强磁场区，电场方向由M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为到两极板距离相的平行两板的直线．一质量为m，带电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是( )图12A．带电荷量为－q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入仍能匀速通过场区B．带电荷量为2q的粒子以v0从O点沿OO′射入仍能匀速通过场区C．保持电场强度和磁感强度大小不变，方向均与原来相反，粒子以v0从O 点沿OO′射入，则粒子仍能匀速通过场区D．粒子仍以速度v0从右侧的O′点沿OO′方向射入，粒子仍能匀速通过场区答案ABC10．一细棒处于磁感强度为B的匀强磁场中，棒与磁场垂直，磁感线方向垂直纸面向里，如图13所示，棒上套一个可在其上滑动的带负电的小环c，小环质量为m，电荷量为q，环与棒间无摩擦．让小环从静止滑下，下滑中某时刻环对棒的作用力恰好为零，则此时环的速度为多大？图13答案mgcos θqB解析小环沿棒下滑，对环进行受力分析可知，当环对棒的作用力为零时如图所示，其所受洛伦兹力大小F洛＝qvB，方向垂直于棒斜向上，有F洛＝mgcos θ，得v＝mgcos θqB.11. 如图14所示，质量为m＝1 kg，电荷量为q＝5×10－2C的带正电的小滑块，从半径为R ＝0.4 m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V/m ，水平向右；B ＝1 T ，方向垂直纸面向里．求：图14(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块对轨道的压力．(g ＝10 m/s 2)答案 (1)2 m/s 方向水平向左 (2)20.1 N 方向竖直向下解析 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；电场力qE ，水平向右；洛伦兹力F 洛＝qvB ，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能理得mgR －qER ＝12mv 2C得v C ＝2mg －qE Rm＝2 m/s.方向水平向左．(2)在C 点，滑块受到四个力作用，如图所示，由牛顿第二律与圆周运动知识得F N －mg －qv C B ＝m v 2CR得：F N ＝mg ＋qv C B ＋m v 2CR＝20.1 N由牛顿第三律知：滑块在C 点处对轨道的压力F N ′＝F N ＝20.1 N ，方向竖直向下．。
课时作业11：3.5运动电荷在磁场中受到的力
5运动电荷在磁场中受到的力一、选择题(1～5题为单选题，6～9题为多选题)1．大量的带电荷量均为＋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，且速度反向但大小不变，与磁场方向不平行，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．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度就越小2．两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，则两带电粒子受洛伦兹力之比为()A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．1∶43．电视显像管原理的示意图如图1所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的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，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()图14．两个完全相同的带等量的正电荷的小球a和b，从同一高度自由落下，分别穿过高度相同的水平方向的匀强电场和匀强磁场，如图2所示，然后再落到地面上，设两球运动所用的总时间分别为t a、t b，则()图2A．t a＝t b B．t a＞t bC．t a＜t b D．条件不足，无法比较5.截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，导线中电流方向向右，如图3所示，将出现下列哪种情况()图3A．在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷B．在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷C．开始通电时，电子做定向移动并向b偏转D．两个表面电势不同，a表面电势较高6.如图4所示，水平放置的平行板电容器两板间有垂直纸面向里的匀强磁场，开关S闭合时一带电粒子恰好水平向右匀速穿过两板，重力不计．对相同状态入射的粒子，下列说法正确的是()图4A．保持开关闭合，若滑片P向上滑动，粒子可能从下极板边缘射出B．保持开关闭合，若将磁场方向反向，粒子仍可能沿直线射出C．保持开关闭合，若A极板向上移动后，调节滑片P的位置，粒子仍可能沿直线射出D．如果开关断开，调节滑片P的位置，粒子可能继续沿直线射出7.目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机，如图5表示它的原理：将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，于是金属板上就会聚集电荷，产生电压．以下说法正确的是()图5A．B板带正电B．A板带正电C．其他条件不变，只增大射入速度，U AB增大D ．其他条件不变，只增大磁感应强度，U AB 增大8．如图6所示，用丝线吊着一个质量为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( )图6A ．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9.如图7所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q 、质量为m 的带电球体，管道半径略大于球体半径．整个管道处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直．现给带电球体一个水平速度v ，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功可能为( )图7A ．0B.12m (mg qB )2C.12m v 2 D.12m [v 2－(mg qB)2] 二、非选择题10.质量为m 、带电荷量为＋q 的小球，用一长为l 的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，如图8所示，用绝缘的方法使小球位于能使悬线呈水平的位置A ，然后由静止释放，小球运动的平面与B 的方向垂直，小球第一次和第二次经过最低点C 时悬线的拉力F T1和F T2分别为多少？图811.如图9所示，质量为m ＝1 kg 、电荷量为q ＝5×10－2 C 的带正电的小滑块，从半径为R ＝0.4 m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V /m ，方向水平向右，B ＝1 T ，方向垂直纸面向里，g ＝10 m/s 2.求：图9(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块所受洛伦兹力；(3)在C 点滑块对轨道的压力．答案精析1．B 2.C 3.A4．C [a 球进入匀强电场后，始终受到水平向右的电场力F 电＝qE 作用，这个力不会改变a 在竖直方向运动的速度，故它下落的总时间t a 与没有电场时自由下落的时间t 0相同．b 球以某一速度进入匀强磁场瞬间它就受到水平向右的洛伦兹力作用，这个力只改变速度方向，会使速度方向向右发生偏转，又因为洛伦兹力始终与速度方向垂直，当速度方向变化时，洛伦兹力的方向也发生变化，不再沿水平方向．如图所示为小球b 在磁场中某一位置时的受力情况，从图中可以看出洛伦兹力F 洛的分力F 1会影响小球竖直方向的运动，使竖直下落的加速度减小(小于g )，故其下落的时间t b 大于没有磁场时小球自由下落的总时间t 0.综上所述，t a ＜t b .]5．A [金属导体靠电子导电，金属正离子并没有移动，而电流由金属导体中的自由电子的定向移动(向左移动)形成．应用左手定则，四指应指向电流的方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指的指向即为自由电子的受力方向．也就是说，自由电子受洛伦兹力方向指向a 表面一侧，实际上自由电子在向左移动的同时，受到指向a 表面的作用力，并在a 表面进行聚集，由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等)，所以在b 的表面“裸露”出正电荷层，并使b 表面电势高于a 表面电势．]6．AC 7.ACD 8.AD9．ACD [当小球带负电时，对小球受力分析如图甲所示，随着向右运动，速度逐渐减小，直到速度减小为零，所以克服摩擦力做的功为W ＝12m v 2.当小球带正电时，设当安培力等于重力时，小球的速度为v 0，则mg ＝q v 0B ，即v 0＝mg qB.当v＝v 0时，受力分析如图乙所示，重力与洛伦兹力平衡，所以小球做匀速运动时克服摩擦力做的功为W ＝0；当v ＜v 0时，受力分析如图丙所示，管壁对小球有向上的支持力，随着向右减速运动，速度逐渐减小，支持力、摩擦力逐渐增大，直到速度减小到零，所以克服摩擦力做的功为W ＝12m v 2；当v ＞v 0时，受力分析如图丁所示，管壁对小球有向下的弹力，随着小球向右减速运动，洛伦兹力逐渐减小、弹力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，直到弹力减小到零，摩擦力也为零，此时重力和洛伦兹力平衡，此后小球向右做匀速运动，所以克服摩擦力做的功为W ＝12m v 2－12m v 20＝12m [v 2－(mg qB)2]，综上分析，可知A 、C 、D 项正确．] 10．3mg －qB 2gl 3mg ＋qB 2gl解析 小球由A 运动到C 的过程中，洛伦兹力始终与v 的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有mgl ＝12m v 2C ，解得v C ＝2gl . 在C 点，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图甲所示．由牛顿第二定律，有F T1＋F 洛－mg ＝m v 2C l，又F 洛＝q v C B ，所以F T1＝3mg －qB 2gl . 同理可得小球第二次经过C 点时，受力情况如图乙所示，所以F T2＝3mg ＋qB 2gl .11．(1)2 m/s ，方向水平向左(2)0.1 N ，方向竖直向下(3)20.1 N ，方向竖直向下解析 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；静电力qE ，方向水平向右；洛伦兹力F 洛＝q v B ，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块从A 到C 的过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12m v 2C 得v C ＝ 2(mg －qE )R m＝2 m/s ，方向水平向左． (2)根据洛伦兹力公式得：F ＝q v C B ＝5×10－2×2×1 N ＝0.1 N ， 方向竖直向下．(3)在C 点，F N －mg －q v C B ＝m v 2C R得：F N ＝mg ＋q v C B ＋m v 2C R＝20.1 N 由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为20.1 N ，方向竖直向下．。
课时作业6：3.5 运动电荷在磁场中受到的力
3.5 运动电荷在磁场中受到的力题组一洛伦兹力1．在以下几幅图中，对洛伦兹力的方向判断不正确的是()2．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图1所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，则下列选项不正确的是()图1A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电3．(多选)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方向垂直4．(多选)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，则洛伦兹力的大小不变C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，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的作用，不可能做匀速直线运动5．如图2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2A．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6．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是()A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变题组二电视显像管的工作原理7．如图3所示是电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有如图所示方向的电流．当电子束从纸里经磁环中心向纸外射来时(图中用符号“·”表示电子束)，它将()图3A．向右偏转B．向左偏转C．向下偏转D．向上偏转8．如图4所示为电视机显像管的原理示意图(俯视图)，通过改变偏转线圈的电流，虚线区域内偏转磁场的方向和强弱都在不断变化，电子束打在荧光屏上的光点就会移动，从而实现扫描，下列关于荧光屏上的光点说法正确的是()图4A．光点打在A点，则磁场垂直纸面向里B．从A向B扫描，则磁场垂直纸面向里且不断减弱C．从A向B扫描，则磁场垂直纸面向外且不断减弱D．从A向B扫描，则磁场垂直纸面向外、减弱再改为垂直纸面向里、增强题组三洛伦兹力作用下带电体的直线运动9．(多选)如图5所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，所带的电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外，设小球的电荷量不变，小球由静止下滑的过程中()图5A．小球加速度一直增加B．小球速度一直增加，直到最后匀速C．棒对小球的弹力一直减小D．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变10．(多选)如图6所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动，不可忽略重力，下列说法中正确的是()图6A．微粒一定带负电B．微粒的动能一定减小C．微粒的电势能一定增加D．微粒的机械能一定增加题组四综合应用11．如图7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．两金属板的板长为L1，板间距离为L2，匀强磁场的磁感应强度为B且平行于两金属板，等离子体充满两板间的空间．等离子体的初速度v与磁场方向垂直，当发电机稳定发电时，P板和Q板间电势差U PQ为()图7A．v BL1B．v BL2C.v BL 2L 1D.v BL 1L 212．如图8所示，质量为m ＝1 kg 、电荷量为q ＝5×10－2 C 的带正电的小滑块，从半径为R＝0.4 m 的光滑绝缘14圆弧轨道上由静止自A 端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E ＝100 V/m ，方向水平向右；B ＝1 T ，方向垂直纸面向里．求：图8(1)滑块到达圆弧轨道最低点C 时的速度；(2)在C 点时滑块所受的洛伦兹力；(3)滑块到达C 点时对轨道的压力．(g 取10 m/s 2)答案精析1．C2．B [根据左手定则，带正电的粒子向左偏，即粒子1；不偏转说明不带电，即粒子2；带负电的粒子向右偏，说明是粒子3，故选B.]3．BD [由洛伦兹力公式可知：当v 的方向与磁感应强度B 的方向平行时，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不存在磁场，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，选项A 、C 错误．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．]4．BD5．C [电子的速度v ∥B ，F 洛＝0，电子做匀速直线运动．]6．D [带电粒子在电场中受到的静电力F ＝qE ，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正负由θ角(力与位移方向的夹角)决定．对选项A ，只有粒子带正电时才成立，A 错误；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，静电力都会做正功，动能一定增加．B 错误；带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力F 洛＝q v B sin θ，其大小除与运动状态有关，还与θ角(磁场方向与速度方向之间的夹角)有关，带电粒子沿磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动．粒子动能不变，C 错误；由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功，粒子动能不变．选项D 正确．]7．D [根据右手螺旋定则判断上下两个线圈的N 极均在右边，S 极均在左边．则磁环中间处的磁场方向是水平向左的．根据左手定则判定，由里向外射出的电子流受到的洛伦兹力向上，电子束会向上偏转，选项D 对．]8．D [如果光点打在A 点，电子在磁场中向上偏转，说明洛伦兹力的方向向上，电子带负电荷，运动的方向与电流的方向相反，根据左手定则可得，磁场垂直纸面向外．故A 错误；要使电子束在荧光屏上的位置由A 向B 点移动，电子在偏转磁场中运动的半径先增大后减小，则电子在磁场中圆周运动的半径公式r ＝m v qB分析得知，偏转磁场的磁感应强度应该先减弱，再反向增强．故B 、C 错误，D 正确．]9．BD [小球由静止开始下滑，受到向左的洛伦兹力不断增加．在开始阶段，洛伦兹力小于向右的静电力，棒对小球有向左的弹力，随着洛伦兹力的增加，棒对小球的弹力减小，小球受到的摩擦力减小，所以在竖直方向上小球受到重力和摩擦力作用做加速运动，其加速度逐渐增加．当洛伦兹力等于静电力时，棒对小球没有弹力，摩擦力随之消失，小球在竖直方向上受到的合力最大，加速度最大．随着小球速度继续增加，洛伦兹力大于静电力，棒对小球又产生向右的弹力，随着速度增加，洛伦兹力增加，棒对小球的弹力增加，小球受到的摩擦力增加，于是小球在竖直方向受到的合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，小球的速度不再增加，以此时的速度做匀速运动．综上所述，选项B 、D 正确．]10．AD [微粒进入场区后沿直线ab 运动，则微粒受到的合力或者为零，或者合力方向在ab 直线上( 垂直于运动方向的合力仍为零)．若微粒所受合力不为零，则必然做变速运动，由于速度的变化会导致洛伦兹力变化，则微粒在垂直于运动方向上的合力不再为零，微粒就不能沿直线运动，因此微粒所受合力只能为零而做匀速直线运动；若微粒带正电，则受力分析如图甲所示，合力不可能为零，故微粒一定带负电，受力分析如图乙所示，故A 正确，B 错误；静电力做正功，微粒电势能减小，机械能增加，故C 错误，D 正确．]11．B [等离子体进入两金属板间，在洛伦兹力作用下带正电的离子向P 板运动、带负电的离子向Q 板运动，平行板间形成一个向下的匀强电场，并且场强越来越大，当离子受到的洛伦兹力和电场力平衡时，正负离子便做匀速直线运动通过金属板，发电机便稳定发电了．则有qE ＝q v B ，又U PQ ＝EL 2，可得U PQ ＝v BL 2，选项B 对．]12．(1)2 m/s ，方向水平向左 (2)0.1 N ，方向竖直向下(3)20.1 N解析 以滑块为研究对象，自轨道上A 点滑到C 点的过程中，受重力mg ，方向竖直向下；静电力qE ，方向水平向右；洛伦兹力F ＝q v B ，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块从A 到C 过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR －qER ＝12m v 2C得v C ＝ 2(mg －qE )R m＝2 m/s ，方向水平向左． (2)根据洛伦兹力公式得：F ＝q v C B ＝5×10－2×2×1 N ＝0.1 N ，方向竖直向下．(3)在C 点根据牛顿第二定律：F N －mg －F ＝m v 2C R代入数据得：F N ＝20.1 N ．根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力为20.1 N.。
高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课时作业含解析3_1
运动电荷在磁场中受到的力(25分钟·60分)一、选择题（本题共6小题,每题6分,共36分)1.在赤道上某处有一支避雷针,当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流,则地磁场对避雷针的作用力的方向为（）A。
正东B。
正西C.正南D。
正北【解析】选B.地球的磁场方向为由南极指向北极,乌云中的负电通过避雷针进入地球,则电流方向竖直向上,由左手定则可知，避雷针中的电流受到的安培力的方向是正西,故B正确，A、C、D 错误。
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【解析】选C。
不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力,所以应一直保持原运动状态不变.3.如图所示,一个带正电荷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（）A.使B的数值增大B。
使磁场以速率v=向上移动C。
使磁场以速率v=向右移动D.使磁场以速率v=向左移动【解析】选D。
为使小带电体对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好与重力平衡，磁场不动而只增大B，则静止电荷在磁场中不受洛伦兹力，选项A错误.磁场向上移动相当于电荷向下运动,洛伦兹力向右,也不可能平衡重力,故选项B错误。
磁场以速度v向左移动，等同于电荷以速度v向右运动,此时洛伦兹力向上;当qvB=mg时，带电体对绝缘水平面无压力,则v=,选项D正确,C错误.4。
两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图所示.若不计粒子的重力,则下列说法正确的是(）A。
a粒子带正电，b粒子带负电B。
课时作业23：3.5 运动电荷在磁场中受到的力
第5节运动电荷在磁场中受到的力1.在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图1所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将()图1A.向上偏转B.向下偏转C.向纸里偏转D.向纸外偏转解析由题图可知，直导线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故选项B 正确。
答案B2.(多选)用细线悬挂一个质量为m，带正电的小球，置于如图2所示的匀强磁场中，当小球偏离竖直方向在垂直于磁场方向摆动时，如果细线始终绷紧，不计空气阻力，则前后两次通过最低点时相比较，相同的物理量是()图2A.小球受到的洛伦兹力B.小球的加速度C.悬线的拉力D.小球的动能解析由于洛伦兹力不做功，因此小球两次通过最低点时速度大小相等、方向相反，动能相等，因此洛伦兹力方向相反，A错误，D正确；小球做圆周运动的向心加速度相同，B正确；由于洛伦兹力方向相反，悬线拉力大小不等，C错误。
答案BD3.如图3所示，一个带正电荷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()图3A.使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向左移动解析为使小球对平面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，静止电荷在磁场里不受洛伦兹力，A错误；磁场向上移动相当于电荷向下运动，受洛伦兹力向右，不可能平衡重力；磁场以v向右移动，等同于电荷以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不可能平衡重力，故B、C错误；磁场以v向左移动，等同于电荷以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上。
当q v B＝mg时，带电体对绝缘水平面无压力，即v＝mgqB，选项D正确。
答案D4.截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图4所示，将出现下列哪种情况()图4A.在b表面聚集正电荷，而a表面聚集负电荷B.在a表面聚集正电荷，而b表面聚集负电荷C.开始通电时，电子做定向移动并向b偏转D.两个表面电势不同，a表面电势较高解析金属导体靠电子导电，金属正离子并没有定向移动，而电流由金属导体中的自由电子的定向移动(向左移动)形成。
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运动电荷在磁场中受到的力
两两垂直)．其中正确的是( )
此题主要考查左手定则及立体图象的辩认，利用左手定则可判断出
如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图．电流方向如图所示，
( )
C．向左D．向右
把通电线圈等效为小磁铁，则左右两边的N极均在上方，所以在
磁场方向向下，由左手定则判断正对读者而来的电子束将向左偏转，故选
为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于圆弧上相互垂直的两条直径的四个端点上，导线中通有大小相同的电流，方向见图．一带正电的粒子从圆沿垂直于纸面的方向向里运动，它所受洛伦兹力的方向是
如图所示，一个用细线悬吊着的带电小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直面内摆
( )
点时，小球的加速度相同
点时，悬线对小球的拉力相同
点时，具有的动能相同
点时，具有的速度相同
带电小球在运动过程中，因洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，摆球不管向何方向运动通过最低点时，速率v必然相等，动能相同，故
正确．
若小球带正电，在最低点向右和向左运动时，拉力分别为
，同理，若小球带负电荷时，拉力也不相同，故
的带正电的小球停在绝缘平面上，
向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动
当磁场向左运动时，相当于小球向右运动，带正电小球所受的洛伦兹力方向
小球即将飘离平面．设此时速度为
，方向水平向左
能力提升
如图所示，在长直螺线管中通入变化的电流i(电流的方向周期性改变
的电子，则此电子在螺线管内部空间运动的情况是
．来回往复运动
通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行，故电子进入螺线管后不受洛伦兹力，
如图所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌子边缘，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为
t2，水平射程为
由左手定则知，小球落地前受到的洛伦兹力方向斜向上，使得竖直方向上的
；而洛伦兹力的水平分量使水平分速度变大，时间又变长，故
的大小相同，但方向不同．
为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块，
地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力
无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段( )
如图所示，磁流体发电机的极板相距d ＝0.2 m ，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，用导线与两极板相连．电离气体以速率沿极板射入，极板间电离气体等效内阻r ＝0.1 Ω，试求此发电机的最大输出功率为多少？qvB ＝qE ＝qU d
，所以板间电压为＝220 V .
时，电源的输出功率最大，
、电荷量为＋q 的单摆从如图所示位置的匀强磁场中运动，摆动平面垂直磁场．若图中起第一次到最低处时，摆线上的拉力为多少？
摆球从静止摆到最低点的过程中，只有重力做功，洛伦兹力不做功，由动能。