高二物理测试题磁场对运动电荷的作用力
高二物理-磁场专题训练及答案(全套)
中学物理磁场专题训练一、磁场、安培力练习题一、选择题1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有[]A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C．磁感线总是从磁铁的北极动身，到南极终止D．磁感线就是细铁屑在磁铁四周排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线2．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图1所示，那么这束带电粒子可能是[]A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．问左飞行的负离子束3．铁心上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内阻大得多，如图2所示的图中，哪一种接法铁心的磁性最强[]4．关于磁场，以下说法正确的是[]A．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感强度肯定为零B．磁场中某点的磁感强度，依据公式B=F/I·l，它跟F，I，l都有关C．磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向D．磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度，即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量5．磁场中某点的磁感应强度的方向[]A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向D．通过该点磁场线的切线方向6．下列有关磁通量的论述中正确的是[]A．磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B．磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大C．穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度肯定为零D．匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大7．如图3所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中心正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面对外的电流，[]A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大，个受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面摩擦力的作用8．如图4所示，将通电线圈悬挂在磁铁N极旁边：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内，且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将[]A．转动同时靠近磁铁B．转动同时离开磁铁C．不转动，只靠近磁铁D．不转动，只离开磁铁9．通电矩形线圈平面垂直于匀强磁场的磁感线，则有[]A．线圈所受安培力的合力为零B．线圈所受安培力以任一边为轴的力矩为零C．线圈所受安培力以任一对角线为轴的力矩不为零D．线圈所受安培力必定使其四边有向外扩展形变的效果二、填空题10．匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到60×10-2N的磁场力，则磁场的磁感强度是______特；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是_____特；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是______特．11．如图5所示，abcd是一竖直的矩形导线框，线框面积为S，放在磁场中，ab边在水平面内且与磁场方向成60°角，若导线框中的电流为I，则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于______．12．一矩形线圈面积S＝10-2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×103Wb，则磁场的磁感强度B______；若线圈以一条边为轴的转180°，则穿过线圈的磁能量的改变为______；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф＝______．三、计算题13．如图6所示，ab，cd为两根相距2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以5A的电流时，棒沿导轨作匀速运动；当棒中电流增加到8A时，棒能获得2m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感强度的大小；14．如图7所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，棒的质量为m长为l，通过的电流强度为I，匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角，求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大？一、磁场、安培力练习题答案一、选择题1．AB 2．BC 3．D 4．D5．CD 6．D 7．A 8．A 9．AB二、填空题三、计算题13．1.2T 14．mg-BIlcosθ，BI lsinθ二、洛仑兹力练习题一、选择题1．如图1所示，在垂直于纸面对内的匀强磁场中，垂直于磁场方向放射出两个电子1和2，其速度分别为v1和v2．假如v2＝2v1，则1和2的轨道半径之比r1：r2及周期之比T1：T2分别为 [ ] A．r1：r2＝1：2，T1：T2＝1：2B．r1：r2＝1：2，T1：T2＝1：1C．r1：r2＝2：1，T1：T2＝1：1D．r1：r2＝1：1，T1：T2＝2：12．如图2所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外、有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子． [ ]A．只有速度大小肯定的粒子可以沿中心线通过弯管B．只有质量大小肯定的粒子可以沿中心线通过弯管C．只有动量大小肯定的粒子可以沿中心线通过弯管D．只有能量大小肯定的粒子可以沿中心线通过弯管3．电子以初速V0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作功C．电子的动量始终不变D．电子的动能始终不变它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面对里）．在图3中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？[ ]5．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图4所示，径迹上的每一小段可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量渐渐减小（带电量不变）．从图中可以确定 [ ]A．粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电C．粒子从a到b，带负电 D．粒子从b到a，带负电6．三个相同的带电小球1、2、3，在重力场中从同一高度由静止起先落下，其中小球1通过一附加的水平方向匀强电场，小球2通过一附加的水平方向匀强磁场．设三个小球落到同一高度时的动能分别为E1、E2和E3，忽视空气阻力，则 [ ]A．E1＝E2＝E3B．E1＞E2＝E3C．E1＜E2＝E3D．E1＞E2＞E37．真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面对里的匀强磁场，三个带有等量同种电荷的油滴a、b、c在场中做不同的运动．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，则三油滴质量大小关系为 [ ]A．a最大 B．b最大C．c最大 D．都相等8．一个带正电荷的微粒（重力不计）穿过图5中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采纳的方法是[ ]A．增大电荷质量B．增大电荷电量C．削减入射速度D．增大磁感强度E．减小电场强度二、填空题9．一束离子能沿入射方向通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，然后进入磁感应强度为B′的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动（图6），则这束离子必定有相同的______，相同的______．10．为使从炙热灯丝放射的电子（质量m、电量e、初速为零）能沿入射方向通过相互垂直的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感强度为B）区域，对电子的加速电压为______．11．一个电子匀强磁场中运动而不受到磁场力的作用，则电子运动的方向是______．12．一质量为m、电量为q的带电粒子在磁感强度为B的匀强磁场中作圆周运动，其效果相当于一环形电流，则此环形电流的电流强度I＝______．三、计算题13．一个电视显像管的电子束里电子的动能E K＝12000eV．这个显像管的位置取向刚好使电子水平地由南向北运动．已知地磁场的竖直向下重量B＝5.5×10-5T，试问（1）电子束偏向什么方向？（2）电子束在显像管里由南向北通过y＝20cm路程，受洛仑兹力作用将偏转多少距离？电子质量m＝9.1×10-31kg，电量e＝1.6×10-19C．14．如图7所示，一质量m、电量q带正电荷的小球静止在倾角30°、足够长的绝缘光滑斜面．顶端时对斜面压力恰为零．若快速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？洛仑兹力练习题答案一、选择题1．B 2．C 3．BD 4．C5．B 6．B 7．C 8．C二、填空题三、计算题三、单元练习题一、选择题1．安培的分子环流假设，可用来说明 [ ]A．两通电导体间有相互作用的缘由B．通电线圈产生磁场的缘由C．永久磁铁产生磁场的缘由D．铁质类物体被磁化而具有磁性的缘由2．如图1所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中心的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面对外的电流，则[ ]A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用3．有电子、质子、氘核、氚核，以同样速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都作匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是 [ ]A．氘核 B．氚核C．电子D．质子4．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中．设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则 [ ]A．r1＝r2，T1≠T2B．r1≠r2，T1≠T2C．r1＝r2，T1＝T2 D．r1≠r2，T1＝T25．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核．该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图2中a、b所示．由图可以判定 [ ]A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．磁场方向肯定是垂直纸面对里D．磁场方向向里还是向外不能判定6．如图3有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，假如这束正离子束流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的 [ ] A．速度 B．质量C．电荷 D．荷质比7．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面对里的匀强磁场，如图4所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止起先自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，忽视重力，以下说法中正确的是 [ ]A．这离子必带正电荷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点后，将沿原曲线返回A点8．如图5所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内（磁场水平向内），有一离子恰能沿直线飞过此区域（不计离子重力） [ ]A．若离子带正电，E方向应向下B．若离子带负电，E方向应向上C．若离子带正电，E方向应向上D．不管离子带何种电，E方向都向下9．一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图6所示匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采纳的方法有 [ ]A．适当增大电流，方向不变B．适当减小电流，并使它反向C．电流大小、方向不变，适当增加磁场D．使原电流反向，并适当减弱磁场10．如图7所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN垂直纸面对外运动，可以[ ]A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D．将a、c端接在沟通电源的一端，b、d接在沟通电源的另一端11．带电为+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，所受洛仑兹力就相同B．假如把+q改为-q，且速度反向大小不变，则洛仑兹力的大小，方向均不变C．洛仑兹力方向肯定与电荷速度方向垂直，磁场方向肯定与电荷运动方向垂直D．粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能、动量均不变12．关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是 [ ]A．有磁必有电荷，有电荷必有磁B．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用C．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的D．依据安培的分子环流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同时，物体就被磁化，两端形成磁极二、填空题13．一质子及一α粒子，同时垂直射入同一匀强磁场中．（1）若两者由静止经同一电势差加速的，则旋转半径之比为______；（2）若两者以相同的动进入磁场中，则旋转半径之比为______；（3）若两者以相同的动能进入磁场中，则旋转半径之比为______；（4）若两者以相同速度进入磁场，则旋转半径之比为______．14．两块长5d，相距d的水平平行金属板，板间有垂直于纸面的匀强磁场．一大群电子从平行于板面的方向、以等大小的速度v从左端各处飞入（图8）．为了不使任何电子飞出，板间磁感应强度的最小值为______．15．如图9所示，M、N为水平位置的两块平行金属板，板间距离为d，两板间电势差为U．当带电量为q、质量为m的正离子流以速度V0沿水平方向从两板左端的中心O点处射入，因受电场力作用，离子作曲线运动，偏向M板（重力忽视不计）．今在两板间加一匀强磁场，使从中心O处射入的正离流在两板间作直线运动．则磁场的方向是______，磁感应强度B＝______．16．如图10所示，质量为m，带电量为+q的粒子，从两平行电极板正中心垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两板间距为d，磁感强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域（重力不计）．今将磁感强度增大到某值，则粒子将落到极板上．当粒子落到极板上时的动能为______．17．如图11所示，绝缘光滑的斜面倾角为θ，匀强磁场B方向与斜面垂直，假如一个质量为m，带电量为-q的小球A在斜面上作匀速圆周运动，则必需加一最小的场强为______的匀强电场．18．三个带等量正电荷的粒子a、b、c（所受重力不计）以相同的初动能水平射入正交的电场磁场中，轨迹如图12，则可知它们的质量m a、m b、m c大小次序为______，入射时的初动量大小次序为______．19．一初速为零的带电粒子，经过电压为U的电场加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中，已知带电粒子的质量是m，电量是q，则带电粒子所受的洛仑兹力为______，轨道半径为______．20．如图13在x轴的上方（y≥0）存在着垂直于纸面对外的匀强磁场，磁感强度为B．在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向放射出质量为m、电量为q的正离子，速率都为v，对那些在xy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大x＝______，最大y＝______．三、计算题21．以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图14所示，磁感强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于纸面对里．（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离．（2）假如离子进入磁场后经过时间t到达位置P，试证明：直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是22．如图16所示，AB为一段光滑绝缘水平轨道，BCD为一段光滑的圆弧轨道，半径为R，今有一质量为m、带电为+q的绝缘小球，以速度v0从A点向B点运动，后又沿弧BC做圆周运动，到C点后由于v0较小，故难运动到最高点．假如当其运动至C点时，突然在轨道区域加一匀强电场和匀强磁场，使其能运动到最高点此时轨道弹力为0，且贴着轨道做匀速圆周运动，求：（1）匀强电场的方向和强度；（2）磁场的方向和磁感应强度．单元练习题答案一、选择题1．CD 2．A 3．B 4．D 5．BD 6．AD7．ABC 8．AD 9．AC 10．ABD 11．B 12．BD二、填空题三、计算题21．（1）2mv/qB。
高考物理二轮复习磁场对运动电荷的作用试题(有答案)
高考物理二轮复习磁场对运动电荷的作用试题（有答案）第十章磁场第2讲磁场对运动电荷的作用一、单项选择题1. (2012•廉江中学月考)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. (2012•北京)处于匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做匀速圆周运动.将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值( ) A. 与粒子电荷量成正比 B. 与粒子速率成正比 C. 与粒子质量成正比 D. 与磁感应强度成正比3. (2012•全国)质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动.已知两粒子的动量大小相等.下列说法正确的是( ) A. 若q1=q2,则它们做圆周运动的半径一定相等 B. 若m1=m2,则它们做圆周运动的半径一定相等 C. 若q2≠q2,则它们做圆周运动的周期一定不相等 D. 若m1≠m2,则它们做圆周运动的周期一定不相等 4. (2012•安徽)如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角.现将带电粒子的速度变为 ,仍从A点沿原方向射入磁场, 不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为( ) A. Δt B. 2Δt C. Δt D. 3Δt 二、双项选择题5. (2012•东莞高级中学模拟)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( ) 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 6. (2012•清远模拟)如图所示,MN为两个匀强磁场的分界面,两磁场的磁感应强度大小的关系为B1=2B2,一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场,则经过多长时间它将向下再一次通过O点( ) A. B. C. D. 7.如图所示,一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动,周期为T0,轨道平面位于纸面内,质点的速度方向如图中箭头所示.现加一垂直于轨道平面的匀强磁场,已知轨道半径并不因此而改变,则( ) A. 若磁场方向指向纸里,质点运动的周期将大于T0 B. 若磁场方向指向纸里,质点运动的周期将小于T0 C. 若磁场方向指向纸外,质点运动的周期将大于T0 D. 若磁场方向指向纸外,质点运动的周期将小于T0 8. 如图所示,在x>0、y>0的空间有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B,现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子,由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场,其出射方向如图所示,不计重力的影响,则( ) A. 初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子 B. 初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子 C. 在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子 D. 在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子 9. 右图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是( ) A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于 D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小三、非选择题10. (2012•东莞调研)如图所示,一个质量为=2.0×10-11 kg,电荷量q=+1.0×10-5 C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1=100 V电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=100 V.金属板长L=20 cm,两板间距d=10 cm.求: (1) 微粒进入偏转电场时的速度v0的大小. (2) 微粒射出偏转电场时的偏转角θ和速度v. (3) 若带电微粒离开偏转电场后进入磁感应强度为B= T的匀强磁场,为使微粒不从磁场右边界射出,该匀强磁场的宽度D至少为多大?11. (2012•揭阳调研)如图,相距为R的两块平行金属板M、N正对放置,s1、s2分别为M、N板上的小孔,s1、s2、O三点共线且水平,且s2O=R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场.收集板D上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R,板两端点的连线垂直M、N板.质量为m、带电荷量为+q 的粒子,经s1无初速进入M、N间的电场后,通过s2进入磁场.粒子重力不计. (1) 若粒子恰好打在收集板D的中点上,求M、N间的电压值U. (2) 求粒子从s1到打在D的最右端经历的时间t.第2讲磁场对运动电荷的作用 1. B 2. D 3. A 4. B 5. BD 6. BC 7. AD 8. AD 9. AC 10. (1) 微粒在加速电场中由动能定理得qU1= m . 解得v0=1.0×104m/s. (2) 微粒在偏转电场中做类平抛运动,有a= , vy=at=a . 飞出电场时,速度偏转角的正切为tan θ= = = . 解得θ=30°. 进入磁场时微粒的速度是v= =×104m/s. (3) 轨迹如图,由几何关系有D=r+rsin θ. 洛伦兹力提供向心力Bqv= . 联立以上三式得D= . 代入数据得D=0.06m. 11. (1) 粒子从s1到达s2的过程中,根据动能定理得 qU= mv2. 粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,有 qvB=m . 当粒子打在收集板D的中点时,粒子在磁场中运动的半径r0=R, 解得U= . (2) 根据几何关系可以求得粒子在磁场中运动的半径r= = R. 由此得粒子进入磁场时速度的大小v= . 粒子在电场中经历的时间t1= = . 粒子在磁场中经历的时间t2= × = . 粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间t3= = . 粒子从s1到打在收集板D的最右端经历的时间为t=t1+t2+t3= .。
高考物理复习：磁场对运动电荷的作用力
3.洛伦兹力和静电力的区别
比较项目
产生条件
洛伦兹力
v≠0 且 v 不与 B 平行
静电力
电荷处在电场中
F=qE
大小
F=qvB(v⊥B)
力方向与场
方向的关系
一定是 F⊥B,F⊥v,与电 正电荷受力与电场方向相同,负电
荷电性无关
荷受力与电场方向相反
做功情况
任何情况下都不做功
可能做正功、负功,也可能不做功
角均为 60°,所以质子运行半径
2
Bqv=m ,即
r=(n=1,2,3,…),由洛伦兹力提供向心力得
v= =Bk·
(n=1,2,3,…),选项
B、D 正确。
方法归纳巧解带电粒子在磁场中运动的多解问题
3
应强度变化后速度的偏向角为 β,根据几何关系有 tan
用时
90°
2π
t=360° ·
(√3)
=
π
,C
2√3
错误,D 正确。
2
=
,则得
'
β=90°,则
规律总结有关带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动问题的解题“三步法”
训练突破
3.在以坐标原点为中心、边长为l的正方形EFGH区域内,存在磁感应强
(2)平行边界(存在临界条件,如图所示)。
(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出,如图所示)。
【典例1】 (多选)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面
向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入
磁场,速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图
里的匀强磁场,B处可认为处在磁场中,一带电小球从A点由静止释放后能
高考物理新课标件磁场对运动电荷的作用
霍尔效应原理及应用
霍尔效应原理
当电流垂直于外磁场通过导体时，在 导体的垂直于磁场和电流方向的两个 端面之间会出现电势差，这一现象称 为霍尔效应。
霍尔元件
应用领域
霍尔效应在电子技术、自动化技术、 汽车技术等领域有广泛应用，如电子 点火器、无触点开关、位置传感器等 。
2. 调整磁场强度和电荷速度 时，要确保测量准确。
3. 多次重复实验，减小误差 。
数据处理与结果分析
数据处理
根据实验数据，计算电荷在磁场中的 偏转角度和半径，进而得到洛伦兹力 的大小和方向。
结果分析
通过比较实验数据和理论预测值，验 证洛伦兹力的存在并探究其与速度、 磁场强度的关系。同时，分析实验误 差来源，提出改进意见。
利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元 件，可用于测量磁场、电流等物理量 。
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PART 03
典型问题分析与求解方法
REPORTING
判断带电粒子所受洛伦兹力方向
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，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线 在磁场中所受安培力的方向。
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高考物理新课标件磁 场对运动电荷的作用
汇报人：XX
20XX-01-16
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目录
• 磁场与运动电荷基本概念 • 磁场对运动电荷作用机制 • 典型问题分析与求解方法 • 实验探究：验证洛伦兹力存在和性质 • 知识拓展：其他相关物理现象和规律 • 总结回顾与高考备考建议
XX
PART 01
等离子体振荡和波动现象
人教版高中物理一轮总复习课后习题 考点规范练35 磁场对运动电荷的作用力
考点规范练35 磁场对运动电荷的作用力一、单项选择题1.如图所示,一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端时,速度为v。
若加上一个垂直纸面向外的磁场,则滑到底端时( )A.v变大B.v变小C.v不变D.不能确定v的变化2.如图所示,在正方形abcd区域内存在一垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B1。
一带电粒子从ad边的中点P垂直ad边射入磁场区域后,从cd边的中点Q射出磁场。
若将磁场的磁感应强度大小变为B2后,该粒子仍从P点以相同的速度射入磁场,结果从c点射出磁场,则B1B2等于( )A.52B.72C.54D.743.如图所示,两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的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,导线均通有大小相等、方向向上的电流。
已知长直导线在周围空间某点产生的磁场的磁感,式中k是常数、I是导线中电流、r为该点到直导线的距离。
应强度B=kIr现有一置于a点的带负电小球获得一沿ab方向的初速度v0,已知小球始终未离开桌面。
关于小球在两导线间的运动情况,下列说法正确的是( )A.小球先做加速运动后做减速运动B.小球做曲率半径先增大后减小的曲线运动C.小球对桌面的正压力先减小后增大D.小球做匀速直线运动4.如图所示,直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场,磁感应强度为B,右边界PQ平行于y轴。
一粒子(重力不计)从原点O以与x轴正方向成θ角的速度v垂直射入磁场,当斜向上射入时,粒子恰好垂直PQ射出磁场;当斜向下射入时,粒子恰好不从右边界射出。
粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为( )A.vBa ,2πa3vB.v2Ba,2πa3vC.v2Ba ,4πa3vD.vBa,4πa3v5.如图所示,一电子以垂直于匀强磁场的速度v A,从A处进入长为d、宽为h的磁场区域,发生偏移而从B处离开磁场。
电子的电荷量为e,磁场的磁感应强度为B,圆弧AB的长为l,则( )A.电子在磁场中运动的时间为t=dv AB.电子在磁场中运动的时间为t=lv AC.洛伦兹力对电子做功是Bev A·hD.电子在A、B两处的速度相同6.如图所示,在半径为R的圆形区域内,有匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于圆平面(未画出)。
2016届高三物理一轮复习知能检测9-2《磁场对运动电荷的作用》
[随堂演练]1．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，静电力对带电粒子一定做正功，粒子动能增加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，粒子动能不变解析：带电粒子在电场中受到的静电力F＝qE，只与q和E有关，与运动状态无关，静电力做正功还是做负功由静电力与位移的夹角决定，选项A只适用于沿电场线方向射入的带正电粒子，故选项A错；带电粒子只要垂直电场线射入，不论正电荷还是负电荷，静电力都做功，故选项B错；带电粒子不论怎样射入磁场，洛伦兹力都不做功，故选项C错，D对．答案：D2．(2013年新课标全国卷Ⅱ)空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面．一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为( )A.3mv03qRB.mv0qRC.3mv0qRD.3mv0qR解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系和洛伦兹力公式即可求解．如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qv0B＝m v20r，据几何关系，粒子在磁场中的轨道半径r＝Rtan 60°＝3R，解得B＝3mv03qR，选项A正确．答案：A3．如图所示，在第Ⅰ象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率与x轴成30°角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶ 3D ．1∶1解析：由T ＝2πmqB 可知，正、负电子的运动周期相同，故所用时间之比等于轨迹对应的圆心角之比．作出正、负电子运动轨迹如图所示，由几何知识可得正电子运动的圆心角等于120°，负电子运动的圆心角等于60°，而电荷在磁场中的运动时间t ＝θ2πT ，所以t 正：t 负＝θ正：θ负＝2∶1，故B 正确．答案：B4．(2014年宣城检测)如图所示，一足够长的矩形区域abcd 内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B 的匀强磁场，在ad 边中点O ，垂直于磁场射入一速度方向跟ad 边夹角θ＝30°、大小为v 0的带正电粒子．已知粒子质量为m ，电荷量为q ，ad 边长为L ，ab 边足够长，粒子重力不计，求：(1)粒子能从ab 边上射出磁场的v 0大小范围；(2)如果带电粒子不受上述v 0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间． 解析：(1)若粒子速度为v 0，轨迹半径为R ，由 qv 0B ＝m v 2R ，则R ＝mv 0qB若轨迹与ab 边相切，如图所示，设此时相应速度为v 01，则 R 1＋R 1sin θ＝L2将R 1＝mv 01qB代入上式并由题给数据可得v 01＝qBL 3m若轨迹与cd 边相切，设此时粒子速度为v 02，则 R 2－R 2sin θ＝L2将R 2＝mv 02qB 代入上式可得v 02＝qBLm所以粒子能从ab 边上射出磁场的v 0应满足 qBL 3m <v 0≤qBL m.(2)粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越大，在磁场中运动的时间越长．由图可知，在磁场中运动的半径r≤R 1时，运动时间最长，此时弧所对的圆心角为(2π－2θ)．所以最长时间为t ＝π－2θqB＝5πm3qB. 答案：(1)qBL 3m <v 0≤qBL m (2)5πm3qB[限时检测](时间：45分钟，满分：100分) [命题报告·教师用书独具]一、选择题(选项前的字母填在题后的括号内)1．(2014年滁州模拟)电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的．为了获得清晰的图像电子束应该准确地打在相应的荧光点上．电子束飞行过程中受到地磁场的作用，会发生我们所不希望的偏转．关于从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中电子由于受到地磁场的作用的运动情况(重力不计)正确的是( )A ．电子受到一个与速度方向垂直的恒力B ．电子在竖直平面内做匀变速曲线运动C ．电子向荧光屏运动的过程中速率发生改变D ．电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周解析：电子在飞行过程中受到地磁场洛伦兹力的作用，洛伦兹力是变力而且不做功，所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变；又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中所受的地磁场磁感应强度的水平分量可视为定值，故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直，故电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周．答案：D2．(2012年高考北京卷)处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )A ．与粒子电荷量成正比B ．与粒子速率成正比C ．与粒子质量成正比D ．与磁感应强度成正比解析：由电流概念知，该电流是通过圆周上某一个位置(即某一截面)的电荷量与所用时间的比值．若时间为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T ，则公式I ＝q/T 中的电荷量q 即为该带电粒子的电荷量．又T ＝2πm qB ，解出I ＝q 2B2πm.故只有选项D 正确．答案：D3．(2013年高考安徽理综)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 ．向右解析：由安培定则分别判断出四根通电导线在O 点产生的磁感应强度的方向，再由磁场的叠加原理得出O 点的合磁场方向向左，最后由左手定则可判断带电粒子所受的洛伦兹力方向向下，故选项B 正确．答案：B4．如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O 和y 轴上的点a(0，L)．一质量为m 、电荷量为e 的电子从a 点以初速度v 0平行于x 轴正方向射入磁场，并从x 轴上的b 点射出磁场，此时速度方向与x 轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( )A ．电子在磁场中运动的时间为πLv 0B ．电子在磁场中运动的时间为πL3v 0C ．磁场区域的圆心坐标为(3L 2，L 2) D ．电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，－2L)解析：由题图可以计算出电子做圆周运动的半径为2L ，故在磁场中运动的时间为t ＝π3·2L v 0＝2πL 3v 0，选项A 、B 错；ab 连线是磁场区域圆的直径，故圆心坐标为(32L ，L2)，电子在磁场中做圆周运动的圆心为O′，计算出其坐标为(0，－L)，所以选项C 正确，选项D 错．答案：C5．一电子以与磁场垂直的速度v 从P 处沿PQ 方向进入长为d ，宽为h 的匀强磁场区域，从N 点射出，如图所示，若电子质量为m ，电荷量为e ，磁感应强度为B ，则( )A ．h ＝dB ．电子在磁场中运动的时间为d vC ．电子在磁场中运动的时间为PNvD ．洛伦兹力对电子做的功为Bevh解析：过P 点和N 点作速度的垂线，两垂线的交点即为电子在磁场中做匀速圆周运动时PN 的圆心O ，由勾股定理可得(R －h)2＋d 2＝R 2，整理知d ＝2Rh －h 2，而R ＝mv eB，故d ＝2mvh eB－h 2，所以选项A错误．由带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动，得t＝PNv，故选项B错误，选项C正确．又由于洛伦兹力方向和粒子运动的速度方向总垂直，对粒子永远也不做功，故选项D错误．答案：C6．(2013年高考广东理综改编)如图，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力．下列说法正确的有( )A．a、b均带负电B．a在磁场中飞行的时间比b的短C．a在磁场中飞行的路程比b的短D．a在P上的落点与O点的距离比b的近解析：带电离子打到屏P上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则，a、b两离子均带正电，选项A错误；a、b两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r＝mvqB知半径相同．b在磁场中运动了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在P上的落点与O点的距离比b的近，飞行的路程比b长，选项C错误，选项D正确；根据tθ＝T2π知，a在磁场中飞行的时间比b的长，选项B错误．答案：D7．如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法中正确的是( )A ．若v 一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B ．若v 一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O 点越远C ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的时间越短解析：粒子运动周期T ＝2πm qB ，当v 一定时，粒子在磁场中运动的时间t ＝2π－2θ2πT ＝π－θπT ，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短，故选项A 对；当v 一定时，由r ＝mvBq 知，r 一定；当θ从0变至π2的过程中，θ越大，粒子离开磁场的位置距O 点越远；当θ大于π2时，θ越大，粒子离开磁场的位置距O 点越近，故选项B 错；当θ一定时，粒子在磁场中运动时间t ＝2π－2θ2πT ＝π－θπT ，ω＝2πT.由于t 、ω均与v 无关，故选项C 、D 错．答案：A8．如图所示，一个质量为m 、电荷量为＋q 的带电粒子，不计重力，在a 点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ，沿曲线abcd 运动，ab 、bc 、cd 都是半径为R 的圆弧．粒子在每段圆弧上运动的时间都为t.规定垂直纸面向外的磁感应强度方向为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B 随x 变化的关系可能是下图中的( )解析：由左手定则可判断出磁感应强度B 在磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内磁场方向分别为向外、向里、向外，在三个区域中均运动14圆周，故t ＝T 4，由于T ＝2πm qB ，求得B ＝πm2qt .只有C 选项正确．答案：C9．如图所示，在屏MN 的上方有磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．P为屏上的一个小孔．PC 与MN 垂直．一群质量为m 、带电荷量为－q 的粒子(不计重力)，以相同的速率v ，从P 处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B 垂直的平面内，且散开在与PC 夹角为θ的范围内．则在屏MN 上被粒子打中的区域的长度为( )A.2mv qBB.2mvcos θqBC.2m－sin θqBD.－cos θqB解析：由图可知，沿PC 方向射入磁场中的带负电的粒子打在MN 上的点离P 点最远，为PR ＝2mv Bq ，沿两边界线射入磁场中的带负电的粒子打在MN 上的点离P 点最近，为PQ ＝2mv Bq cos θ，故在屏MN 上被粒子打中的区域的长度为：QR ＝PR －PQ ＝－cos θqB，选项D 正确．答案：D10．如图所示，边界OA 与OC 之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA 上有一粒子源S.某一时刻，从S 平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC 射出磁场．已知∠AOC ＝60°，从边界OC 射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于T6(T 为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OC 射出的粒子在磁场中运动的最长时间为( )A.T 3B.T 2C.2T 3D.5T 6解析：由左手定则可知，粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动．由于粒子速度大小都相同，故轨迹弧长越小，粒子在磁场中运动时间就越短；而弧长越小，所对弦长也越短，所以从S 点作OC 的垂线SD ，则SD 为最短弦，可知粒子从D 点射出时运行时间最短，如图，根据最短时间为T6，可知△O′SD 为等边三角形，粒子圆周运动半径R ＝SD ，过S 点作OA 垂线交OC 于E 点，由几何关系可知SE ＝2SD ，SE 为圆弧轨迹的直径，所以从E 点射出，对应弦最长，运行时间最长，且t ＝T2，故B 项正确．答案：B二、非选择题(本大题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角．设电子质量为m ，电荷量为e ，不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R ； (2)电子在磁场中运动的时间t ； (3)圆形磁场区域的半径r.解析：(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得 evB ＝mv 2R 解得R ＝mv eB.(2)设电子做匀速圆周运动的周期为T ， 则T ＝2πR v ＝2πm eB由如图所示的几何关系得圆心角α＝θ， 所以t ＝θ2πT ＝m θeB.(3)由如图所示几何关系可知， tan θ2＝rR ，所以r ＝mv eB tan θ2.答案：(1)mv eB (2)m θeB (3)mv eB tan θ212．(15分)一个质量为m ，带电荷量为＋q 的带电粒子(不计重力)，以初速度v 0沿y 轴向＋y 方向运动，从图中O 点处开始进入一个边界为圆形的匀强磁场中，已知磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B ，磁场边界半径为r.粒子进入磁场中做匀速圆周运动，已知它做圆周运动的轨道半径比圆形磁场的半径r 大．(1)改变圆形磁场圆心的位置，可改变粒子在磁场中的偏转角度．求粒子在磁场中的最大偏转角(用反三角函数表示)．(2)当粒子在磁场中的偏转角最大时，它从磁场中射出后沿直线前进一定能打到x 轴上，求满足此条件的r 的取值范围．解析：(1)粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动，设轨道半径为R ，根据牛顿第二定律得Bqv 0＝m v 2R，所以R ＝mv 0Bq粒子在半径为r 的圆形磁场区域中运动，要想偏转角最大，应使射入点O 、射出点A 与磁场圆心O′在同一条直线上，如图所示粒子在磁场中的最大偏转角为φ＝π－2θ＝π－2arccos r R ＝π－2arccos rBqmv 0.(2)要想使粒子打到x 轴上，需要满足的条件是φ>π2，即r>2mv 02Bq. 由题意知r<R故r 的取值范围为2mv 02Bq <r<mv 0Bq. 答案：(1)π－2arccos rBq mv 0(2)2mv 02Bq <r<mv 0Bq。
高二物理选修1-1试卷
高二物理（文科）选修1-1第一、二章测试姓名： 班级： 学号：一、单项选择题：（共16小题，每小题3分；共48分。
）1、下列哪一位物理学家首先提出磁场对运动电荷有作用力的观点？( )A 、牛顿B 、安培C 、洛伦兹D 、奥斯特2、下列有关起电的说法正确的是( )A 、摩擦起电说明电荷是可以创造的B 、摩擦起电时物体带负电荷是因为在摩擦过程中此物体得到电子C 、感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分时，失去了部分电子D 、等量的正、负电荷可以中和，说明电荷可以被消灭3、下列关于点电荷的说法，正确的是( )A. 只有体积很小的带电体才能看成点电B. 体积很大的带电体一定不能看成点电荷C. 当两个带电体的大小及形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，两个带电体可看成点电荷D. 元电荷一定是点电荷4、关于元电荷的理解，下列说法正确的是( )A. 元电荷就是电子B . 元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量C. 元电荷就是质子D. 物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍5、两个等量点电荷P 、Q 在真空中产生电场的电场线（方向未标出）如图3所示．下列说法中正确的是( )A ．P 、Q 是两个等量正电荷B ．P 、Q 是两个等量负电荷C ．P 、Q 是两个等量异种电荷D ．P 、Q 产生的是匀强电场6、某个磁场的磁感线如图4所示，如果把一个小磁针放入磁场中，小磁针将( )A ．向右移动；B ．向左移动；C ．顺时针转动；D ．逆时针转动7.高压电气设备的金属元件，表面要很光滑，这样做的目的是( )A.为了美观B.为了减少与外界的接触面积C.为了避免尖端放电D.为了减小和外界的摩擦图3 S 图48. 下列电容器的说法不正确的是（ ）A ．电容器可以由两个彼此绝缘的正对极板构成。
B ．电容器只能储存同种电荷。
C ．照相机闪光灯应用电容器放电发出强光。
D ．电容器既能充电，也能放电9．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（ ）A ．a 点磁感应强度比b 点的小B ．a 点磁感应强度比b 点的大C ．两处的磁感应强度的方向相同D ．同一闭合线圈放在a 处时磁通量较大10．某同学画的表示磁场B 、电流I 和安培力F 的相互关系如图所示，其中正确的是 ( )11．如图所示，一带负电的粒子（不计重力）进入磁场中，图中的磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛仑兹力方向标示正确的是 （ ）12．在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线受到的安培力方向（ ）A ．竖直向上B ．竖直向下C ．由南向北D ．由西向东13、如图所示是用阴极射线管演示电子在磁场中受洛仑兹力的实验装置，图上管中虚线是电子的运动轨迹，那么下列相关说法中正确的有 （ ）A ．阴极射线管的A 端应接正极B ．C 端是蹄形磁铁的N 极C ．无法确定磁极C 的极性D ．洛仑兹力对电子做正功FB14．在电场中的某点放入电荷量为q -的试探电荷时，测得该点的电场强度为E ；若在该点放入电荷量为2q +的试探电荷，此时测得该点的电场强度为（ ）A ．大小为2E ，方向和E 相反B ．大小为E ，方向和E 相同C ．大小为2E ，方向和E 相同D ．大小为E ，方向和E 相反15．如图所示，环形导线中通有顺时针方向的电流I ，则该环形导线中心处的磁场方向为（ ）A ．水平向右B ．水平向左C ．垂直于纸面向里D ．垂直于纸面向外16.两个半径相同的金属小球，带异种电荷量之比为1∶7，相距为r, 两球相互接触后放回原来的位置上，则两球之间的相互作用力可能为原来的( )A.4/7B.3/7 C .9/7 D.16/7二、双项选择题：（共4小题，每小题4分；共16分。
人教版高考物理一轮总复习课后习题 第10单元 磁场 作业27磁场对运动电荷的作用
作业27磁场对运动电荷的作用A组基础达标微练一洛伦兹力的理解与计算1.(浙江温州联考)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,若要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( )2.科学家曾预言,自然界存在只有一个磁极的磁单极子,磁单极子N的磁场分布如图甲所示,它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。
假设磁单极子N和正点电荷Q均固定,有相同的带电小球分别在N和Q附近(图示位置)沿水平面做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A.从上往下看,图甲中带电小球沿逆时针方向运动B.从上往下看,图甲中带电小球沿顺时针方向运动C.从上往下看,图乙中带电小球沿顺时针方向运动D.从上往下看,图乙中带电小球沿逆时针方向运动微练二带电粒子在有界匀强磁场中的运动3.(多选)(浙江杭州模拟)如图所示,a、b是直线上间距为4d的两点,也是半圆直径的两个端点,c位于ab上,且l ac=d,直线上方存在着磁感应强度大小为B、垂直于半圆平面的匀强磁场(未画出),其中半圆内部没有磁场。
一群比荷为k的同种带电粒子从ac之间以相同的速率垂直于ab射入圆弧区域,所有粒子都能通过b点,不计粒子间的相互作用和粒子的重力,则( )A.粒子的速率为2dBkB.粒子的速率为dBkC.从c点射入的粒子在磁场中运动的时间为2π3kBD.从c点射入的粒子在磁场中运动的时间为4π3kB4.(浙江丽水模拟)如图所示,虚线MN的右侧有垂直纸面向里的匀强磁场,在图示平面内两比荷相同的带正电粒子a、b从MN上的同一点沿不同方向射入匀强磁场后,又从MN上的同一点射出磁场。
已知a粒子初速度的方向垂直虚线MN,粒子的重力和粒子间的相互作用忽略不计,则下列描述两粒子速度大小的关系图像正确的是( )微练三带电粒子在磁场中运动的临界和多解问题5.真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示。
高中物理【磁场对运动电荷的作用】典型题(带解析)
高中物理【磁场对运动电荷的作用】典型题1．如图所示，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 ．向右解析：选B ．根据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O 点处的磁场方向水平向左，再根据左手定则判断可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向向下，B 正确．2.如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°.甲电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出．乙电子以速率v 3从B 点沿BA 方向射入磁场，从D 点(图中未画出)射出，则( )A ．C 、D 两点间的距离为2RB ．C 、D 两点间的距离为3RC ．甲在磁场中运动的时间是乙的2倍D ．甲在磁场中运动的时间是乙的3倍解析：选B ．洛伦兹力提供向心力，q v B ＝m v 2r 得r ＝m v qB，由几何关系求得r 1＝R tan 60°＝3R ，由于质子乙的速度是v 3，其轨道半径r 2＝r 13＝33R ，它们在磁场中的偏转角分别为60°和120°，根据几何知识可得BC ＝R ，BD ＝2r 2tan 60°＝R ，所以CD ＝2R sin 60°＝3R ，故A 错误，B 正确；粒子在磁场中运动的时间为t ＝θ2πT ＝θ2π·2πm qB，所以两粒子的运动时间之比等于偏转角之比，即为1∶2，即甲在磁场中运动的时间是乙的12倍，故C 、D 错误．3. (多选)如图所示，一轨道由两等长的光滑斜面AB 和BC 组成，两斜面在B 处用一光滑小圆弧相连接，P 是BC 的中点，竖直线BD 右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B 处可认为处在磁场中，一带电小球从A 点由静止释放后能沿轨道来回运动，C 点为小球在BD 右侧运动的最高点，则下列说法正确的是( )A ．C 点与A 点在同一水平线上B ．小球向右或向左滑过B 点时，对轨道压力相等C ．小球向上或向下滑过P 点时，其所受洛伦兹力相同D ．小球从A 到B 的时间是从C 到P 时间的2倍解析：选AD ．小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用，因洛伦兹力永不做功，支持力始终与小球运动方向垂直，也不做功，即只有重力做功，满足机械能守恒，因此C 点与A 点等高，在同一水平线上，选项A 正确；小球向右或向左滑过B 点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等，选项B 错误；同理小球向上或向下滑过P 点时，洛伦兹力也等大反向，选项C 错误；因洛伦兹力始终垂直BC ，小球在AB 段和BC 段(设斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生，大小为g sin θ，由x ＝12at 2得小球从A 到B 的时间是从C 到P 的时间的2倍，选项D 正确． 4．如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度与图乙所示圆形匀强磁场Ⅱ的半径相等，一不计重力的粒子从左边界的M 点以一定初速度水平向右垂直射入磁场Ⅰ，从右边界射出时速度方向偏转了θ角；该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场Ⅱ，射出磁场时速度方向偏转了2θ角．已知磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为B 1、B 2，则B 1与B 2的比值为( )A ．2cos θB ．sin θC ．cos θD ．tan θ解析：选C ．设有界磁场Ⅰ宽度为d ，则粒子在磁场Ⅰ和磁场Ⅱ中的运动轨迹分别如图1、图2所示，由洛伦兹力提供向心力知Bq v ＝m v 2r ，得B ＝m v rq，由几何关系知d ＝r 1sin θ，d ＝r 2tan θ，联立得B 1B 2＝cos θ，选项C 正确．5．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a 点射入，从b 点射出．下列说法正确的是( )A ．粒子带正电B ．粒子在b 点速率大于在a 点速率C ．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b 点右侧射出D ．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短解析：选C ．由左手定则知，粒子带负电，A 错．由于洛伦兹力不做功，粒子速率不变，B 错．由R ＝m v qB， 若仅减小磁感应强度B ，R 变大，则粒子可能从b 点右侧射出，C 对．由R ＝m v qB ，若仅减小入射速率v, 则R 变小，粒子在磁场中的偏转角θ变大．由t ＝θ2πT ，T ＝2πm qB 知，运动时间变长，D 错．6．如图所示，两个同心圆，半径分别为r 和2r ，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .圆心O 处有一放射源，放出粒子的质量为m 、带电量为q ，假设粒子速度方向都和纸面平行．(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA 与初速度方向夹角为60°，要想使该粒子经过磁场后第一次通过A 点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？解析：(1)如图甲所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R 1，则由几何关系得R 1＝3r 3又q v 1B ＝m v 21R 1得v 1＝3Bqr 3m .(2)如图乙所示，设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为R 2，则由几何关系有(2r －R 2)2＝R 22＋r 2可得R 2＝3r 4，又q v 2B ＝m v 22R 2，可得v 2＝3Bqr 4m故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过3Bqr 4m. 答案：(1)3Bqr 3m (2)3Bqr 4m 7. (多选)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大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v 0，在以后的运动过程中，圆环运动的v -t 图象可能是下图中的( )解析：选BC ．当q v B ＝mg 时，圆环做匀速直线运动，此时图象为B ，故B 正确；当q v B ＞mg 时，F N ＝q v B －mg ，此时：μF N ＝ma ，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动，直到q v B ＝mg 时，圆环开始做匀速运动，故C 正确；当q v B ＜mg 时，F N ＝mg －q v B ，此时：μF N ＝ma ，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v -t 图象的斜率应该逐渐增大，故A 、D 错误．8.如图所示，水平放置的平行板长度为L 、两板间距也为L ，两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在两板正中央P 点有一个不计重力的电子(质量为m 、电荷量为－e )，现在给电子一水平向右的瞬时初速度v 0，欲使电子不与平行板相碰撞，则( )A ．v 0>eBL 2m 或v 0<eBL 4mB ．eBL 4m <v 0< eBL 2mC ．v 0>eBL 2mD ．v 0<eBL 4m 解析：选A ．此题疑难点在于确定“不与平行板相碰撞”的临界条件．电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为R ＝m v 0eB ，如图所示．当R 1＝L 4时，电子恰好与下板相切；当R 2＝L 2时，电子恰好从下板边缘飞出两平行板(即飞出磁场)．由R 1＝m v 1eB ，解得v 1＝eBL 4m，由R 2＝m v 2eB ，解得v 2＝eBL 2m ，所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度v 0应满足v 0>eBL 2m 或v 0<eBL 4m，故选项A 正确．9．如图所示，在x >0，y >0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面向里，大小为B ，现有一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，从x 轴上的某点P (不在原点)沿着与x轴成30°角的方向射入磁场．不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是( )A ．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点B ．粒子在磁场中运动所经历的时间一定为5 πm 3qBC ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm qBD ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm 6qB解析：选C ．利用“放缩圆法”：根据同一直线边界上粒子运动的对称性可知，粒子不可能通过坐标原点，A 项错误；粒子运动的情况有两种，一种是从y 轴边界射出，最短时间要大于2πm 3qB ，故D 项错误；对应轨迹①时，t 1＝T 2＝πm qB，C 项正确，另一种是从x 轴边界飞出，如轨迹③，时间t 3＝56T ＝5πm 3qB，此时粒子在磁场中运动时间最长，故B 项错误．10.如图所示，OM 的左侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，OM 左侧到OM 距离为L 的P 处有一个粒子源，可沿纸面向各个方向射出质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)，速率均为v ＝qBL m，则粒子在磁场中运动的最短时间为( )A ．πm 2qBB ．πm 3qBC ．πm 4qBD ．πm 6qB 解析：选B ．粒子进入磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有：q v B ＝m v 2r ，将题设的v 值代入得：r ＝L ，粒子在磁场中运动的时间最短，则粒子运动轨迹对应的弦最短，最短弦为L ，等于圆周运动的半径，根据几何关系，粒子转过的圆心角为60°，运动时间为T 6，故t min ＝T 6＝16×2πm qB ＝πm 3qB，故B 正确，A 、C 、D 错误． 11．(2019·高考全国卷Ⅲ)如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子垂直于x 轴射入第二象限，随后垂直于y 轴进入第一象限，最后经过x 轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为( )A ．5πm 6qB B ．7πm 6qBC ．11πm 6qBD ．13πm 6qB 解析：选B ．带电粒子在不同磁场中做圆周运动，其速度大小不变，由r ＝m v qB知，第一象限内的圆半径是第二象限内圆半径的2倍，如图所示．粒子在第二象限内运动的时间：t 1＝T 14＝2πm 4qB ＝πm 2qB ；粒子在第一象限内运动的时间：t 2＝T 26＝2πm ×26qB ＝2πm 3qB，则粒子在磁场中运动的时间t ＝t 1＋t 2＝7πm 6qB，选项B 正确．12．如图，在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从静止开始经电压U 加速后，沿平行于x 轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP 边上某点以垂直于x 轴的方向射出．已知O 点为坐标原点，N 点在y 轴上，OP 与x 轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d ，不计重力．求：(1)带电粒子的比荷；(2)带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间．解析： (1)设带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，加速后的速度大小为v .由动能定理有qU ＝12m v 2① 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r ，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q v B ＝m v 2r② 由几何关系知d ＝2r ③联立①②③式得q m ＝4U B 2d2.④ (2)由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x 轴所经过的路程为s ＝πr 2＋r tan 30°⑤ 带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间为t ＝s v⑥ 联立②④⑤⑥式得t ＝Bd 24U ⎝⎛⎭⎫π2＋33.⑦ 答案：(1)4U B 2d 2 (2)Bd 24U ⎝⎛⎭⎫π2＋33。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：磁场对运动电荷的作用力(课后习题)【含答案及解析】
第一章安培力与洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力课后篇素养形成必备知识基础练1.电荷量为+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,且速度大小不变、方向相反,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.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变,而且与粒子速度的方向有关,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选项错误。
因为改为-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=qvB知大小不变,所以B选项正确。
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选项错误。
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选项错误。
2.一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,不考虑重力及粒子间的相互作用,则下列选项不正确的是()A.1带正电B.1带负电C.2不带电D.3带负电,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,即粒子3,故选B。
3.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v∥B,F洛=0,电子做匀速直线运动。
4.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v0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,小球此时受到了斜向上的洛伦兹力的作用,小球在竖直<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,故落方向的加速度a y=mg-qvBcosθm点应在A点的右侧,选项C正确。
磁场对运动电荷的作用
磁场对运动电荷的作用一、 考点聚焦1.磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力。
带电粒子在匀强磁场中的运动 Ⅱ2.质谱仪．回旋加速器 Ⅰ二、 知识扫描1．磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。
当v ⊥B qvB f =；当v ∥B 时，f ＝0。
2．洛伦兹力的方向：用左手定则判定。
注意：四指代表电流方向，不是代表电荷的运动方向。
3．由于洛伦兹力f 始终与速度v 垂直，因此f 只改变速度方向而不改变速度大小。
当运动电荷垂直磁场方向进入磁场时仅受洛伦兹力作用，因此一定做匀速圆周运动。
4．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动有一个动力学方程：R v m qvB 2=，两个基本公式（1）轨道半径公式：qB mv R =，（2）周期公式：qB m T π2=。
三、好题精析例1 在如图11.3-1所示的三维空间中，存在方向未知的匀强磁场。
一电子从坐标原点出发，沿x 轴正方向运动时方向不变；沿y轴正方向运动时，受到z 轴负方向的洛伦兹力作用。
试确定当电子从O 点沿z 轴正方向出发时的轨道平面及绕行方向。
解析 运动的电荷在匀强磁场中方向不变有两种可能：一是电荷沿磁场方向运动不受洛伦兹力；二是电荷受洛伦兹力与其它力的合力为零。
本题电子沿x 轴正方向运动时方向不变，表明沿磁场方向运动，即磁场方向与yOz 平面垂直，而电子沿y 轴正方向运动时，受到z 轴负方向的洛伦兹力作用，由左手定则可知，磁场指向纸内。
当电子从O 点沿z 轴正方向出发时，轨道平面一定在yOz 平面内，沿顺时针方向做匀速圆周运动，且圆心在y 轴正方向某一点。
如图11.3-2所示。
点评 本题考查对洛伦兹力方向的判定和分析带电粒子在磁场中运动轨迹。
物理习题中所给条件有的是直接给出的，也有隐含在题中，需要根据所学知识进行挖掘。
本题中匀强磁场的方向就是通过两步分析来确定的。
图11.3-1图11.3-2例2 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图11.3-3所示。
磁场对运动电荷的作用力
磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力：磁场力，是磁场对其中运动电荷和电流的作用力。
磁场力包括洛仑兹力和安培力。
磁场对运动电荷作用力称为洛仑兹力，磁场对电流的作用力称为安培力。
洛仑兹力既垂直于磁场方向又垂直于电荷运动方向，安培力既垂直于磁场方向又垂直于电流方向。
可以用左手定则判断磁场力的方向。
磁场力包括磁场对运动电荷作用的洛仑兹力和磁场对电流作用的安培力，安培力是洛仑兹力的宏观表现。
磁场力现象中涉及3个物理量的方向：磁场方向、电荷运动方向、洛仑兹力方向；或磁场方向、电流方向、安培力方向。
用左手定则说明3个物理量的方向时有一个前提，认为磁场方向垂直于电荷运动方向或磁场方向垂直于电流方向。
不少同学认为，根据左手定则知道其中任意2个量的方向可求出第3个量的方向。
一般说，这种看法是不正确的；事实是，磁场方向不一定垂直于电荷运动方向或电流方向，它们之间的夹角可以是任意的。
能肯定的是：洛仑兹力一定既垂直于磁场方向又垂直于电荷运动方向，洛仑兹力垂直于磁场B和电荷运动速度v所决定的平面。
安培力一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，安培力垂直于B和I所决定的平面，不应该忽视一个重要事实：B与v或I平行时，洛仑兹力或安培力都不存在。
因此，当B⊥v或B⊥I时，可以用左手定则表述3个物理量方向间的关系。
这时，知道任意2个物理量的方向可求出第3个物理量的方向。
当B与v或B与I不垂直时，根据B与v的方向或B与I的方向，可确定洛仑兹力f或安培力F的方向，但是，根据v、f的方向或I、F的方向不确定B的方向；根据B、f的方向或B、F的方向不能确定v或I的方向。
这2种问题若有确定的解必须补充条件。
磁场力包括两种，一种是磁场对通电导线的作用力，另一种是磁场对运动电荷的作用力。
人教版 高中物理 选修1-1 第2章 磁场 课时同步练习习题(含答案解析)
人教版高中物理选修1-1 第2章磁场课时同步练习习题（含答案解析）第一节指南针与远洋航海第二节电流的磁场典型例题例1、把一条导线（南北方向）平行地放在小磁针的上方，给导线中通入电流。
问将发生什么现象？解析：当导线中通入电流，导线下方的小磁针发生转动。
除磁体周围有磁场外，丹麦物理学家奥斯特首先发现电流周围也存在着磁场。
导线下方的小磁针发生转动，说明电流周围的周围也有磁场。
例2、如图所示，在通有恒定电流的螺线管内有一点P，过P点的磁感线方向一定是：（CD）A．从螺线管的N极指向S极；B．放在P点的小磁针S极受力的方向；C．静止在P点的小磁针N极指的方向；D．在P点放一通电小线圈，磁感线一定看不起于小线圈平面．解析：由右手螺旋定则判定出螺线管磁场左S右N，在其内部磁感线由S→N，则：P点的磁感线是由S 极指向N极的，是静止在P点的小磁针N极指的方向，在P点放一小通电线圈，由环形电流安培定则知磁感线一定垂直于小线圈平面．例3、一个轻质弹簧，上端悬挂，下端与水银槽中的水银面接触，将上述装置安在电路中，如图所示，当闭合开关后会出现什么现象?如何解释?解析：小灯炮忽明忽暗．当开关闭合后，由于水银导电，所以轻质弹簧上有电流通过，每一匝线圈都可以看成一个单独的螺线管，上端为N极，下端为S极，相邻部分为异名磁极，各线圈间相互吸引．因为弹簧上端固定，弹簧长度缩短，A点离开水银面，电路断开，线圈失去磁性，弹簧恢复原长，又和水银面接触，于是又重复上述过程．这样由于弹簧不断上下振动，使A点时而接触水银面，时而离开水银面，所以看到灯泡忽明忽暗基础练习一、选择题1、首先发现电流磁效应的科学家是( B )A.安培B.奥斯特C.库仑D.麦克斯韦2、正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截，则两截铁心将（ A ）A．互相吸引． B．互相排斥． C．不发生相互作用． D．无法判断．3、如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（ BC ）A．向右飞行的正离子． B．向左飞行的正离子．C．向右飞行的负离子． D．向左飞行的负离子．4、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：（A）A．吸引． B．排斥．C．保持静止． D．边吸引边转动．5、如图所示，甲、乙两地间用两条导线连一个直流电路，将小磁针放在两导线之间时，N极向读者偏转，接在A与B间的电压表向B接线柱一侧偏转(此电压表指针总偏向电流流进时的一侧)，由此可知( C )A.甲处可能是负载也可能是电源B.甲处一定是电源，乙处一定是负载C.甲处一定是负载，乙处一定是电源D.乙处可能是负载也可能是电源6、关于磁场和磁力线的描述，下列说法中正确的是（AB）A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向．B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的．C．磁感线是磁场中客观存在的线．D．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止二、填空题1、如图所示，环形导线的A、B处另用导线与直导线ab相连，图中标出了环形电流磁场的方向，则C 和D接电源正极的是______，放在ab下方的小磁针的________极转向纸外.（c端为电源正极，d端为电源负极）2、如图所示所在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N极指向右端，则电源的c端为________极，螺线管的a端为_________极．（正，S）3、如图所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针_________极，若将小磁针放到该通电螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指向相___________（填“同”或“反”）．（N，同）三、计算题1、有两根外形基本相同的铁条，已知其中一根是永磁体，另一根是普通软铁，单凭视觉是无法将它们区分开的.若不用其他任何器材，如何才能把它们区分开来?（用手拿一根铁条，用它的一端接近另一根铁条的中部，如果吸引力较强，则手拿的一根为永久磁体，如吸力较弱则手拿的一根为软铁棒.）2、氢原子的核外电子绕原子核按顺时针方向做圆周运动时,设想在原子核处放一小磁针,则小磁针N极指向何方？（垂直纸面向外）3、在下面如图所示的各图中画出导线中通电电流方向或通电导线周围磁感线的方向．其中（a）、（b）为平面图，（c）、（d）为立体图．（答案：）能力提升一、选择题1、如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O 点，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉力F 的大小为：（D ）A.F =mgB.mg <F <(M+m )gC.F =(M +m )gD.F >(M +m )g2、如图所示：在一个平面内有六根绝缘的通电导线，电流强度大小相同，1、2、3、4为面积相等的正方形区域，其中指向纸面内的磁场最强的区域是（D ）A.1区B.2区C.3区D.4区3、如图16-1-10所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁N 极的一部分位于未 通电的螺线管内，则下列说法正确的是（AC ）A.若将a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤的示数将减小B.若将a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤的示数将增大C.若将b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤的示数将增大D.若将b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤的示数将减小二、填空题1、通电螺线管的极性跟螺线管中的________有关，它们之间的关系可以用________来判定．内容是：用________手握住螺线管，让________弯向螺线管中电流的方向，则所指的那端就是螺线管的北极．（电流方向 安培定则 右 四指 大拇指）三、计算题1、在条形或蹄形铁芯上绕有线圈，根据如图所示小磁针指向在图中画出线圈的绕线方向．答案：第三节 磁场对通电导线的作用 典型例题例1、如图所示，三根通电直导线垂直纸面放置，位于b 、c 、d 处，通电电流大小相同，方向如图。
高中物理选修3-1 运动电荷在磁场中受到的力 课后作业(含解析)
运动电荷在磁场中受到的力课后作业一、选择题考点一洛伦兹力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，速度反向但大小不变，且与磁场方向不平行，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答案B解析带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力不仅与其速度的大小有关，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，不受磁场力作用，所以A、C、D错误；根据左手定则，不难判断B是正确的．2．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两两互相垂直C．电子射线垂直进入磁场发生偏转，这是因为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，所以A错误；电荷运动方向不一定垂直于磁感应强度方向，但洛伦兹力一定垂直于磁感应强度方向，故B错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，所以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，所以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．3．下列四副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，洛伦兹力的方向总是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．4．两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∶4答案C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＝q v B与电荷量成正比，与质量无关，C项正确．考点二带电粒子(带电体)在磁场中的运动5.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1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．6．两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，无法比较答案C解析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.7. (多选)如图3所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电荷的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施加一个水平向右的初速度v0，以后小球的速度随时间变化的图象可能正确的是()图3答案 ACD解析 给小球施加一个水平向右的初速度，小球将受到向上的洛伦兹力，还受重力、可能有向后的滑动摩擦力；若重力小于洛伦兹力，小球受到向下的弹力，则受到摩擦力，做减速运动，当洛伦兹力等于重力时，做匀速运动，故C 正确．若重力大于洛伦兹力，小球受到向上的弹力，则受到摩擦力，将做减速运动，随洛伦兹力的减小，压力变大，摩擦力变大，加速度逐渐变大，最后速度为零，故D 正确．若洛伦兹力等于小球的重力，小球将做匀速直线运动，故A 正确．故选A 、C 、D.8．(多选)质量为m 、电荷量为q 的带正电小球，从倾角为θ的粗糙绝缘斜面(μ<tan θ)上由静止下滑，斜面足够长，整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，其磁感应强度为B ，如图4所示．带电小球运动过程中，下面说法中正确的是( )图4A ．小球在斜面上运动时做匀加速直线运动B ．小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动C ．小球最终在斜面上匀速运动D ．小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力刚好为零时的速率为mg cos θBq答案 BD解析 据题意，小球运动过程中受到重力、支持力、摩擦力和垂直斜面向上的洛伦兹力，小球加速度为：a ＝g sin θ－μ(mg cos θ－q v B )m，小球做加速运动，则加速度也增加，小球最终将脱离斜面，故选项A 、C 错误，选项B 正确；当小球对斜面压力为0时，有：mg cos θ－q v B＝0，速度为：v ＝mg cos θqB，故选项D 正确．考点三 速度选择器和磁流体发电机9．(多选)如图5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5A ．保持开关闭合，若滑片P 向上滑动，粒子可能从下板边缘射出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 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答案 AC解析 带电粒子匀速通过两板间，电场力和洛伦兹力相等．若开关闭合，滑片P 向上滑动，两板间电压减小，电场力减小，若粒子带负电则粒子向下偏转，A 正确．若开关闭合，磁场反向，洛伦兹力也反向，粒子不能沿直线射出，B 错误．开关闭合，A 板向上移动后，调节滑片P 的位置，可使电场强度不变，粒子仍可能沿直线射出，C 正确．开关断开，电容器通过滑动变阻器放电，粒子不再受电场力作用，也就不能沿直线射出，D 错误．10．(多选)目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机，如图6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6A ．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 增大答案 ACD解析 根据左手定则，正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下，A 正确，B 错误．最后，离子受力平衡有qB v ＝q U AB d，可得U AB ＝B v d ，C 、D 正确．二、非选择题11．(带电体在磁场中的运动)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7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？(重力加速度为g )图7答案 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 C 2，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 C 2l，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 .12．(带电体在磁场中的运动)如图8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8(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 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 ，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；轨道的支持力F N 的方向始终指向圆心．(1)滑块从A 到C 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 C 2 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 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得：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．。
磁场对运动电荷的作用力·典型例题解析
磁场对运动电荷的作用力·典型例题解析12.12.如图所示为电视机显像管的偏转线圈的示意图，如图所示为电视机显像管的偏转线圈的示意图，如图所示为电视机显像管的偏转线圈的示意图，线圈中心线圈中心O 处的黑点表示电子枪处的黑点表示电子枪 射出的电子，它的方向由纸内垂直指向纸外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应方向如图所示时，电子束应( )( ) A.A.向左偏转向左偏转向左偏转 B. B. B.向上偏转向上偏转 C.C.向下偏转向下偏转向下偏转 D. D. D.不偏转不偏转C【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．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．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．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．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．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磁场中作下列运动可能成立的是[ ] A ．作匀速直线运动．作匀速直线运动B 、作匀变速直线运动、作匀变速直线运动C ．作变加速曲线运动．作变加速曲线运动D ．作匀变速曲线运动．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．电荷作变加速曲线运动．参考答案：AC 【例4】如图16－50所示，所示，在两平行板间有强度为在两平行板间有强度为E 的匀强电场，的匀强电场，方向竖方向竖直向下，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？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．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14.14.如图如图6所示所示,,在匀强磁场中在匀强磁场中,,图中分别标明了磁场、电荷及其运动方向和洛伦兹力这三个量的方向这三个量的方向,,试在图中标出第三个量的方向试在图中标出第三个量的方向..若带电粒子不受洛伦兹力作用若带电粒子不受洛伦兹力作用,,请注明注明. .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．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．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．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，则此粒子[ ] A ．一定带正电．一定带正电B ．一定带负电．一定带负电C ．可能带正电或负电，也可能不带电．可能带正电或负电，也可能不带电D ．一定不带电．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．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．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．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．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．BD6.研究表明各种粒子都有和它对应的研究表明各种粒子都有和它对应的“反粒子”“反粒子”。
高二物理磁场基本性质常见磁场试题
高二物理磁场基本性质常见磁场试题1.下列关于磁感线说法不正确的是A．磁感线可以形象的描述磁场的强弱与方向B．沿磁感线方向，磁场越来越弱C．所有磁感线都是闭合的D．磁感线与电场线一样都不能相交【答案】B【解析】磁感线是用来描述磁场的强弱与方向，A正确；磁场线越密，磁场强弱通过磁感线疏密确定，磁感线越密磁场强，而不是沿磁感线方向磁场越来越强B错。
所有磁感线都是闭合的，C 正确；磁感线与电场线一样都不能相交，这是由于磁感线切线方向表示磁场方向，如果磁感线相交，那么在交点处有两条切线，也就有两个磁场方向，显然是错误的。
【考点】本题考查磁感线特点。
2.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是()A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D．在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小【答案】D【解析】试题分析:磁感线是闭合曲线，磁体外部磁感线是从N极到S极，磁体内部磁感线是从S极到N极，故A错误；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向垂直．故B错误；磁感线的疏密表示磁场强弱，则知沿磁感线方向，磁场不一定逐渐减弱．故C错误；在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小，因为同一通电导线在同一磁场地方，不同角度放置，则安培力大小也不同．故D正确；【考点】磁感线及用磁感线描述磁场．3.在下列图中“Ä”表示直线电流方向垂直纸面向里，“⊙”表示直线电流方向垂直纸面向外，则下列图形中能正确描绘直线电流周围的磁感线的是（）【答案】D【解析】根据右手定则可得AC图中的磁感线为逆时针方向，AC错误；BD图中磁感线方向为顺时针方向，B错误D正确【考点】考查了电流产生的磁场方向的判断4.如图所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，当开关S 闭合稳定后，则图中小磁针的北极N（黑色的一端）指示出磁场方向正确的是A．a B．b C．c D．d【答案】BD【解析】在磁体外部磁场由N极指向S极，在磁体内部磁场由S极指向N极，而小磁针N极的指向为该点的磁感应强度方向，根据安培定则，知BD正确。
高二物理磁场试题
高二物理磁场试题1.下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是（）【答案】D【解析】通电直导线的磁感线是由导线为中心的一系列同心圆，且导线与各圆一定是相互垂直的，故正确的画法只有D；故选D．【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．点评：在电磁学中应注意空间想象能力的培养，要学会由立体图画出平面图，只有这样才能顺利求解一些电磁场中的力学问题．2.安培的分子环流假设，可用来解释A．两通电导体间有相互作用的原因B．通电线圈产生磁场的原因C．永久磁铁产生磁场的原因D．铁质类物体被磁化而具有磁性的原因【答案】CD【解析】安培的分子环形电流假说是说核外电子绕原子核作圆周运动故可以解释磁化、退磁现象，通电导线的磁场是由自由电荷的定向运动形成的，即产生磁场的不是分子电流，故不能解释电流为什么能产生磁场．所以选CD【考点】考查了对分子环流假说的理解点评：掌握了安培的分子电流假说的内容即可顺利解决此类题目，所以要加强对基本概念的学习．3.如图所示，环形导线中通有顺时针方向的电流I，则该环形导线中心处的磁场方向为A．水平向右B．水平向左C．垂直于纸面向里D．垂直于纸面向外【答案】C【解析】图中电流为环形电流，由右手螺旋定则可得：大拇指指向电流方向，四指弯曲方向在内部向里，所以内部磁场应垂直于纸面向里．C正确，【考点】考查了右手螺旋定则点评：右手螺旋定则在应用过程中容易出现错误，要加强练习，增加熟练程度．4.用来判断通电导线中的电流方向与电流产生的磁场方向之间关系的是_______定则；【答案】安培定则【解析】用来判断通电导线中的电流方向与电流产生的磁场方向之间关系的是安培定则，【考点】本题考查了安培定则的使用情况点评：右手一般牵涉到磁场与电流的方向，左手一般牵涉到力的判断5.下列关于磁铁的使用的说法中不正确的是（）A．磁铁受到撞击会使磁铁的磁性减弱B．原先没有磁性的铁，在长期受到磁铁的吸引会产生磁性C．对磁铁加热会使磁铁的磁性减弱D．永磁体在受到加热或敲打后，其磁性不会发生改变【答案】D【解析】磁铁受到撞击会使磁铁的磁性减弱，原先没有磁性的铁，在长期受到磁铁的吸引会产生磁性，对磁铁加热会使磁铁的磁性减弱，故ABC正确，D错误。
高中物理高考 2021届小题必练20 磁场对运动电荷的作用 学生版
(1)洛伦兹力、洛伦兹力的方向；(2)洛伦兹力公式、洛伦兹力作用下的有界磁场中的偏转运动；(3)带电粒子在匀强磁场中的运动、时间、半径及轨迹判定等。
例1．(2020·全国I 卷·18)一匀强磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，弧AB 为半圆，ac 、bd 与直径ab 共线，ac 间的距离等于半圆的半径。
一束质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子，在纸面内从c 点垂直于ac 射入磁场，这些粒子具有各种速率。
不计粒子之间的相互作用。
在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为( )A ．7π6m qB B ．5π4m qB C ．4π3m qB D ．3π2mqB【答案】C【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T ＝2πmqB，粒子在磁场中运动的时间2πmt T qBθθ==，则粒子在磁场中运动的时间与速度无关，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。
粒子垂直ac 射入磁场，则轨迹圆心必在ac 直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。
当半径r ≤0.5R 和r ≥1.5R 时，粒子分别从ac 、bd 区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周期；当0.5R <r <1.5R 时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5R 逐渐放大，粒子射出位置从半圆顶端向下移动，轨迹圆心角从π逐渐增大，当轨迹半径为R 时，轨迹圆心角最大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R 时轨迹圆心角最大，即轨迹对应的最大圆心角θ＝43π，粒子运动最长时间4π3mt qB=，故选C 。
小题必练20：磁场对运动电荷的作用【点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，难点是应用放缩法作图，找到粒子运动轨迹对应的最大圆心角。
例2．(2019·全国I 卷·24)如图，在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外。
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高二物理测试题磁场对运动电荷的作用力
一、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
2．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动。
将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )
A ．与粒子电荷量成正比
B ．与粒子速率成正比
C ．与粒子质量成正比
D ．与磁感应强度成正比
3.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
4．显像管的原理示意图如图所示，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( )
5.如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O 点处有一放射源，沿半径方向射出速率为
v 的不同带电粒子，其中带电粒子1从A 点飞出磁场，带电粒子2从B 点飞出磁场，不
考虑带电粒子的重力，则( )
A ．带电粒子1的比荷与带电粒子2的荷质比比值为3 ∶1
B ．带电粒子1的比荷与带电粒子2的荷质比比值为 3 ∶1
C ．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2 ∶1
D ．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1 ∶2
6.利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。
图中板MN 上方是磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d 和d 的缝，两缝近端相距为L ，一些质量为m 、电荷量为q ，具有不同速度的粒子从宽度为2d 的缝垂直于板MN 进入磁场，对于能够从宽度为d 的缝射出
的粒子，下列说法不正确的是( )
A ．粒子带正电
B ．射出粒子的最大速度为qB (3d ＋L )2m
C ．保持d 和L 不变，增大B ，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大
D ．保持d 和B 不变，增大L ，射出粒子的最大速度与最小速度之差不变
7.如图所示，在x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B 。
在xOy 平面内，从原点O 处沿与x 轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v 发射一个带正电的粒子(重力不计)。
则下列说法正确的是( )
A ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
C ．若v 一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
D ．若v 一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O 点越远
8．如图，宽d ＝4cm 的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直于纸面向内，现有一群正粒子从O
点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r ＝10cm ，则( )
A ．右边界：－8cm<y <8cm 有粒子射出
B ．右边界：y <8cm 有粒子射出
C ．左边界：y >8cm 有粒子射出
D ．左边界：0<y <16cm 有粒子射出
二、非选择题
9.如图MN 表示垂直纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，
磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 。
一带电粒
子从平板上的狭缝O 处以垂直于平板的初速度v 射入磁场
区域，最后到达平板上的P 点。
已知B 、v 以及P 到O 的
距离l 。
不计重力，则此粒子的比荷为________。
10．水平绝缘杆MN 套有质量为m, 电荷量为＋q 的带电
小球，小球与杆的动摩擦因数为μ，将该装置置于垂直纸
面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，给小球一水平初速度v 0，则小球的最终速
度可能为______________。
11．在光滑绝缘的水平面上建有如图所示的平面直角坐标系。
空间存在着范围足够大方向竖直向上的匀强磁场。
在此水平面上有均可视为质点的不
带电小球a 和带正电的小球b 。
现给a 球以某一速度使其沿x 轴正方向运动，当a 球
通过坐标系原点O 瞬间，同时使b 球从坐标原点O 沿y 轴正向以速度v 0使其在磁场
中做匀速圆周运动，最终b 球能与a 球相遇(a ，b 小球彼此不接触，且小球b 在运动
过程中电荷量保持不变)。
求：满足上述条件a 球速度的大小。
12．如图所示，一匀强磁场磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，其边界是半径为R 的圆，
AB 为圆的一直径。
在A 点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量为m ，电量为－q 的粒
子，粒子重力不计。
(1)有一带电粒子以v 1＝2qBR m
的速度垂直磁场进入圆形区域，恰从B 点射出。
求此粒子在磁场中运动的时间；
(2)若磁场的边界是绝缘弹性边界(粒子与边界碰撞后将以原速率反弹)，某粒子沿半径方向射入磁场，经过2次碰撞后回到A 点，则该粒子的速度为多大？
13．一足够长的矩形区域abcd 内充满磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad 长为
L ，现从ad 中点O 垂直于磁场射入一速度方向与ad 边夹角为30°、大小为v 0的带正电粒子，如图所示。
已知粒子电荷量为q ，质量为m (重力不计)，问：
(1)若要求粒子能从ab 边射出磁场，v 0应满足什么条件？
(2)若要求粒子在磁场中运动的时间最长，粒子应从哪一条边界处射
出，出射点位于该边界上何处？最长时间是多少？
高二物理测试题磁场对运动电荷的作用力答案1B 2D 3C 4A 5A 6A
7C 8AD 9 2v Bl 10 0、v 0、mg qB
11[解析] b 球在磁场中做匀速圆周运动
所以有q v 0B ＝m v 20R 得R ＝m v 0Bq 周期T ＝2πR v 0＝2πm Bq
b 球只能与a 球相遇在图中S 处，相遇所需时间为 t ＝⎝⎛⎭
⎫k ＋12T ；k ＝0,1,2,3，… a 球通过的路程为OS ＝2R ；所以可得a 球的速度大小 v ＝OS
t 故v ＝2v 0π(2k ＋1)
；k ＝0,1,2,3，…。
12(1)根据牛顿第二定律，有q v 1B ＝m v 21r 1
解得r 1＝2R 粒子的运动轨迹如图甲所示，则 α＝π3
粒子在磁场中运动的时间 t ＝α2πT ＝πm 3Bq
(2)粒子运动情况如图乙所示，则β＝π3
又r 2＝R tan β＝3R
根据牛顿第二定律，有q v 2B ＝m v 22r 2 解得v 2＝3BqR m。
13[解析] (1)当粒子轨迹恰好与cd 边相切时，是粒子能从ab 边射出磁场区域
时轨迹圆半径最大的情况，设此半径为R 1，如图甲所示。
则有R 1cos60°＋L 2
＝R 1 可得：R 1＝L 当粒子轨迹恰好与ab 边相切时是粒子能从ab 边射出磁场区域时轨迹圆半径最小的情况，设此半径为R 2，如图乙所示
则有：R 2sin30°＋R 2＝L 2 得：R 2＝L 3
故粒子从ab 边射出的条件为R 2<R ≤R 1，即L 3
<R ≤L 根据q v 0B ＝m v 20R ，得v 0＝qBR m
所以qBL 3m <v 0≤qBL m
(2)因为t ＝θ2πT ＝mθBq
所以粒子运动所经过的圆心角越大，粒子在磁场中运动时间越长，从图中可以看出，如果粒子从cd 边射出，则圆心角最大为60°，若粒子从ab 边射出，则圆心角最大为240°，粒子从ad 边射出，圆心角最大为360°－60°＝300°，由于磁场足够长，故粒子不可能从右侧射出。
综上所述，为使粒子在磁场中运动的时间最长，粒子应从ad 边射出，如图乙所示，设出射点到O 点的距离为x ，从图中可以看出，P 点是离O 点距离最大的出射点
PO ＝2R 2sin30°＝L 3
则x ≤L 3，即出射点O 的距离不超过L 3
t max ＝θmax 2πT ＝12π·5π3·2πm Bq ＝5πm 3Bq。