第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第2节 磁场对运动电荷的作用 Word版含答案

[随堂检测]1．(2018·山西沂州一中高二期中)有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是()A．电荷在电场中一定受电场力的作用B．电荷在磁场中一定受磁场力的作用C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向不一定垂直解析：选A.电荷在电场中一定受到电场力作用，A正确；电荷在磁场中不一定受洛伦兹力，当其静止时一定没有洛伦兹力，而运动的电荷，当速度方向与磁场方向平行时，没有洛伦兹力作用，B错误；正电荷所受电场力方向一定与该处电场强度方向相同，而负电荷所受电场力方向则与该处电场方向相反，C错误；电荷所受的洛伦兹力与磁场及运动速度构成的平面垂直，所以电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直，D错误．2．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所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将()A．向上偏转B．向下偏转C．向纸里偏转D．向纸外偏转解析：选B.由题图可知，直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(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)知，电子将向下偏转，故B选项正确．3．一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，则不正确的是()A．1带正电B．1带负电C ．2不带电D ．3带负电解析：选B.根据左手定则，正电荷粒子左偏，即1；不偏转说明不带电，即2；带负电的粒子向右偏，说明是3，因此答案为B.4．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( )解析：选B.根据左手定则，A 中F 方向应向上，B 中F 方向应向下，故A 错、B 对．C 中v ∥B ，F ＝0，故C 错．D 中F 方向应水平向左，D 错．5．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mgv 0BB ．油滴必带正电荷，比荷q m ＝qv 0BC ．油滴必带负电荷，电荷量为mgv 0BD ．油滴带什么电荷都可以，只要满足q ＝mgv 0B解析：选A.油滴水平向右匀速直线运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，由mg ＝q v 0B 得其电荷量q ＝mgv 0B，A 正确．[课时作业]一、单项选择题1．关于电荷在磁场中的受力，下列说法中正确的是( )A ．静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用，运动电荷一定受洛伦兹力的作用B ．洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行C ．洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直D．带电粒子运动方向与磁场方向平行时，可能受洛伦兹力的作用解析：选C.由f＝q v B sin θ，当B∥v时，f＝0；当v＝0时，f＝0，故A、D错．由左手定则知，f一定垂直于B且垂直于v，故B错、C对．2．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，两者是等价的D．安培力对通电导体能做功，洛伦兹力对运动电荷也能做功解析：选B.安培力和洛伦兹力实际上都是磁场对运动电荷的作用力，都为性质力，但两者不是等价的，安培力实际上是洛伦兹力的宏观表现，它可以对通电导体做功，但洛伦兹力不能对运动电荷做功，所以A、C、D错，B对．3．如图所示，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：选A.由右手螺旋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．4．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，稍向北偏转解析：选B.质子是氢原子核，带正电，地球表面地磁场方向由南向北．根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东，故正确选项为B.5.如图所示，一带负电的滑块从绝缘粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率()A．变大B．变小C．不变D．条件不足，无法判断解析：选B.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．6.长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下面说法正确的是()A．金属块上、下表面电势相等B．金属块上表面电势高于下表面电势C．金属块上表面电势低于下表面电势D．无法比较两表面的电势高低解析：选C.由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏，所以上表面电势比下表面低．二、多项选择题7．一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解析：选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．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．8. (2018·四川双流中学期中)某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上，物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块．水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动，在A、B一起向左运动的过程中，以下关于A、B受力和运动的说法中正确的是()A．A对B的压力变大B．B对A的摩擦力保持不变C．A对B的摩擦力变大D．两物体运动的加速度减小解析：选AB.A带正电，在向左运动的过程中，受到的洛伦兹力的方向向下，所以对B 的压力变大，B对地面的压力变大，所以A正确；A、B两物块间没有相对的滑动，是静摩擦力，由于B与地面之间没有摩擦力的作用，所以A、B受到的合力不变，加速度大小不变，A、B之间的摩擦力不变，所以B正确，C、D错误．9．(2018·河北石家庄辛集中学期中)如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v 进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，如果使匀强磁场发生变化，则下列判断中正确的是()A．磁场B减小，油滴动能增加B．磁场B增大，油滴机械能不变C．使磁场方向反向，油滴动能减小D．使磁场方向反向后再减小，油滴重力势能减小解析：选ABD.带负电的油滴在匀强磁场B中做匀速直线运动，受竖直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力而平衡，当B减小时，由f＝q v B可知洛伦兹力减小，重力大于洛伦兹力，油滴向下运动，重力做正功，故油滴动能增加，但油滴机械能不变，故A、B正确；磁场反向，洛伦兹力竖直向下，油滴向下运动，重力做正功，动能增加，重力势能减小，故C错误，D正确．10．(2018·河北邯郸第一中学期末)如图所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度v 0向右运动直至处于平衡状态，则圆环克服摩擦力做的功可能为( )A ．0B ．12m v 20C.m 3g 22q 2B2 D ．12m ⎝⎛⎭⎫v 20－m 2g 2q 2B 2解析：选ABD.当q v 0B ＝mg 时，圆环不受支持力和摩擦力，摩擦力做功为零，故A 正确．当q v 0B <mg 时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功．根据动能定理得：－W ＝0－12m v 20，得：W ＝12m v 20，故B 正确．当q v 0B >mg 时，圆环先做减速运动，当q v B ＝mg 时，不受摩擦力，做匀速直线运动．当q v B ＝mg 时得： v ＝mgqB .根据动能定理得：－W ＝12m v 2－12m v 20代入解得：W ＝12m ⎝⎛⎭⎫v 20－m 2g 2q 2B 2，故C 错误，D 正确． 三、非选择题11．如图所示，运动电荷电荷量为q ＝2×10－8C ，电性已在图中标明，运动速度v ＝4×105m/s ，匀强磁场磁感应强度为B ＝0.5 T ，则三个电荷受到的洛伦兹力的大小分别为多少？解析：对于A 、B ，虽电性不同，速度方向也不同，但速度方向与磁感应强度方向都垂直，据f ＝q v B 得f 1＝2×10－8×4×105×0.5 N ＝4×10－3 N.对C ，v 沿垂直于B 方向的分量为v ′＝v cos 30°所受洛伦兹力大小则为f 2＝q v ′B ＝2×10－8×4×105×cos 30°×0.5 N ≈3.5×10－3 N. 答案：4×10－3 N 4×10－3 N 3.5×10－3 N12.如图所示，质量为m 的带正电的小球能沿竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直．若小球电荷量为q，球与墙间的动摩擦因数为μ，则小球下滑的最大速度为多大？最大加速度为多大？解析：小球沿墙竖直下滑，由左手定则可知小球所受洛伦兹力方向向左．对小球进行受力分析，小球受重力mg、洛伦兹力q v B、墙面给小球的支持力N和摩擦力f，如图所示．在这些力的作用下，小球将会做加速度逐渐减小的加速运动，直到加速度a＝0，小球就会持续匀速运动状态直到有其他外力来迫使它改变．根据各对应规律列出方程：F＝q v Bf＝μNN－F＝0mg－f＝ma整理得：mg－μq v B＝ma根据上式讨论，当a＝0时，v最大，解得：v＝mgμqB；刚开始时v＝0，即只受重力作用时的加速度最大，此时a＝g.答案：mgμqB g。