人教版高中物理选修3-1练习：第三章5运动电荷在磁场中受到的力 Word版含答案

第三章磁场

5 运动电荷在磁场中受到的力

A级抓基础

1．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是()

A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用

B．电荷在电场中一定受电场力作用

C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致

D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直

解析：由安培力公式：F＝BIL sin α在磁场中不一定受到洛伦兹力的作用，由左手定则知洛伦兹力一定与磁场方向垂直，故A、D错误．但在电场中却一定受到电场力的作用且与电场方向可能相同也可能相反．故B对，C错．

答案：B

2.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

解析：直导线产生的磁场在其右侧垂直纸面向里，由左手定侧知

向右发生偏转，且洛伦兹力不做功则速率不变，则A对，B、C、D 错．

答案：A

3.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：根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正方形中心O沿垂直于纸面的方向向外运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下．故B正确，A、C、D错误．

答案：B

4．如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()

A．沿路径a运动

B．沿路径b运动

C．沿路径c运动

D．沿路径d运动

解析：由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与质子运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误．答案：B

5.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q v B，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，qE＝mg，

则电场强度E＝mg q.

(2)由于合力为零，则q v B＝2mg，所以B＝2mg q v.

B级提能力

6．(多选)如图所示电场和磁场同时存在的区域，一个不计重力的正电荷以某一初速度进入该区域后将会沿着虚线方向直线通过该区域，下列分析正确的是( )

A ．若撤掉电场而保留磁场，电荷将向上偏并沿抛物线运动

B ．若撤掉电场而保留磁场，电荷将向上偏并沿圆弧运动

C ．若撤掉电场而保留磁场，电荷将向下偏并沿圆弧运动

D ．若撤掉磁场而保留电场，电荷将向下偏并沿抛物线运动 解析：根据题意可知，电场力与洛伦兹力相平衡，使其做匀速直线运动，当撤去电场后，粒子在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，且向上偏．故A 、C 错误，B 正确；若撤掉磁场而保留电场，则粒子受到竖直向下的电场力，使其做类平抛运动，且电荷将向下偏，故D 正确．

答案：BD

7.(多选)如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d 的平行金属板A 、C 间，存在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与变阻器R 相连，等离子体以速度v 平行于两金属板垂直射入磁场．若要增大该发电机的电动势，可采取的方法是

( )

A ．增大d

B ．增大B

C ．增大R

D ．增大v

解析：根据平衡得，q v B ＝q U d

，解得电动势U ＝Bd v ，所以可以

通过增大B、d、v来增大电动势．故A、B、D正确，C错误．故选：A、B、D.

答案：ABD

8．(多选)在下面的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是()

解析：A中，若电子向右运动，则受到电场力向左，洛伦兹力向下，合力与初速度不在同一直线上，故A错误；B中，若电子向右运动，则受到电场力向左，不受洛伦兹力，合力与初速度在同一直线上，故B正确；C中，若电子向右运动，则受到向上的电场力，向下的洛伦兹力，则当电场力与洛伦兹力相等时，电子可以做直线运动，故C正确；D中，若电子向右运动，则受到向上的电场力，向上的洛伦兹力，合力与初速度不在同一直线上，故D错误．

答案：BC

9.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()

A．滑块受到的摩擦力不变

B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关

C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下

D．B很大时，滑块可能静止于斜面上

解析：根据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对．随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错．B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错．由于开始时滑块由静止下滑，故其开始时不受洛伦兹力，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错．

答案：C

10．两块金属板a、b平行放置，板长l＝10 cm，两板间距d＝3 cm，在a、b两板间同时存在着匀强电场和与电场正交的匀强磁场，磁感应强度B＝2.5×10－4 T．一束电子以一定的初速度v0＝2.0×107 m/s从两极板中间沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，并沿着直线通过场区，如图所示．已知电子电荷量e＝－1.6×10－19C，质量m ＝0.91×10－30 kg.

(1)求a、b两板间的电势差U；

(2)若撤去磁场，求电子离开电场时偏离入射方向的距离．

解析：(1)电子进入正交的电磁场不发生偏转，洛伦兹力与电场力平衡，则有：e v0B＝eE.

又：E＝U

d，代入数据解得：U＝150 V.