教科版高中物理选修1-12-4《磁场对运动电荷的作用力》规范训练

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2013-2014学年高中物理 2-4 磁场对运动电荷的作用力规范训练
教科版选修1-1
(时间：60分钟)
知识点一对洛伦兹力的理解
1．有关带电粒子(不计重力)所受静电力和洛伦兹力的说法中，正确的是( )．A．粒子在磁场中一定受洛伦兹力的作用
B．粒子在电场中一定受静电力的作用
C．粒子受静电力的方向与该处的电场方向一致
D．粒子若仅受洛伦兹力，则其动能不变、速度也不变
解析带电粒子在电场中一定受电场力的作用，在磁场中带电粒子如果静止或运动的方向和磁场方向平行则所受的磁场力为零．故A错、B对；带负电的粒子在电场中所受的电场力与电场方向相反，所以C错；磁场力与带电粒子运动的方向垂直不改变速度的大小，但改变运动的方向，因此D也不正确．
答案 B
2．关于静电力与洛伦兹力，以下说法正确的是( )．A．电荷只要处在电场中，就会受到静电力，而电荷静止在磁场中，有可能受到洛伦兹力B．静电力对在其电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功C．静电力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上
D．只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用
解析电荷受静电力及洛伦兹力的条件及两种力的方向规律都不同．
答案 D
3．关于洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )．
A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
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
解析当通电导线与磁场平行时不受安培力作用，A错；洛伦兹力永远都不做功，C错；安培力方向与磁场方向垂直，D错．
答案 B
知识点二左手定则的应用
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
解析地球表面赤道处地磁场方向由南向北且与地面平行，质子带正电．根据左手定则可判定，质子在赤道上空竖直下落过程中受到的洛伦兹力方向向东．故选B.
答案 B
5．试判断下图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是( )．
解析A图中带电粒子受力方向向上；B图中带电粒子受力方向向外；C图中带电粒子受力方向向左；D图中带电粒子受力方向向里．
答案 A
图2－4－11
6.沿着通有交流电的长直螺线管的轴线射入一个电子，如图2－4－11所示，则电子在螺线管中将做( )．A．圆周运动
B．匀速直线运动
C．匀加速直线运动
D．沿轴线来回运动
解析通有交变电流的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．
答案 B
图2－4－12
7.如图2－4－12所示是一只阴极射线管，左侧不断有电子射出．若在管的正下方放一通电直导线AB，发现射线的径迹往下偏，则( )．A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子管的径迹往上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
解析因为AB中通有电流，所以阴极射线管中会有磁场．电子是因为在磁场中受到洛伦兹力的作用而发生偏转的．由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，又根据安培定则可知，AB中的电流方向应是由B流向A，B正确、A错误；当AB中的电流方向由A流向B，则AB上方的磁场方向变为垂直于纸面向外．电子所受洛伦兹力变为向上，电子束的径迹会变为向上偏转．由以上可见粒子的运动径迹与AB中的电流方向有关．C正确、D 错误．
答案BC
图2－4－13
8．如图2－4－13所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是( )．A．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱
B．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱
C．地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同
D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用
解析当带电粒子的运动方向与磁感线的方向在一条直线上时，磁场对它没有作用力，当带电粒子的运动方向与磁感线的方向垂直时，磁场对它的作用力最大．根据地磁场的方向和宇宙射线的入射方向不难判定，选项B正确．
答案 B
9．带电荷量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面的说法中正确的是( )．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，速度反向且大小不变，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
解析影响洛伦兹力大小的因素有电荷量、速度大小、磁感应强度的大小及速度与磁感应强度的方向关系，A错；B中由左手定则可知，洛伦兹力方向不变，由F＝qvB知大小也不变，B正确；当磁场方向与运动方向平行时，F＝0，C错；磁感应强度由磁场本身的性质决定，与洛伦兹力的大小无关，D错．
答案 B
10．一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，方向与电子速度平行
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度垂直
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
解析依据对洛伦兹力的特点可知：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的作用，带电粒子仍然以速度v做匀速直线运动．因此一个电子穿过某一空间而未发生偏转不能说此空间一定不存在磁场，只能说此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行，或者说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，导致电子所受合力为零．因此，本题的正确选项为B、D.
答案BD
11．如图2－4－14所示各图已标出磁场方向、电荷运动方向、电荷所受洛伦兹力方向三个中的两个，试标出另一个的方向．
图2－4－14
解析用左手定则判断，对－q，四指应指向其运动方向的反方向．分别可得：(1)图中＋q受洛伦兹力方向垂直于v斜向左上；(2)图中－q受洛伦兹力方向垂直于v水平向左；(3)图中－q运动方向平行于斜面向下；(4)图中匀强磁场方向为垂直纸面向外．答案见解析
图2－4－15
12.如图2－4－15所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直于纸面向里，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 b最小
解析由带电油滴a静止知它不受洛伦兹力作用，故它所受的重力与电场力平衡，其受力如图(1)所示，所以它应带负电，且G a＝qE.①
由于a、b、c三个油滴带等量同种电荷，所以b、c两油滴也带负电，所受的电场力方向均竖直向上，大小都为F＝qE，由于b、c两带电油滴在磁场中匀速运动，它们还受到洛伦兹力作用，其受力如图(2)、(3)所示．由平衡条件，可得：
b油滴：G b＋f＝qE，②[
c油滴：G c＝qE＋f′，③
并且：f＝f′，④
由①②③④式可以判断G c>G a>G b.
答案CD
13．某种物质发射的三种射线在图2－4－16所示的磁场中分裂成①、②、③三束．那么在这三束射线中，带正电的是________，带负电的是________，不带电的是________．
图2－4－16
解析②不偏转，所以不受磁场力，故不带电
①向左偏转，由左手定则可知带正电．
③向右偏转，由左手定则可知粒子带负电．答案①③②。