高中物理第三章5第5节运动电荷在磁场中受到的力练习含解析新人教版选修311028219

高中物理第三章5第5节运动电荷在磁场中受到的力练习含解析新人教版选修311028219
运动电荷在磁场中受到的力
(建议用时：40分钟)
【A组基础巩固】
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．有一个通入交变电流的螺线管如图所示，当电子以速度v沿着螺线管的轴线方向飞入螺线管后，它的运动情况将是( )
A．做匀速直线运动B．做匀加速直线运动
C．做匀减速直线运动D．做往复的周期运动
解析：选A.因为此时B∥v，所以电子受到的洛伦兹力为零．故选项A正确．
3．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：选B.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．
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：选B.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，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误．
5.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，由左手定则可知，电子受到的条形磁铁对电子的作用力的方向向上．6．(多选)(2019·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：选BD.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．
7．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.由安培定则可知，线圈在纸面内中心点的磁场方向向下，由左手定则知电子所受洛伦兹力方向向右，故向右偏转，D正确．
8．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：选C.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．
【B 组 素养提升】
9．(多选)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.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 2
B ．F 1＜F 2，a 1＝a 2
C ．F 1＞F 2，a 1＞a 2
D ．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 点的速度大小相等．由a ＝v 2
r
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．
11．一初速度为零的质子，经过电压为1 880 V 的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×10－4 T 的匀强磁场中．求质子受到的洛伦兹力的大小．(质子质量m ＝1.67×10－27 kg ，g
取10 m/s 2)
解析：质子的初速度为零，由动能定理得Uq ＝12
mv 2， 可得质子进入匀强磁场时的速率 v ＝2Uq
m ＝6.0×105
m/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
＝4.8×10－17 N.
答案：4.8×10－17 N
12．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 ＝
2mg qv . 答案：(1)mg q 正电 (2)
2mg qv。