高中物理磁场(二)运动电荷在磁场中受到的力基础训练

运动电荷在磁场中受到的力基础训练

1．下面四幅图表示了磁感应强度B 、电荷速度v 和洛伦兹力F 三者方向之间的关系，其中正确的是 ( )

2．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

3．在匀强磁场中，一带电粒子沿着垂直磁感应强度的方向运动．现将该磁场的磁感应强度增大为原来的2

倍，则该带电粒子受到的洛伦兹力( )

A ．变为原来的14

B ．增大为原来的4倍

C ．减小为原来的12

D ．增大为原来的2倍 4．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

5．带电荷量为＋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 ，且速度反向、大小不变，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

6. 初速度为v 0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

7. 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

8．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

9．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，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加

B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场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

10. 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。

答案与解析

1.【答案】B

【解析】根据左手定则，A中F方向应向下，B中F方向应向上，故A错、B对。C、D中都是v∥B，F ＝0，故C、D都错。

2.【答案】B

【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。

3.【答案】D

【解析】据洛伦兹力表达式F洛＝qvB知，选项D正确。

4.【答案】C

【解析】不管通有什么方向的电流，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。

5.【答案】B

6.【答案】A

【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。

7.【答案】B

【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。

8.【答案】B

【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。

9.【答案】D

【解析】带电粒子在电场中受到的电场力F＝qE，只与电场有关，与粒子的运动状态无关，做功的正

负由θ角(力与位移方向的夹角)决定．对选项A，只有粒子带正电时才成立；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管带电性质如何，电场力都会做正功，动能增加．带电粒子在磁场中的受力——洛伦兹力F＝qvBsin θ，其大小除与运动状态有关，还与θ角(磁场方向与速度方向之间夹角)有关，带电粒子从平行磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动．在其他方向上由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功．综上所述，正确选项为D。

10. 【答案】见解析

(2) 由于合力为零，则qvB＝2mg，

所以B＝2mg qv

.