2021-2022学年第一章 2.磁场对运动电荷的作用力Word版含解析.docx
第一章安培力与洛伦兹力2 .磁场对运动电荷的作用力课后篇素养形成必备知识根底练1.电荷量为”的粒子在匀强磁场中运动，以下说法正确的选项是()A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.如果把+q改为切，且速度大小不变、方向相反，那么洛伦兹力的大小、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、速度均不变解画因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关，又由于洛伦兹力的 方向永远与粒子的速度方向垂直，速度方向不同时洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错误。因为改 为.夕且速度反向时所形成的电流方向与原+夕运动形成的电流方向相同,由左手定那么可知洛伦兹力 方向不变，再由尸二"3知大小不变，所以B选项正确。电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成 任意夹角，所以C选项错误。因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变， 但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，所以D选项错误。IgB2.一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如下列图的磁场，别离为1、2、3三束粒子流,不考虑重力及 粒子间的相互作用，那么以下选项不正确的选项是()A.1带正电B.1带负电C.2不带电D.3带负电解责根据左手定那么，带正电的粒子向左偏,即粒子1;不偏转说明不带电,即粒子2;带负电的粒子向右 偏,即粒子3,应选B。前B3.如下列图，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0A.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解前电子的速度u氏尸洛=0,电子做勺速直线运动。Hc4.如下列图，在竖直绝缘的水平台上，一个带正电的小球以水平速度均抛出,落在地面上的A点，假设加一 垂直纸面向里的匀强磁场,小球仍能落到地面上，那么小球的落点()A.仍在A点B.在A点左侧C.在A点右侧D.无法确定解明小球在运动中某一位置的受力如下列图，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av二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。Hc.如下列图，两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一 带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。假设不计重力，以下四个物理量中哪一个改变时，粒子 运动轨迹不会改变?()A.粒子速度的大小B.粒子所带的电荷量C.电场强度D.磁感应强度解画粒子以某一速度沿水平直线通过两极板时受力平衡，有小二明匕那么当粒子所带的电荷量改变 时,粒子所受的合力仍为0,运动轨迹不会改变，故B项正确。蠲B.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1 ；4,电荷量之 比为1 ；2,那么两个带电粒子受洛伦兹力之比为()A.2 Z1B.1C.l Z2D.1 ；4解附带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时，洛伦兹力/二/伐与电荷量成正比,与质量无关,C项 正确。Hc.质量为通 电荷量为”的小球用一长为I的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感 应强度为反如下列图，用绝缘的方法使小球位于悬线呈水平的位置4然后由静止释放，小球运动的平面 与5的方向垂直,求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力尸口和FT2o解画小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与u的方向垂直，对小球不做功,只有重力做功，由动 能定理有mgl=,解得vc=o在。点，由左手定那么可知洛伦兹力向上，其受力情况如图所示由牛顿第二定律，有Fy+F又尸洛二c8,所以Fti =3mg-qB同理可得小球第二次经过C点时，受力情况如图所示，所以FT2=3mg+qB°答案 3mg-qB 3mg+qB关键能力提升练.如下列图，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、3间摆动 过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力大小为摆球加速度大小为;由3摆到最低点。时,摆线拉 力大小为F2,摆球加速度大小为2,那么0.F>F2,a-a2B/1<F2M =42C.F1>F2M >42D.Fi<F2M<42解画由于洛伦兹力不做功，所以摆球从3到达。点的速度和从A到达。点的速度大小相等。由a= 可得0=42。当由A运动到。时，以摆球为研究对象，对摆球进行受力分析如图甲所示尸1+彼3 mg-ma o当由8运动到。时,对摆球受力分析如图乙所示,尸2->3-叫二根。2。由以上两式可得尸i<3, 故B正确。Smb.（多项选择）在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图,一带电粒子沿x轴正方向进入此区 域,在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转，不计重力的影响，电场强度E和磁感应强度B的 方向可能是0A.E和8都沿x轴方向B.E沿y轴正向,B沿z轴正向C.E沿z轴正向,B沿y轴正向D.E、B都沿z轴方向解画此题没有说明带电粒子的带电性质，为便于分析，假定粒子带正电。A选项中，磁场对粒子作用力 为零，电场力与粒子运动方向在同一直线上，运动方向不会发生偏转，故A正确;B选项中，电场力方向 向上，洛伦兹力方向向下，当这两个力平衡时，粒子运动方向可以始终不变,B正确;C选项中，电场力、 洛伦兹力都沿z轴正方向，将做曲线运动,C错误;D选项中，电场力沿z轴方向，洛伦兹力沿y轴方向，两 力不可能平衡，粒子将做曲线运动,D错误。如果粒子带负电，仍有上述结果。5 .如图甲所示，一个质量为加、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处 于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度如在以后的运动过程中的速度图像如图乙所 示。那么关于圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B和圆环克服摩擦力所做的功W,以下正确 的选项是（重力加速度为g）（）A.圆环带负电乃二B.圆环带正电石二C圆环带负电,W二D.圆环带正电,W二解画因圆环最后做匀速直线运动，根据左手定那么可知,圆环带正电;由圆环在竖直方向上平衡得 二wg,所以3=，故A错误,B正确;由动能定理得，圆环克服摩擦力所做的功W=,所以W=，故C、D错 口1 天O拜B11 .（多项选择）如下列图，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面 向里,一带电微粒从。点进入场区并刚好能沿外直线向上运动，不可忽略重力,以下说法正确的选项 是（）A.微粒一定带负电B.微粒的动能一定减少C.微粒的电势能一定增加D微粒的机械能一定增加解画微粒进入场区后沿直线4。运动，那么微粒受到的合力或者为零，或者合力方向在曲直线上（垂直 于运动方向的合力仍为零）。假设微粒所受合力不为零,那么必然做变速运动，由于速度的变化会导致 洛伦兹力变化，那么微粒在垂直于运动方向上的合力不再为零，微粒就不能沿直线运动,因此微粒所受 合力只能为零而做勺速直线运动;假设微粒带正电，那么受力分析如图甲所示，合力不可能为零，故微粒一定带负电,受力分析如图乙所示，故A正确,B错误;静电力做正功，微粒电势能减少，机械能增加，故 C错误,D正确。12 .如下列图，质量为根=1 kg、电荷量为q=5xl0-2 c的带正电的小滑块，从半径为R=o.4m的光滑绝缘 圆弧轨道上由静止自A端滑下。整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中。£=100 V/m,方向水平向右乃=1 T,方向垂直纸面向里,g取10m/s2o求：(1)滑块到达C点时的速度。在。点时滑块所受洛伦兹力。(3)在。点时滑块对轨道的压力。解明以滑块为研究对象，自轨道上A点滑到。点的过程中，受重力机g,方向竖直向下;静电力qE,方向 水平向右;洛伦兹力尸洛二"3,方向始终垂直于速度方向。滑块从A到C的过程中洛伦兹力不做功,由动能定理得mgR-qER=得uc=2m/s,方向水平向左。(2)根据洛伦兹力公式得F=qvcB=5 xl02x2xlN=0.1N方向竖直向下。(3)在 C 点、,FzmgqvcB=m得 F=mg-qvcB+m=20.1N由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为20.1N,方向竖直向下。|( 1)2 m/s,方向水平向左(2)0.1 N,方向竖直向下(3)20.1 N,方向竖直向下.如下列图，一带电粒子以速度u从M点射入直线边界的匀强磁场区域，入射方向与磁场边界的夹角为 6=30° ,磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为反 粒子从边界上N点射出磁场,粒子的电荷量和质量 之比为。请判断该粒子带何种电荷。求粒子做圆周运动的半径。求粒子在磁场中运动所用的时间。解丽根据左手定那么可以判断该粒子带正电荷。(2)根据夕妨二也得粒子做圆周运动的半径r=o(3)根据T=J=T,得粒子在磁场中运动所用的时间t=o客期正电荷(2)
