高中物理选修3-1磁场 安培力 洛伦兹力课件

1、选修3-1 磁场练习姓名：_分数：_一、选择题（题型注释）1空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截面一质量为m、电荷量为q（q0）的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°不计重力，该磁场的磁感应强度大小为（ ）A B C D2如图，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为 （ ）A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2BIl3在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断正确的是：

2、4对确定磁场某一点的磁感应强度，根据关系式B=F/IL得出的下列结论中，说法正确的是（ ）AB随I的减小而增大； BB随L的减小而增大；CB随F的增大而增大； DB与I、L、F的变化无关5如图所示，两根水平放置且相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1与I2与两导线垂直的一平面内有a、b、c、d四点，a、b、c在两导线的水平连线上且间距相等，b是两导线连线中点，b、d连线与两导线连线垂直则（A）I2受到的磁场力水平向左（B）I1与I2产生的磁场有可能相同（C）b、d两点磁感应强度的方向必定竖直向下（D）a点和 c点位置的磁感应强度不可能都为零6带电为+q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正

3、确的是 A只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同 B如果把+q改为-q，且速度反向大小不变，则洛仑兹力的大小、方向均不变 C洛仑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粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能可能增大7边长为a的正方形，处于有界磁场如图所示，一束电子以水平速度射入磁场后，分别从A处和C处射出，则vA：vC=_;所经历的时间之比tA：tC=_8一电子以垂直于匀强磁场的速度vA，从A处进入长为d宽为h的匀强磁场区域，如图所示，发生偏移而从B处离开磁场，若电量为e，磁感应强度为B，弧AB的长为L，则A电子在磁场中运动的平均速度是vAB电子在磁场中运动的时间为C洛仑

4、兹力对电子做功是D电子在A、B两处的速率相同9如图所示，水平直导线中通有向右的恒定电流I，一电子从导线的正下方以水平向右的初速度进入该通电导线产生的磁场中，此后电子将A沿直线运动B向上偏转C向下偏转D向纸外偏转10通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图所示的电流，则（ ）A直导线A受到的安培力大小为零B直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向右C导线环B受到的安培力的合力大小不为零D导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右11如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感

5、应强度为0，则下列说法中正确的是（ ）A直导线中电流方向垂直纸面向里Bd点的磁感应强度为0Ca点的磁感应强度为2T，方向向右Db点的磁感应强度为T，方向斜向下，与B成45°角12如图，正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电粒子（不计重力）以一定速度沿AB边的中点M 垂直于AB边射入磁场，恰好从A点射出则（ ）A仅把该粒子改为带负电，粒子将从B点射出B仅增大磁感应强度，粒子在磁场中运动时间将增大C仅将磁场方向改为垂直于纸面向外，粒子在磁场中运动时间不变D仅减少带正电粒子速度，粒子将从AD之间的某点射出13如图所示，第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，电荷量相等的a

6、、b两粒子，分别从A、O两点沿x轴正方向同时射入磁场，两粒子同时到达C点，此时a粒子速度恰好沿y轴负方向，粒子间作用力、重力忽略不计，则a、b粒子A分别带正、负电B运动周期之比为2：3C半径之比为D质量之比为14如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B原点O处存在一粒子源，能同时发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子（重力不计），速度方向均在xOy平面内，与x轴正方向的夹角在0180°范围内则下列说法正确的是A发射速度大小相同的粒子，越大的粒子在磁场中运动的时间越短B发射速度大小相同的粒子，越大的粒子离开磁场时的位置距O点越远C发射角度相同的粒子，速度越大的

7、粒子在磁场中运动的时间越短D发射角度相同的粒子，速度越大的粒子在磁场中运动的角速度越大15如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为，电量为的正电荷（重力忽略不计）以速度沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了角，磁场的磁感应强度大小为（ ）A B C D16关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是（ ）A与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D与带电粒子的质量有关，质量越大，能量越大17如图所示的圆形区域里匀强磁场方向垂直于纸面向里，有一束速率各不相同的

8、质子自A点沿半径方向射入磁场，则质子射入磁场的运动速率越大，A其轨迹对应的圆心角越大B其在磁场区域运动的路程越大C其射出磁场区域时速度的偏向角越大D其在磁场中的运动时间越长二、多选题（题型注释）三、填空题（题型注释）18放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N板指向右端，则电源的C端为 极。 19如图所示，一束电子（电量为）以速度垂直射入磁感应强度为B，宽度为的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。20如图所示，一带电粒子由静止开始经电压U加速后从O孔进入垂直纸面向里的匀强磁场中，并打在了P点测得OPL，磁场的磁感应强度为B，则带电粒

9、子的荷质比q/m （不计重力）BUOP21一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_，旋转方向为_.若已知圆半径为r，电场强度为E，磁感应强度为B，则线速度为_. 四、计算题（题型注释）22如图所示，空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场，电场强度为E，场区宽度为L，在紧靠电场右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形磁场区域半径为r。一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从A点由静止释放后，在M点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，然后从N点射出，O为圆心，粒子重力可忽略不计。求：（1）粒子在电场

10、中加速的时间；（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。23如图所示，一根长L=0.2m的金属棒放在倾角为=370的光滑斜面上，并通以I=5A电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为B=0.6T，垂直斜面向上的匀强磁场中，金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？BI24如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸面外，磁感应强度为B，一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正方向的夹角为，若粒子的电荷量和质量分别为q和m，试求（1）粒子射出磁场时的位置坐标；（2）在磁场中运动的时间25已知质量为m的带电液滴，以速度v射入互相垂直的匀强电

11、场E和匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，求：（1）液滴在空间受到几个力作用。（2）液滴带电荷量及电性。（3）液滴做匀速圆周运动的半径多大？26如图所示，坐标系xoy在竖直平面内，空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感强度大小为B，在x<0的空间内还有沿x负方向的匀强电场一个质量为m、带电量为q的油滴经图中M(-a，0)点(a>0)，沿着与水平方向成角斜下作直线运向动，进入x>0区域，求：(1)油滴带什么电荷?油滴做匀速直线运动还是匀变速直线运动?请说明理由；(2)油滴在M点运动速度的大小；(3)油滴进入x>O区域，若能到达x轴

12、上的N点(在图9中未标出)，油滴在N点时速度大小是多少?27如图所示，竖直绝缘杆处于彼此垂直，大小分别为E和B的匀强电磁场中，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外，一个质量为m，带正电为q的小球从静止开始沿杆下滑，且与杆的动摩擦因数为，问：小球速度多大时，小球加速度最大？是多少？小球下滑的最大速度是多少？BE试卷第7页，总7页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1A【解析】试题分析：带正电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，由洛伦兹力提供向心力，由几何知识求出轨迹半径r，根据牛顿第二定律求出磁场的磁感应强度解：带正电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，由洛伦兹

13、力提供向心力而做匀速圆周运动，画出轨迹如图，根据几何知识得知，轨迹的圆心角等于速度的偏向角60°，且轨迹的半径为 r=Rcot30°= R根据牛顿第二定律得qv0B=m 得，B=，故A正确，BCD错误；故选：A【点评】本题是带电粒子在匀强磁场中运动的问题，画轨迹是关键，是几何知识和动力学知识的综合应用，常规问题2C【解析】试题分析：导线在磁场内有效长度为2lsin30°=l，故该V形通电导线受到安培力大小为F=BI2lsin30°=BIL，选项C正确考点：安培力【名师点睛】本题考查安培力的计算，熟记安培力公式F=BIL，注意式中的L应为等效长度，但要理解

14、等效长度的意义；此题还可以分别求出两部分导线所受的安培力，然后将二力根据平行四边形法则合成也可以求解.3ABD【解析】根据右手定则（磁感线穿掌心，四指指正电荷的运动方向或者负电荷运动的反方向，则拇指指受力方向）可判断ABD对，C情况电荷平行于磁感线运动不受洛伦兹力【答案】D【解析】试题分析：若电流元IL垂直放置在磁场中所受力为，则磁感应强度一定等于，但是磁感应强度与电流元受到的安培力的大小无关，与电流元无关，与导线的长度无关，是由磁场本身的性质决定的，故选项D正确，选项ABC错误。考点：磁感应强度【名师点睛】本题考查磁感应强度，知道磁感应强度与电流元受到的安培力的大小无关，与电流元无关，与导线

15、的长度无关，是由磁场本身的性质决定的。5D【解析】同相电流相互吸引，异向电流相互排斥，I2受到的磁场力水平向右，A错；根据右手螺旋定则，各个电流在周围空间形成的磁场为环形同心圆环，I1在周围空间形成顺时针方向的磁场；I2在周围空间形成逆时针方向的磁场；根据磁场的叠加，b、点磁场向下，没给出电流大小，所以d点磁感应强度的方向可能竖直左下，也可能竖直右下，C错；a点磁场方向向上和一定不为零； c点位置的磁感应强度方向向下，大小不可能为零；D对。6B【解析】试题分析：A、洛仑兹力的大小不仅与速度大小有关，还与速度和磁场的方向有关；错误B、由左手定则可知B正确C、洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向确

16、定的平面，但是磁场方向与电荷运动方向不一定垂直；错误D、洛伦兹力不做功所以，粒子只受到洛仑兹力作用，其运动的动能不变；错误故选B考点：对洛伦兹力的理解点评：容易题。注意洛伦兹力不做功，大小与磁场方向和电荷运动方向有关，决定洛伦兹力方向的因素有三个：电荷的电性(正或负)、速度方向、磁感应强度的方向712 、 21【解析】试题分析：当从A点射出时，半径为正方形边长的一半，即，轨迹的圆心角为，根据半径公式可得，解得，当从C点射出时，半径为正方形的边长，即，轨迹的圆心角为，根据半径公式可得，解得，所以，考点：考查了带电粒子有界磁场中的运动，8BD【解析】试题分析：粒子走过的路程为L，粒子在匀强磁场中做

17、匀速率圆周运动，则运动时间t=，故B正确、A错误；洛伦兹力始终与运动方向垂直，不做功，故C错误；洛伦兹力不做功，粒子速度大小不变，但速度方向改变，故AB处速度不同，速率相同，D正确故选BD考点：带电粒子在匀强磁场中的运动9C【解析】试题分析：根据右手螺旋定则可得导线下方的磁感应强度方向为垂直纸面向里，根据左手定则可得电子受到向下的洛伦兹力，故向下偏转，C正确；考点：考查了洛伦兹力方向的判断10BC【解析】试题分析：根据右手螺旋定则得出直导线周围的磁场方向，分别在圆形通电导线左右两边各取一小段，判断出所受安培力的方向，结合电流大小相等，磁感应强度不等，比较安培力的大小，从而确定导线环所受的合力方

18、向，根据作用力和反作用力的关系确定直导线所受合力的方向解：根据右手螺旋定则知，直导线周围的磁场在导线的左侧垂直纸面向里，在圆形导线的左右两侧各取一小段，根据左手定则，左端所受的安培力方向向右，右端所受安培力的方向向左，因为电流的大小相等，圆环左端的磁感应强度小于右端的磁感应强度，可知左端的受力小球右端的受力，则圆环B所受的合力方向向左，大小不为零根据牛顿第三定律知，直导线所受的合力大小不为零，方向水平向右故B、C正确，A、D错误故选：BC【点评】解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围磁场的方向，会根据左手定则判断安培力的方向11CD【解析】试题分析：c点的磁感应强度为0，说明通电导线在O点

19、产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，由安培定则判断出通电导线中电流方向通电导线在abcd四点处产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形定则进行合成，来分析b、a、d三点的磁感应强度大小和方向解：A、由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外故A错误B、通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，根据磁场的叠加可知d点感应强度为T，方向与B的方向成45°斜向上，不为0故B错误C、通电导线在a处的磁感应强度方

20、向水平向右，则a点磁感应强度为2T，方向向右故C正确D、由上知道，通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1T，由安培定则可知，通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为T，方向与B的方向成45°斜向下故D正确故选：CD【点评】本题关键掌握安培定则和平行四边形定则，知道空间任意一点的磁感应强度都通电导线产生的磁场和匀强磁场的叠加而成的12AC【解析】试题分析：本题中带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，粒子转过半圈，时间等于半个周期，根据半径公式r=和周期公式T=分析：仅把该粒子改为带负电，粒子的半径不变，仍转过半个圈射出

21、磁场，将从B点射出；仅增大磁感应强度，周期减小，转过半个周期射出磁场，即可分析时间的变化；仅将磁场方向改为垂直于纸面向外，由左手定则判断洛伦兹力的方向，确定粒子的偏转方向向下从B离开磁场，半径不变，周期不变，即可知粒子在磁场中运动时间不变仅减少带正电粒子速度，半径减小，粒子将从AM之间的某点射出解：A、仅把该粒子改为带负电，由半径公式r=得知，粒子的半径不变，向下偏转，则知粒子将从B点射出故A正确B、仅增大磁感应强度，由周期公式T=知，周期减小，粒子在磁场中运动半圈射出磁场，运动时间是半个周期，则知粒子在磁场中运动时间将减小故B错误C、仅将磁场方向改为垂直于纸面向外，粒子运动的周期不变，粒子的

22、半径不变，粒子向下偏转从B射出磁场，粒子在磁场中运动半圈射出磁场，运动时间是半个周期，故粒子在磁场中运动时间不变故C正确D、仅减少带正电粒子速度，由半径公式r=得知粒子的半径减小，偏转方向不变，则粒子将从AM之间的某点射出故D错误故选AC【点评】本题的解题关键是掌握粒子圆周运动的半径公式r=和周期公式T=，根据轨迹进行分析13BC【解析】试题分析：由左手定则可知，a带负电，b带正电，选项A错误；由轨迹图可知，a运动的半径，运动的时间为周期，而b运动的半径满足，解得rb=2，故转过的圆弧为600，运动了周期，则因为两粒子同时到达C点，则，解得：，选项B正确；两粒子的半径比为选项 C正确；根据可得

23、，则质量之比为2：3，选项D错误；故选BC考点：带电粒子在匀强磁场中的运动【名师点睛】此题是带电粒子在匀强磁场中的运动问题；解题的关键是能画出粒子运动的轨迹图，结合几何关系找到粒子运动的圆心角和半径，在根据周期关系及半径关系求解其他的物理量14A【解析】试题分析：如图所示，画出粒子在磁场中运动的轨迹由几何关系得：轨迹对应的圆心角=2-2，粒子在磁场中运动的时间，则得知：若v一定，越大，时间t越短；若一定，运动时间一定故A正确，C错误；设粒子的轨迹半径为r，则如图，则若是锐角，越大，AO越大若是钝角，越大，AO越小故B错误粒子在磁场中运动的角速度，又，则得，与速度v无关故D错误故选A考点：带电粒

24、子在匀强磁场中的运动【名师点睛】求带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间，常常根据，是轨迹的圆心角，解题时要画出轨迹图，根据几何知识，轨迹的圆心角等于速度的偏向角。【答案】B【解析】试题分析：根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示：从磁场中射出时速度方向改变了角，所以粒子做圆周运动的圆心角为，根据几何关系有： ，根据得：，选项ACD错误，B正确。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、向心力【名师点睛】本题是带电粒子在磁场场中运动的问题，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，要求同学们能画出粒子运动的轨迹，结合几何关系求解。16AB【解析】试题分析：若回旋加速器的半径为R，则带电粒子在回旋加速

25、器中运动的最大速度为：,最大动能为：，可知，AB对，CD错。考点:回旋加速器。【名师点睛】回旋加速器1、构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源D形盒处于匀强磁场中2、原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关17B【解析】试题分析：设磁场区域半径为R，轨迹的圆心角为，如图示：粒子在磁场中运动的时间为，而轨迹半径，而，粒子速度越大，则r越大，越小（与射出磁场时的速度偏向角相等），t

26、越小，故B对。考点： 带电粒子在匀强磁场中的运动。【名师点睛】带电粒子在有界磁场中的常用几何关系（1）四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点（2）三个角：速度偏转角、圆心角、弦切角，其中偏转角等于圆心角，也等于弦切角的2倍18正（） 【解析】小磁针静止时N极的指向，为该点磁场方向，螺线管内部磁场方向是从S极到N极，所以螺线管右端为N极，根据右手螺旋定则可知电源的C端为正极故答案为：正【答案】，【解析】试题分析：电子垂直射入匀强磁场中，只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，画出轨迹，由几何知识得到，轨迹的半径为： 由牛顿第二定律得：，解得： 由几何知识得到，轨迹的圆心

27、角为，故穿越磁场的时间为：。 考点：带电粒子在磁场中的运动【名师点睛】本题是带电粒子在匀强磁场中圆周运动问题，关键要画出轨迹，根据圆心角求时间，由几何知识求半径是常用方法。20【解析】带电粒子在电场中有：，根据几何关系可知粒子在磁场中运动半径为R=L/2，根据洛伦兹力提供向心力有：，联立可得q/m故答案为：21负电逆时针【解析】试题分析：因为必须有电场力与重力平衡，所以必为负电；由左手定则得逆时针转动；再由关系式mg=qE和r=得v=.考点：考查了带电粒子在复合场中的运动点评：关键是抓住粒子做匀速圆周运动这个状态，根据受力分析判断22（1）（2）【解析】试题分析：（1）粒子在电场中加速qE=m

28、a 得 （2）设粒子经电场加速后的速度为v，根据动能定理有qEL=mv2 得 粒子在磁场中完成了如图所示的部分圆运动，设其半径为R，因洛仑兹力提供向心力，所以有 由几何关系得 所以 考点：带电粒子在匀强电场及在匀强磁场中的运动.231N【解析】试题分析：棒子所受的安培力F=BIL=0.6N结合受力分析图，根据共点力平衡得：=1N考点：安培力点评：对导体棒进行受力分析，受到重力、支持力、安培力处于平衡，根据共点力平衡由三角函数关系求出棒的重力24（1）（2）【解析】试题分析：粒子的运动轨迹如图所示，由圆的对称性可知粒子从M点射出磁场时其速度方向与x轴的夹角仍为设粒子的轨道半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律可得：设OA的距离为L，由几何关系可得而