2024年高二物理寒假提升（人教版）第10天 磁场对运动电荷的作用力 （解析版）

【淘宝店铺：向阳百分百】【淘宝店铺：向阳百分百】第10天磁场对通电导线的作用力（预习篇）目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备小试牛刀：基础题+中等难度题，合理应用安培力方向的判定安培力的大小的确定安培力作用下的平衡问题一、洛伦兹力的方向和大小1．洛伦兹力(1)定义：运动电荷在磁场中受到的力．(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现．2．洛伦兹力的方向左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反．3．洛伦兹力的大小(1)当v与B成θ角时，F＝qvBsinθ.(2)当v⊥B时，F＝qvB.(3)当v∥B时，F＝0.二、电子束的磁偏转1．显像管的构造：如图所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成．2．显像管的原理(1)电子枪发射高速电子．(2)电子束在磁场中偏转．(3)荧光屏被电子束撞击时发光．3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动．1.（多选）如图，运动电荷在匀强磁场中所受洛伦兹力方向是垂直纸面向外的是（

）A． B．C． D．【答案】CD【详解】A．电荷所受洛伦兹力方向是向上，故A错误；B．电荷所受洛伦兹力方向是垂直纸面向里，故B错误；C．电荷所受洛伦兹力方向是垂直纸面向外，故C正确；D．电荷所受洛伦兹力方向是垂直纸面向外，故D正确。故选CD。2.如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向．答案(1)qvB垂直于v指向左上方(2)eq\f(1,2)qvB垂直纸面向里(3)qvB垂直纸面向里(4)qvB垂直于v指向左上方解析(1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向垂直于v指向左上方．(2)v与B的夹角为30°，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，v⊥＝vsin30°，F＝qvBsin30°＝eq\f(1,2)qvB，方向垂直纸面向里．(3)因v⊥B，所以F＝qvB，由左手定则判断出洛伦兹力的方向垂直纸面向里．(4)因v⊥B，所以F＝qvB，方向垂直于v指向左上方．3．下列说法正确的是（

）A．运动电荷在磁场中某点受到洛伦兹力为零，则该点的磁感应强度一定为零B．通电导线所受的安培力一定垂直于磁感应强度C．洛伦兹力可能做功也可能不做功D．磁感应强度的方向即为运动电荷受到的安培力的方向【答案】B【详解】A．运动电荷在磁场中某点受到洛伦兹力为零，该点的磁感应强度不一定为零，因为可能是运动电荷的速度方向与该点的磁感应强度方向平行，故A错误；B．根据左手定则可知，通电导线所受的安培力一定垂直于磁感应强度，故B正确；C．洛伦兹力总是与速度方向垂直，所以洛伦兹力总是不做功，故C错误；D．磁感应强度的方向与运动电荷受到的洛伦兹力方向垂直，故D错误。故选B。4．初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子初速度方向如图，则（）A．电子将向左偏转 B．电子将向右偏转C．电子所受洛伦兹力变小 D．电子所受洛伦兹力大小不变【答案】BC【解析】AB．由安培定则可知导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则可知运动电子所受洛伦兹力方向向右，因此电子将向右偏转，A错误，B正确；CD．洛伦兹力不做功，电子的速率不变，根据F洛=Bvq，B变小，F洛变小，D错误，C正确。故选BC。5．如图所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为，一带电量为、质量为的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是（）A．小球的加速度一直在减小B．小球的速度先增大后不变C．小球下滑的最大加速度为D．小球下滑的最大速度【答案】BC【分析】小球从A点由静止沿杆下滑，受到重力、支持力、洛伦兹力、摩擦力，根据牛顿第二定律表示出加速度，进而分析出最大速度和最大加速度及加速度的变化过程。【解析】小球开始下滑时有又由牛顿第二定律得随v增大，a增大，当时，a达最大值，此时洛伦兹力等于mgcosθ，支持力等于0，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力反向增大又此后下滑过程中有随v增大，a减小，当时，，此时达到平衡状态，速度不变。所以整个过程中，v先一直增大后不变；a先增大后减小。BC正确；AD错误。故选BC。6．图示，在一个长直螺线管的两个接线端a、b上接一个的交变电流，一个电子沿螺线管的中心轴线飞入螺线管内，不计重力，那么该电子在管中的运动情况将是（）

A．电子在螺线管内做圆周运动B．电子沿螺线管中心轴做匀速直线运动C．电子沿螺线管中心轴先是加速前进，然后减速前进，接着又加速前进，再减速前进，如此反复地变速前进D．电子偏离中心轴【答案】B【详解】根据安培定则，螺线管的中心轴的磁场方向与中心轴平行；由于电子的速度方向与磁场方向共线，故洛伦兹力为零，电子沿螺线管中心轴做匀速直线运动。故选B。7．在利用电子射线管探究洛仑兹力的方向实验中，接通电源后，电子射线由阴极沿轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。现要使亮线往下偏，所加磁场方向应沿（）A．轴 B．轴 C．轴 D．轴【答案】B【详解】由于电子带负电，运动方向沿轴方向，要使亮线往下偏，则洛伦兹力向下，根据左手定则可知，所加磁场方向应沿轴。故选B。8．某科学考察队在地球的两极地区进行科学观测时，发现带电的太空微粒平行于地面进入两极区域上空，受空气和地磁场的影响分别留下的一段弯曲的轨迹，若垂直地面向下看，粒子在地磁场中的轨迹如图甲、乙所示，则（

）A．图甲表示在地球的南极处，图乙表示在地球的北极处B．图甲飞入磁场的粒子带正电，图乙飞入磁场的粒子带负电C．甲、乙两图中，带电粒子受到的洛伦兹力都是越来越大D．甲、乙两图中，带电粒子动能都是越来越小，但洛伦兹力做正功【答案】A【分析】考查左手定则的应用。【详解】A．垂直地面向下看由于地球的南极处的磁场向上，地球北极处的磁场方向向下，故A正确；B．由左手定则可得，甲图中的磁场的方向向上，偏转的方向向右，所以飞入磁场的粒子带正电；同理由左手定则可得乙图中飞入磁场的粒子也带正电，故B错误；C．从图中可知，粒子在运动过程中，可能受到空气的阻力对粒子做负功，所以其动能减小，运动的半径减小，根据公式带电粒子受到的洛伦兹力都是越来越小，故C错误；D．由于粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，故D错误。9．如图甲所示，带电小球以一定的初速度竖直向上抛出，能够达到的最大高度为