1.2磁场对运动电荷的作用力 同步练习（含解析）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页人教版（2019）选择性必修二1.2磁场对运动电荷的作用力同步练习一、单选题1．下列说法正确的是（）A．带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时速度可能变大B．观看3D电影的眼镜用到了光的偏振C．机械波的周期由介质决定D．匀速圆周运动的动量不变2．在赤道的上空，设想有一束自东向西运动的电子流。因受地磁场的作用。它将（）A．向东偏转 B．向西偏转 C．向上偏转 D．向下偏转3．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是（）A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电流与电流之间的相互作用一定是通过磁场来发生的D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方，同一试探电荷所受的磁场力也越大4．质量为、带电荷量为的小物块，从倾角为的绝缘斜面上由静止下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为，整个斜面置于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下列说法中正确的是（

）A．小物块一定带正电荷B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动，且加速度大小为C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D．小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为5．有关力和运动的关系的问题，下列说法正确的是（）A．滑动摩擦力的方向可以跟运动方向成任意夹角，但一定与相对运动方向相反B．物体因受力而运动，运动方向与受力方向一定相同C．运动电荷不可能受到静电力的作用D．运动电荷在磁场中一定受到洛伦慈力的作用6．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场方向喷入磁场。将P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是（）A．P板的电势低于Q板的电势B．通过R的电流方向由b指向aC．若只改变磁场强弱，则通过R的电流保持不变D．若只增大粒子入射速度，则通过R的电流增大7．在物理学中，由基本物理量的单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫作导出单位。以下导出单位中不属于力的单位的是（）A． B．C． D．8．电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（）A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力B．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱C．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同D．电场线和磁感线都是闭合的9．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轴正方向射出，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．加一电场，电场方向沿y轴正方向B．加一电场，电场方向沿z轴负方向C．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向D．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向10．带正电的粒子在外力作用下沿虚线做匀速圆周运动，圆心为O，a、b、c、d是圆上的4个等分点。电流大小为I的长直导线垂直圆平面放置，电流方向如图所示，导线位于a、O连线的中点。则（）A．a、O两点的磁感应强度相同B．运动过程中，粒子所受合力不变C．粒子从a运动到c，洛伦兹力先变大后变小D．粒子从a出发运动一周，洛伦兹力先做正功再做负功，总功为零11．截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（）A． B．C． D．12．如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为h，管底有质量为m、电荷量为+q的小球，玻璃管以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（）A．洛伦兹力对小球做正功B．小球运动的加速度逐渐增大C．小球机械能的增加量等于qvBhD．玻璃管运动速度越大，小球在玻璃管中的运动时间越长二、填空题13．下列图中洛伦兹力的方向向右()14．磁场对通电导线的作用力叫________，磁场对运动电荷的作用力叫_________．安培力是洛伦兹力的__________，判断安培力和洛伦兹力的方向都要用定则．15．在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线．若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力FB＝___________，该段导线所受的安培力为FA＝___________.16．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，电子射线管的阴极A能够发射电子，电子束在A、B两极之间电场力的作用下从阴极飞向阳极。(1)图甲中，把电子射线管放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是______（填“向上”或“向下”）；(2)图乙中，电子射线管位于通电导线ab正下方，该装置可以演示电子在磁场中的偏转，若实验发现电子束的径迹向下偏转，那么导线中电流的方向是______（填“从a到b”或“从b到a”）。17．如图所示，一束β粒子（即高速电子流）自下而上进入一垂直于纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向向__________，进入磁场后β粒子的动能____________（填“增加”“减少”或“不变”）。三、解答题18．如图所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使以初速度为v0、垂直于电场方向入射的某种正离子偏转θ角.在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过磁场区域偏转角度也为θ，求匀强磁场的磁感应强度.19．如图所示，在真空室中平面直角坐标系的y轴竖直向上，x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称，PQ间的距离d=30cm。坐标系所在空间存在一个垂直于xOy平面的圆形有界匀强磁场，一带电粒子在xOy平面内，从P点与x轴成30°的夹角射出，该粒子将做匀速直线运动，已知带电粒子以速度v=2.0m/s射出，质量m=1.0×10-27kg，所带电荷量q=1.0×10-19C，使带电粒子通过Q点，且其运动轨迹关于y轴对称。已知磁场的磁感应强度大小为B=2.0×10-7T。(不计带电粒子重力)求：（1）油滴在磁场中运动的时间t；（2）圆形磁场区域的最小面积S。20．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行分析研究，宏观规律是由微观机理所决定，找出二者的内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图所示，一段横截面积为S的直导线，单位体积内有n个自由电子，自由电子电量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。(1)请根据电流的公式，推导电流微观表达式I；(2)原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流有多大？(3)如图所示，将图示导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为，导线内自由电子所受洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为安培力，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。21．一段粗细均匀的导体长为L，横截面积为S，如图所示，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，通电后，电子定向运动的速度大小为v。(1)求该段导体自由电子的总个数N；(2)请用n、e、S、v表示流过导体的电流大小I；(3)若再在垂直导体的方向上加一个空间足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，试根据导体所受安培力推导出导体中某一自由电子所受的洛伦兹力大小的表达式。22．L1、L2为相互平行的足够长光滑导轨，位于光滑水平面内．一个略长于导轨间距，质量为M的光滑绝缘细管与导轨垂直放置，细管可在两导轨上左右平动．细管内有一质量为m、带电量为+q的小球，小球与L导轨的距离为d．开始时小球相对细管速度为零，细管在外力作用下从P1位置以速度v0向右匀速运动．垂直平面向里和向外的匀强磁场I、Ⅱ分别分布在L1轨道两侧，如图所示，磁感应强度大小均为B．小球视为质点，忽略小球电量变化．(1)当细管运动到L1轨道上P2处时，小球飞出细管，求此时小球的速度大小；(2)小球经磁场Ⅱ第一次回到L1轨道上的位置为O，求O和P2间的距离；(3)小球回到L1轨道上O处时，细管在外力控制下也刚好以速度v0经过O点处，小球恰好进入细管．此时撤去作用于细管的外力．以O点为坐标原点，沿L1轨道和垂直于L1轨道建立直角坐标系，如图所示，求小球和细管速度相同时，小球的位置(此时小球未从管中飞出)．答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．B【解析】【详解】A．带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终与粒子速度方向垂直，对粒子不做功，所以粒子速度不可能变大，故A错误；B．观众用偏振眼镜观看3D电影时，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只看到左侧放映机放出的画面，右眼只看到右侧放映机放出的画面，这样就会像直接观看物体那样产生立体感，故B正确；C．机械波的周期由波源决定，故C错误；D．匀速圆周运动的动量大小不变，方向时刻在变，故D错误。故选B。2．C【解析】【分析】【详解】地磁场的方向从地理南极指向地理北极，电子带负电，在赤道上空自东向西运动，根据左手定则可知，电子受到竖直向上的洛伦兹力，将向上偏转。故选C。3．C【解析】【分析】【详解】A．电场线和磁感线都是假想出来的，实际并不存在，A错误；B．任意两条电场线或磁感线一定不相交，若会相交，交点就有两个方向，与实际矛盾，B错误；C．电流与电流之间的相互作用一定是通过磁场来发生的，C正确；D．试探电荷受到磁场的作用力（洛伦兹力）不仅与磁感应强度有关，还跟电荷的带电量及电荷的速度有关，D错误。故选C。4．C【解析】【详解】A．根据磁场方向和小物块的运动方向，由左手定则可知，小物块的洛伦兹力方向垂直斜面，因带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，则洛伦兹力方向垂直斜面向上，根据左手定则判断，小物块带负电，故A错误；BC．小物块在斜面上运动时，对小物块受力分析可知，小物块所受合力由上式可知，随着v增大，洛伦兹力增大，增大，a增大，则小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动，故B错误，C正确；D．小物块对斜面压力为零时，有解得故D错误。故选C。5．A【解析】【详解】A．滑动摩擦力的方向可以和运动方向成任意夹角，但一定是和物体接触面间“相对运动”的方向相反，A正确；B．力是改变物体运动状态的原因，物体运动的方向和受力方向可以相同，可以相反，可以垂直，也可以是其他关系，B错误；C．电荷在电场中一定受到电场力的作用，C错误；D．当运动电荷的方向与磁场的方向平行时，不受洛伦兹力的作用，D错误。故选D。6．D【解析】【详解】AB．等离子体进入磁场，根据左手定则可知带正电荷的粒子向上偏，打在上极板上，带负电荷的粒子向下偏，打在下极板上。所以上极板带正电，下极板带负电，则P板的电势高于Q板的电势，流过电阻的电流方向由a指向b，故AB错误；CD．当P、Q之间电势差稳定时，粒子所受电场力等于洛伦兹力，则有得由闭合电路欧姆定律得由该式可知，若只改变磁场强弱，则通过R的电流改变，若只增大粒子入射速度，则R中电流会增大，C错误，D正确。故选D。7．C【解析】【详解】A．根据牛顿第二定律可得力的一种导出单位为，故A正确；B．根据洛伦兹力的表达式可得力的一种导出单位为，故B正确；C．由安培力的表达式可得力的一种导出单位为，故C错误；D．根据电场力可得力的一种导出单位为，故D正确。本题选不属于力的单位的项，故选C。【点睛】本题以力的单位，单位制为载体，考查学生对安培力、洛伦兹力、电场力公式的理解，强调了学生学习的整体性，考查了学生物理观念的建立。8．B【解析】【详解】A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力，即当速度方向与磁场方向共线时运动电荷不受洛伦兹力，选项A错误；B．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱，选项B正确；C．电场方向与正电荷受电场力方向相同，根据左手定则知，洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，选项C错误；D．电场线不是闭合的，而磁感线是闭合的，选项D错误。故选B。9．C【解析】【详解】A．加一电场，电场方向沿y轴正方向，电子受电场力沿y轴负方向，电子不会沿z轴向下偏转，A错误；B．加一电场，电场方向沿z轴负方向，电子受电场力沿z轴正方向，电子不会沿z轴向下偏转，B错误；C．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向，由左手定则知电子受洛伦兹力的方向沿z轴负方向，电子沿z轴向下偏转，C正确；D．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向，由左手定则知电子受洛伦兹力的方向沿y轴负方向，电子不会沿z轴向下偏转，D错误。故选C。10．C【解析】【分析】【详解】A．由右手螺旋定则可知a、O两点的磁感应强度大小相同，方向相反，故A错误；B．粒子做匀速圆周运动，合力为向心力，向心力的大小不变，方向时刻改变，故B错误；C．匀速圆周运动，速度大小不变，在a点，速度方向和磁感应强度方向相反，洛伦兹力为零，在c点速度方向和磁感应强度方向相同，洛伦兹力为零，在ac之间的圆弧，速度方向和磁感应强度方向不在同一条直线上，洛伦兹力不为零，故粒子从a运动到c，洛伦兹力先变大后变小，故C正确。D．洛伦兹力总是与速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，故D错误。故选C。11．C【解析】【分析】【详解】因，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线要受到吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线要受到排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如图C。故选C。12．C【解析】【详解】A．洛伦兹力的方向与速度方向垂直，永不做功，故A错误；B．玻璃管在水平方向做匀速运动，小球受到的洛伦兹力在竖直方向的分力保持不变，即在竖直方向做匀加速运动，合运动为匀加速曲线运动，即加速度恒定，故B错误；C．由于管对球的支持力对小球做了功，小球的机械能是增加的，在竖直方向上，由牛顿第二定律由匀变速位移公式小球离开管口的速度合速度动能增量重力势能增量联立解得选项C正确；D．小球的实际运动速度可分解为水平方向的速度v和竖直方向的速度vy，竖直方向的洛伦兹力不变，在竖直方向上，由牛顿第二定律由匀变速位移公式联立解得即玻璃管运动速度越大，则小球在玻璃管中的运动时间越小，故D错误。故选C。13．正确【解析】【详解】由左手定则可知，图中洛伦兹力的方向向右，则原题说法正确。14．

安培力

洛伦兹力兹力

宏观表现;左手【解析】【详解】磁场对通电导线的作用力叫安培力，磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力．安培力是洛伦兹力的宏观表现，判断安培力和洛伦兹力的方向都要用左手定则15．qvB，NqvB【解析】【详解】试题分析：电荷的速度方向垂直磁场，根据洛伦兹力来公式可得，每个电荷受到的洛伦兹力为，N个电荷受到的磁场力和即为导线受到的安培力，所以，考点：考查了洛伦兹力，安培力16．

向下

从到【解析】【详解】(1)[1]从N向S观察，磁场向里，电子向右运动，由左手定侧可判断电子受到向下的洛伦兹力，故电子束向下偏转。(2)[2]电子束向右运动，径迹向下偏转，说明洛伦兹力向下，由左手定侧可知导线下方磁场向里，再由安培定侧可知电流方向从到。17．

里

不变【解析】【详解】[1][2]β粒子为，所以根据粒子弯曲方向结合左手定则可判断磁场的方向为垂直纸面向里，因为洛伦兹力的方向与粒子的速度方向是垂直的关系，所以洛伦兹力对粒子不做功，只改变粒子的运动速度的方向，不改变速度的大小，故粒子的动能不发生变化。【点睛】本题考查了左手定则和洛伦兹力的特点，关键是知道β粒子为，洛伦兹力的方向与粒子的速度方向是垂直的关系。18．【解析】【分析】【详解】设离子的质量为m，电荷量为q，场区宽度为L，粒子在电场中做类平抛运动，则时间t=

①加速度a=

②由速度分解可tanθ=③由①②③得tanθ=④粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示．

⑤由几何知识得sinθ=

⑥由⑤⑥解得sinθ=⑦由④∼⑦式解得B=19．（1）；（2）【解析】【详解】（1）设其做匀速圆周运动的半径为R，运动周期为T，油滴在磁场中的运动时间为t，根据牛顿第二定律：得：周期：设带电粒子从M点进入磁