人教版高中物理举一反三-选择性必修二1.2磁场对运动电荷的作用力（（原卷版））

1.2磁场对运动电荷的作用力原卷版目录TOC\o"1-1"\h\u一、【洛伦兹力的概念知识点梳理】 1二、【带电物体在洛伦兹力作用下的运动问题知识点梳理】 4三、【洛伦兹力与安培力的关系知识点梳理】 6四、【洛伦兹力对运动的可逆性、对称性的破坏知识点梳理】 8五、【电子束的磁偏转——显像管知识点梳理】 10六、【速度选择器知识点梳理】 11七、【磁流体发电机知识点梳理】 13八、【电磁流量计知识点梳理】 15【洛伦兹力的概念知识点梳理】1.定义：运动电荷在磁场中受到的力2.方向（1）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。（2）方向特点：F⊥B，F⊥3.洛伦兹力的大小（1）v//B时，F=0（2）v⊥B时，（3）v与B夹角为θ时，F=qvBsinθ注意①F、B、v三者方向间的关系洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．说明：F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示．②洛伦兹力方向的判断在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．【洛伦兹力的概念举一反三练习】1．（多选）下列说法正确的是（）A．所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B．所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用C．一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用D．运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到磁场力的作用2．如图所示，通电导线所受安培力或运动电荷所受洛伦兹力正确的是（）A．

B．

C．

D．

3．初速度为的电子，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的初始运动方向如图所示，则（）

A．电子将向右偏转，洛伦兹力大小不变B．电子将向左偏转，洛伦兹力大小改变C．电子将向左偏转，洛伦兹力大小不变D．电子将向右偏转，洛伦兹力大小改变4．在下图所示的各图中，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，并标出洛伦兹力的方向。5．质量为m、电荷量为q的小物块，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，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，下面说法中正确的是（）A．小物块一定带正电B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动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6．长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是（

）A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用7．每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将（）

A．向东偏转B．向南偏转C．向西偏转D．向北偏转【带电物体在洛伦兹力作用下的运动问题知识点梳理】(1)洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎样变化，洛伦兹力都与运动方向垂直．(2)洛伦兹力永不做功，它只改变电荷的运动方向，不改变电荷的速度大小．(2)带电体在匀强磁场中速度变化时洛伦兹力的大小往往随之变化，并进一步导致弹力、摩擦力的变化，带电体将在变力作用下做变加速运动．(3)利用牛顿运动定律和平衡条件分析各物理量的动态变化时要注意弹力为零的临界状态，此状态是弹力方向发生改变的转折点．(4)与洛伦兹力相关的运动问题的分析技巧分析带电体受洛伦兹力作用运动的问题，与分析物体在其他力作用下的运动一样，要对研究对象的受力情况、运动情况进行分析，分析时尤其要注意：①洛伦兹力与重力、弹力、摩擦力等都属于性质力，在研究电荷或带电体的运动时应注意洛伦兹力，受力分析时不要漏掉洛伦兹力。②洛伦兹力的大小不仅与磁感应强度B有关，而且与带电体所带电荷量q有关，还与带电体的运动速度v有关，物体的受力会使速度变化，速度的变化则会影响洛伦兹力，洛伦兹力变化会使物体的合外力和加速度也变化。所以，解决此类问题时，应认真进行受力分析，并时刻注意洛伦兹力的变化。【带电物体在洛伦兹力作用下的运动问题举一反三练习】8．从地面上方A点处自由落下一带电荷量为＋q、质量为m的微粒，地面附近有如图所示的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，这时粒子的落地速度大小为，若电场不变，只将磁场的方向改为垂直纸面向外，粒子落地的速度大小为v2，则（）A．v1＞v2 B．v1＜v2 C．v1＝v2 D．无法判定9．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时（）A．速率变大 B．速率变小C．速率不变 D．洛仑兹力方向垂直斜面向上10．（多选）如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点，则下列说法中正确的是（）

A．两个小球到达轨道最低点的速度B．两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力C．小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间D．在电场和磁场中小球均能到达轨道的另一端最高处11．一重力不计的带负电粒子具有水平向右的速度v，第一次，让它先穿过有理想边界的匀强电场E，后穿过有理想边界的匀强磁场B，如图甲所示，在此过程中电场对该粒子做功为W1；第二次，把原来的匀强电场和匀强磁场的正交叠加，再让该粒子仍以原来的初速度v（）穿过叠加场区，在此过程中，电场力对粒子做功为W2，则（）A．W1=W2B．W1＜W2C．W1＞W2D．无法比较W1W2的大小12．（多选）如图所示，在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为、电荷量为的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为。现对小球施加水平向右的恒力，已知重力加速度为，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法正确的是（）

A．直杆对小球的弹力方向不变 B．直杆对小球的摩擦力先减小后增大C．小球运动的最大加速度为 D．小球的最大速度为13．如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起静止于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场。现用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动。在加速运动阶段（）A．地面对乙物块的摩擦力逐渐减小B．甲、乙两物块的加速度逐渐增大C．乙对甲的摩擦力逐渐增大D．甲对乙的摩擦力逐渐减小14．（多选）如图所示，质量为m、带电荷量为+q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上(杆表面不光滑)，整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中，磁感应强度大小为B，现给环一向右的初速度vo，则下列情况可能发生的是A．环将保持匀速运动，环的机械能不变B．环将向右减速，最后静止，损失的机械能是C．环将向右减速，最后匀速，损失的机械能是D．环将向右减速，最后匀速，损失的机械能【洛伦兹力与安培力的关系知识点梳理】分类洛伦兹力安培力区别单个运动的带电粒子所受到的磁场力通电直导线所受到的磁场力洛伦兹力不做功安培力可以做功联系①安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质；②方向关系：洛伦兹力与安培力均可用左手定则进行判断【洛伦兹力与安培力的关系举一反三练习】15．下列有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（）A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．若通电导线在磁场中受到的安培力为零，该处磁场的磁感应强度不一定为零C．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同D．洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，因此安培力也不做功16．（多选）如图所示，导线中带电粒子的定向运动形成了电流。电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。下面的分析正确的是（

）A．洛伦兹力和安培力是性质相同的两种力B．洛伦兹力的方向、粒子运动方向和磁场方向不一定相互垂直C．粒子在只受到洛伦兹力作用时动能会减少D．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动半径与带电粒子的比荷无关17．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L截面积为S的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位体积导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（）A．导线中的电流大小为nSqvB．这段导线受到的安培力大小为nLqvBC．沿导线方向电场的电场强度大小为vBD．导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB18．（多选）如图所示，光滑的水平桌面放在方向竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的试管，试管底部有一带电小球．在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是（

）A．小球带正电B．小球运动的轨迹是抛物线C．洛伦兹力对小球做正功D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大【洛伦兹力对运动的可逆性、对称性的破坏知识点梳理】不带电的物体运动时，当受力不变是运动过程往往是可逆的，但是当带电体在磁场中运动时由于洛伦兹力的的方向大小与速度有关，所以速度方导致洛伦兹力变化，从而会破坏运动学的对称性和可逆性。【洛伦兹力对运动的可逆性、对称性的破坏举一反三练习】19．（多选）设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略粒子的重力，以下说法中正确的是()A．此粒子必带正电荷B．A点和B位于同一高度C．离子在C点时机械能最大D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点20．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场。粒子的一段径迹如图所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。从图中情况可以确定（）A．粒子从a到b，半径增大B．粒子从a到b，半径减小C．粒子从b到a，半径增大D．粒子从b到a，半径减小21．（多选）如图所示，水平正对放置的带电平行金属板间的匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止释放，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做匀速直线运动。现在使小球从稍低些的b点由静止释放，经过轨道端点P进入两板之间的场区。关于小球和小球现在运动的情况以下判断中正确的是（

）A．小球可能带负电B．小球在电、磁场中做加速运动C．小球在电、磁场中运动的过程机械能减少D．小球在电、磁场中运动的过程电势能减少22．如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为，水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方最大摆角处摆到最低点时，恰进入磁场区域且悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A．0 B．2mg C．4mg D．6mg23．如图所示，用绝缘细线悬吊着的带正电小球在匀强磁场中做简谐运动，则A．当小球每次通过平衡位置时，动能相同B．当小球每次通过平衡位置时，速度相同C．当小球每次通过平衡位置时，丝线拉力相同D．撤销磁场后，小球摆动周期变化【电子束的磁偏转——显像管知识点梳理】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【电子束的磁偏转——显像管举一反三练习】24．如图所示是电视显像管原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场，电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，下列说法正确的是（）A．电子经过磁场时速度增大B．欲使电子束打在荧光屏上的A点，偏转磁场的方向应垂直纸面向里C．欲使电子束打在荧光屏上的B点，偏转磁场的方向应垂直纸面向外D．欲使电子束打在荧光屏上的位置由A点调整到B点，应调节偏转线圈中的电流使磁场增强25．如图所示是显像管原理俯视图，接通电源后，电子从电子枪射出，没有磁场时打在O，为使电子偏转，在管颈安装了偏转线圈产生偏转磁场，如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏的A点，偏转磁场应该（）A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右26．如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图.如果发现电视画面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是（

）A．电子枪发射能力减弱，电子数减少B．加速电场的电压过低，电子速率偏小C．偏转线圈局部短路，线圈匝数减少D．偏转线圈电流过大，偏转磁场增强【速度选择器知识点梳理】1.平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器2.带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE=qvB，即v=E3.若v>EB,则粒子偏向洛伦兹力的方向运动，电场力做负功，速度减小。若v4.速度选择器不能反过来用，速度选择器只选择粒子速度大小不选择粒子的质量、电荷量。【速度选择器举一反三练习】27．（多选）在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子（重力不计）从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（）

A．一定带正电B．速度C．若速度，则粒子可能从板间射出D．若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线28．（多选）一对平行金属板中存在由匀强电场和匀强磁场组成的复合场，方向如图所示．一带电粒子（不计重力）以速度自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做直线运动，此时板间电压为。若仅改变板间电压，当板间电压为时，粒子从D点离开复合场，离开D点的速度大小为；当板间电压为时，粒子从C点离开复合场，离开C点的速度大小为。已知D点和C点关于中轴线对称，则下列说法正确的是（

）

A．粒子带正电荷B．粒子带负电荷C．、、、和满足D．、、、和满足29．（多选）如图所示的平行板器件中有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场。一带正电的粒子以某一速度从该装置的左端水平向右进入两板间后，恰好能做直线运动。忽略粒子重力的影响，则（）A．若只将粒子改为带负电，其仍将做直线运动B．若只增加粒子进入该装置的速度，其将往上偏C．若只增加粒子的电荷量，其将往下偏D．若粒子从右端水平进入，则仍沿直线水平飞出30．速度选择器的结构如图所示，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有某一特定速度的粒子能够从左侧进入，并沿直线穿过速度选择器，下列关于速度选择器的说法中正确的是（）

A．粒子的带电量越大，直线穿越的速度越大B．粒子的带电量越小，直线穿越的速度越大C．速度选择器只能对正粒子才有速度选择功能D．只要速度满足，粒子就能通过速度选择器【磁流体发电机知识点梳理】1.磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能2.根据左手定则，如图中的B是发电机正极3.磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感应强度为B，则由qE=qUL=qvB【磁流体发电机举一反三练习】31．（多选）磁流体发电具有清洁、绿色、发电效率高等突出的优点。下图为磁流体发电机的示意图，一束等离子体（含正、负离子）沿图示方向垂直射入一对磁极产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板，板间连入电阻R，则电路稳定后（）

A．正离子在磁场中向下偏转B．R中有向下的电流C．A、B板聚集的电荷量基本不变D．离子在磁场中偏转时洛伦兹力可能做功32．（多选）磁流体发电机示意图如图所示。平行金属板a、b之间有一个很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压。如果把a、b板与用电器相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极。若磁场的磁感应强度为B，每个离子的电荷量大小为q、速度为v，a、b两板间距为d，两板间等离子体的等效电阻为r，用电器电阻为R。稳定时，下列判断正确的是（）

A．图中a板是电源的正极B．电源的电动势为BdvC．用电器中电流为D．用电器两端的电压为33．如图所示，将非磁性材料制成的直径为d的圆管置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，当含有大量正、负离子的导电液体以速率v从管中由左向右流过磁场区域时，测得管壁上、下两侧的M、N两点之间有电势差UMN。设定管中各处的液体流速相同，忽略离子重力影响，则（

）

A． B．C． D．34．磁流体发电机在燃烧室产生的高温燃气中加入易电离的钠盐，电离的钠盐，经喷管加速被高速喷入发电通道，产生电流。磁流体发电机把燃料的热能直接转化为电能，发电效率较高。如图所示，某喷入发电通道离子速度为v，发电通道所处区域有磁感应强度为B的匀强磁场，发电管截面是边长为a的正方形，发电通道长为b，发电通道内离子体导电均匀，等效电阻率为ρ，外电路等效电阻为R，忽略边缘效应，稳定发电后电阻R上的电流为（）

A． B．C． D．【电磁流量计知识点梳理】工作原理：如图，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动导电液体中的自由电荷（正、负离子），在洛伦兹力的作用下横向偏转，a,b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a,b间的电势差就保持稳定，即qvB=qE=qUd，所以v=UBd【电磁流量计举一反三练习】35．（多选）图1为电磁流量计是一种应用电磁感应现象来测量导电流体流量的一种仪器，图2是简化的工作场景。已知在直径为d的圆形导管区域外加一垂直纸面向外的匀强磁场B，管中导电液体以水平向左的速度v0流