山西省康杰中学高中物理 3.5 磁场对运动电荷的作用力同步练习（打包6套）新人教版选修3-1.zip

1磁场对运动电荷的作用力【基础练习】一、选择题：1、关于带电粒子所受洛仑兹力 f、磁感应强度 B 和粒子速度 v 三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）A、f、B、v 三者必定均相互垂直B、f 必定垂直于 B、v，但 B 不一定垂直 vC、B 必定垂直于 f，但 f 不一定垂直于 vD、v 必定垂直于 f，但 f 不一定垂直于 B2、有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是（ ）A、电荷在磁场中一定受磁场力的作用B、电荷在电场中一定受电场力的作用C、电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直D、电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直3、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，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（ ）A、2：1 B、1：1 C、1：2 D、1：44、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线 将（ ）A、向上偏 B、向下偏 C、向纸内偏 D、向纸外偏5、图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为 B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v 水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力） ，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（ ）A、大小为 B/v，粒子带正电时，方向向上B、大小为 B/v，粒子带负电时，方向向上C、大小为 Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关D、大小为 Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关6、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率为 v，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 的速率（ ）A、变大 B、变小 C、不变 D、条件不足，无法判断二、填空题：7、如图所示，各带电粒子均以速度 v 射入匀强磁场，其中图 C 中 v 的方向垂直纸面向里，图 D 中 v 的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。8、电子以 4×106m/s 的速率垂直 射入磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场中，受到的磁场力为N，如果电子射入磁场时的速度 v 与 B 的方向间的夹角是 180°，则电子所受的磁场力为 N 9、氢核和氘核以相同的动量垂直射入同一匀强磁场中，它们所受的洛伦兹力大小之比为 2：1。三、计算题：210、有一匀强磁场，磁感应强度大小为 1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为 9.6×10-14N，则质子射入时速度为多大？将在磁场中向哪个方向偏转？ 11、如图所示，一带电为-q 的小球，质量为 m，以初速度 v0竖直 向上射入水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为 B。当小球在竖直方向运动 h 高度时，球在 b 点上所受的磁场力多大？12、如图所示，在有限区域 ABCD 内有垂直于纸面向外的匀强 磁场，磁场竖直高度为 d，水平方向足够长，磁感应强度为 B，在 CD 边界 中点 O 有大量的不同速度的正、负粒子垂直射入磁场，粒子经磁场偏转后 打在足够长的水平边界 AB、CD 上，请在 AB、CD 边界上画出粒子所能达到的区域并简要说明理由（不计粒子的重力） 。【能力提升】1、设匀强磁场方向沿 z 轴正向，带负电的运动粒子在磁场中受洛仑兹力 f 作用的方向沿 y 轴正向，如图所示，则该带负电的粒子速度方向为（ ）A、一定沿 x 轴正向B、一定沿 x 轴负向C、可能在 xOz 平面内D、可能在 xOy 平面内2、如图所示，绝缘劈两斜面光滑且足够长，它们的倾角分别为 、 （ ＜ ＝，处在垂直纸面向里的匀强磁场中，将质量相等，带等量异种电荷的小球 A 和 B 同时从两斜面的顶端由静止释放，不考虑两电荷之间的库仑力，则（ ）A、在斜面上两球做匀加速运动，且 aA＜a B B、在斜面上两球都做变加速运动C、两球沿斜面运动的最大位移 sA＜s B D、两球沿斜面运动的时间 tA＜t B3、如图所示，虚线框内空间中同时存在着匀强电场和匀强磁场，匀强 电场的电场线方向竖直向上，电场强度 E=6×104V/m，匀强磁场的磁感线未在图中画 出，一带正电的粒子按图示方向垂直进入虚线框空间中，速度 v=2×105m/s。如要求 带电粒子在虚3线框空间做匀速运动，磁场中磁感受线的方向如何？磁感应强度大小如何？（带电粒子所受重力忽略不计）垂直纸面向外4、磁流体发电是一项新兴持术，它可以把气体的内能直接 转化为电能，如图所示是磁流体发电机的装置，A、B 组成一对平行电极， 两板间距为d，内有磁感应强度为 B 的匀强磁场。现持续将一束等离子 体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中 性）垂直喷入磁场，每个离子的速度为 v，电量大小为 q，忽略两极之间 的等效内阻，稳定时，电势较高的是哪个极？磁流体发电机的电动势多大？外电阻 R 上消耗的功率为多大？4参考答案【基础练习】一、选择题：1、B 2、BD 3、C 4、A 5、D 6、B 二、填空题：7、 （A）竖直向上（B）垂直于纸同向里（C）水平向右（D）竖直向下 8、3.2×10 -13 0 9、2：1 三、计算题：10、9.6×10 -14=1.6×10-19×BV V=5×105m/s 向东11、qB ghv2012、r=d= qBm v= d 当 v＞ mqBd时，r 变大，粒子打在 AB 板的 l1范围内。当 v＜ 时，r 变小，粒子打在 CD 板的 l2范围内。【能力提升】1、C 2、AD 3、垂直纸面向外 0.3T 4、B 极 BLV （Bdv） 2/R 1磁场对运动电荷的作用力 【典型例题】【例 1】关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是（D）A、运动电荷在某点不受洛仑兹力作用，这点的磁感应强度必为零B、电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直C、电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛仑兹力对电子做功的结果D、电荷与磁场力没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力【解析】运动电荷处于磁感线强度为零处,所受洛仑兹力为零,但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时（同向或反向）也不受洛仑兹力的作用；运动电荷受到的洛仑兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛仑兹力既垂直磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛仑兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛仑兹力永远不做功；运动电荷才受洛仑兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动。【答案】D【例 2】如图所示，MDN 为绝缘材料制成的光滑竖直半圆环，半径为 R，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向外。一带电量为-q，质量为 m的小球自 M点无初速下落，下列说法中正确的是（ABD）A、由 M滑到最低度点 D时所用时间与磁场无关B、球滑到 D时，速度大小 v= gR2C、球滑到 D点时，对 D的压力一定大于 mgD、滑到 D时，对 D的压力随圆半径增大而减小【解析】对沿光滑竖直半圆环下滑的小球进行受力分析，如图所示，使小球下滑的力只有重力沿轨道的切向分力 Gt，洛仑兹力的存在只是减少了小球对轨道的压力，故下滑到最低点所用的时间及到最低点的速度与磁场是否存在均无关。下滑过程中，只有重力做功，由机械能守恒得：mgR= 21mv所以 v= gR2在最低点时，三个力的合力提供圆周运动的向心力 （如图所示） ，即N+F 洛 -mg=m· Rv2N=mg+2mg- F 洛 =3mg- F 洛 ，不能确认 N和 mg的关系，即不能确定小球对轨道压力和重力关系。2由 N=3mg- F 洛 =3mg-qVB=3mg-qB gR2可知，当 R变大时，N 在减小，即对轨道压力在减小。【答案】A、B、D【例 3】如图所示，在竖直平面内有一个正交的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为 1T，电场强度为 10 3N/C，一个带正电的微粒，q=2×10 -6C，质量 m=2×10-6㎏，在这正交的电场的磁场内恰好做匀速直线运动，则带电粒子运动的速度大小多大？方向如何？20m/s 与电场强度成 60°斜向上。【解析】运动电荷作匀速直线运动，则它受的合外力必为零，重力和电场力的大小、方向均可直接确定，则洛仑兹力必与重力和电场力的合力等值、反向，如图所示，由左手定则就可确定运动电荷的速度方向。设速度 v与电场 E的夹角为 tan= 310236mgq所以 =60°由运动电荷受到合外力为零，得：qVB=2mg所以 v= smqBg/20126【基础练习】一、选择题：1、关于带电粒子所受洛仑兹力 f、磁感应强度 B和粒子速度 v三者之间的关系，下列说法中正确的是（ ）A、f、B、v 三者必定均相互垂直B、f 必定垂直于 B、v，但 B不一定垂直 vC、B 必定垂直于 f，但 f不一定垂直于 vD、v 必定垂直于 f，但 f不一定垂直于 B2、有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中，正确的是（ ）A、电荷在磁场中一定受磁场力的作用B、电荷在电场中一定受电场力的作用C、电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直3D、电荷若受磁场力，则受力方向与该处磁场方向垂直3、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，电量之比为 1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为（ ）A、2：1 B、1：1 C、1：2 D、1：44、如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线将（ ）A、向上偏 B、向下偏 C、向纸内偏 D、向纸外偏5、图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为 B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度 v水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力） ，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（ ）A、大小为 B/v，粒子带正电时，方向向上B、大小为 B/v，粒子带负电时，方向向上C、大小为 Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关D、大小为 Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关6、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率为v，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，则它滑至底端时的速率（ ）A、变大 B、变小 C、不变 D、条件不足，无法判断二、填空题：7、如图所示，各带电粒子均以速度 v射入匀强磁场，其中图 C中 v的方向垂直纸面向里，图D中 v的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向。8、电子以 4×106m/s的速率垂直 射入磁感应强度为 0.5T的匀强磁场中，受到的磁场力为N，如果电子射入磁场时的速度 v与 B的方向间的夹角是 180°，则电子所受的磁场力为 N 9、氢核和氘核以相同的动量垂直射入同一匀强磁场中，它们所受的洛伦兹力大小之比为2：1。三、计算题：10、有一匀强磁场，磁感应强度大小为 1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为 9.6×10-14N，则质子射入时速度为多大？将在磁场中向哪个方向偏转？ 411、如图所示，一带电为-q 的小球，质量为 m，以初速度 v0竖直向上射入水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为 B。当小球在竖直方向运动 h高度时，球在 b点上所受的磁场力多大？12、如图所示，在有限区域 ABCD内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场竖直高度为 d，水平方向足够长，磁感应强度为B，在 CD边界中点 O有大量的不同速度的正、负粒子垂直射入磁场，粒子经磁场偏转后打在足够长的水平边界 AB、CD 上，请在 AB、CD 边界上画出粒子所能达到的区域并简要说明理由（不计粒子的重力） 。【能力提升】1、设匀强磁场方向沿 z轴正向，带负电的运动粒子在磁场中受洛仑兹力 f作用的方向沿 y轴正向，如图所示，则该带负电的粒子速度方向为（ ）A、一定沿 x轴正向B、一定沿 x轴负向C、可能在 xOz平面内D、可能在 xOy平面内2、如图所示，绝缘劈两斜面光滑且足够长，它们的倾角分别为 、 （ ＜ ＝，处在垂直纸面向里的匀强磁场中，将质量相等，带等量异种电荷的小球 A和 B同时从两斜面的顶端由静止释放，不考虑两电荷之间的库仑力，则（ ）A、在斜面上两球做匀加速运动，且 aA＜a B B、在斜面上两球都做变加速运动C、两球沿斜面运动的最大位移 sA＜s B D、两球沿斜面运动的时间 tA＜t B53、如图所示，虚线框内空间中同时存在着匀强电场和匀强磁场，匀强电场的电场线方向竖直向上，电场强度 E=6×104V/m，匀强磁场的磁感线未在图中画出，一带正电的粒子按图示方向垂直进入虚线框空间中，速度 v=2×105m/s。如要求带电粒子在虚线框空间做匀速运动，磁场中磁感受线的方向如何？磁感应强度大小如何？（带电粒子所受重力忽略不计）垂直纸面向外4、磁流体发电是一项新兴持术，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图所示是磁流体发电机的装置，A、B 组成一对平行电极，两板间距为 d，内有磁感应强度为 B的匀强磁场。现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性）垂直喷入磁场，每个离子的速度为 v，电量大小为 q，忽略两极之间的等效内阻，稳定时，电势较高的是哪个极？磁流体发电机的电动势多大？外电阻 R上消耗的功率为多大？答案【基础练习】一、选择题：1、B 2、BD 3、C 4、A 5、D 6、B 二、填空题：7、 （A）竖直向上（B）垂直于纸同向里（C）水平向右（D）竖直向下 8、3.2×10 -13 0 9、2：1 三、计算题：10、9.6×10 -14=1.6×10-19×BV V=5×105m/s 向东611、qB ghv2012、r=d= qBm v= d 当 v＞ mqBd时，r 变大，粒子打在 AB板的 l1范围内。当 v＜ 时，r 变小，粒子打在 CD板的 l2范围内。【能力提升】1、C 2、AD 3、垂直纸面向外 0.3T 4、B 极 BLV （Bdv） 2/R 1磁场对运动电荷的作用力【同步达纲练习】1．初速为 0v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16-4-5 所示，则 ( )A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变2．如图 16-4-6 所示，有一个质量为 m，带电量为 q 的小球停在绝缘的水平面上，并且处在磁感应强度为B，方向垂直向纸内的匀强磁场中，为了使小球能飘离平面，现将匀强磁场平行于纸面运动，其速度的大小和方向应该是 ( )A．大小为 qBmg，方向向右B．大小为 ，方向向上C．大小为 qmg，方向向左D．大小为 B，方向向下3．如图 16-4-7 所示，一个带负电荷的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为 v,若加上一个垂直纸面指向读者方向的磁场，则滑到底端时 ( )2A．v 变大 B．v 变小 C．v 不变 D．不能确定 v 的变化4．如图 16-4-8 所示，某带电粒子从速度选择器左端由中点 O 以速度 0向右射去，从右端中 a下方的 b点以速度 1射出；若增大磁感应强度 B，该粒子将打到 a点上方的 c 点，且有 ac＝ab，可以判定：该粒子带____________电；第二次射出时的速度为_________．5．质量为 m 带电量为 q 的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为 μ．匀强电场和匀强磁场的方向如图 16-4-9 所示，电场强度为 E，磁感应强度为 B，小球由静止释放后沿杆下滑．设杆足够长，电场和磁场也足够大．求：运动过程中小球的最大加速度和最大速度．3参考答案【同步达纲练习】1．A(点拨：由左手定则和洛伦兹力不做功得出)2．C(点拨：飘离平面时，洛伦兹力与重力相等)3．B(点拨：洛伦兹力使物体与斜面的压力增大，摩擦力增大，克服摩擦力做功增大)4．正，210v(点拨：第一次电场力做正功，第二次电场力做负功，数值相等；洛伦兹力不做功，运用动能定理)5． gam, BEq(点拨：假设小球带正电，分析小球在运动过程中的受力情况可得．)1磁场对运动电荷的作用力1、如图中表示磁场 B，正电荷运动方向 和磁场对电荷作用力 F 的相互关系图，这四个图中画得正确的图是（其中 B、F、V 两两垂直） （ ）2、下列说法正确的是（ ）A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力即不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的动量D．洛伦兹力对带电粒子永不做功3、如图所示，一束质量、速率、带电量均未知的正离子射入正交的电磁场区域，发现有些离子毫无偏移地通过这一区域，对这些离子来说，它们一定具有（ ）A．相同的速率 B．相同的电量C．相同的质量 D．速率、电量、质量相同4、如图所示，质量为 m 的带正电的小球能沿着竖直墙竖直滑下，磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向水平并与小球运动方向垂直，若小球带正电量 q，球与墙面的动摩擦因数为 ，则小球下落的最大速度为多大？5、摆线长为 L，摆球质量为 m 带正电量 q 的单摆从如图所示位置 A 摆下，到最低处时便在一个磁感应强度为 B 的匀强磁场中运动，摆动平面垂直磁场，若图中 ，摆球从 A 起第一次到最低处时，摆线上的拉力为 。2参考答案1、D 2、D 3、A 4、 5、 1磁场对运动电荷的作用1、如图中表示磁场 B，正电荷运动方向 和磁场对电荷作用力 F 的相互关系图，这四个图中画得正确的图是（其中 B、F、V 两两垂直） （ ）2、下列说法正确的是（ ）A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力即不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的动量D．洛伦兹力对带电粒子永不做功3、如图所示，一束质量、速率、带电量均未知的正离子射入正交的电磁场区域，发现有些离子毫无偏移地通过这一区域，对这些离子来说，它们一定具有（ ）A．相同的速率 B．相同的电量C．相同的质量 D．速率、电量、质量相同4、如图所示，质量为 m 的带正电的小球能沿着竖直墙竖直滑下，磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向水平并与小球运动方向垂直，若小球带正电量 q，球与墙面的动摩擦因数为 ，则小球下落的最大速度为多大？5、摆线长为 L，摆球质量为 m 带正电量 q 的单摆从如图所示位置 A 摆下，到最低处时便在一个磁感应强度为 B 的匀强磁场中运动，摆动平面垂直磁场，若图中 ，摆球从 A 起第一次到最低处时，摆线上的拉力为 。2参考答案1、D 2、D 3、A 4、 5、 1磁场对运动电荷的作用1．初速为 0v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 16-4-5 所示，则 ( )A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变2．如图 16-4-6 所示，有一个质量为 m，带电量为 q 的小球停在绝缘的水平面上，并且处在磁感应强度为 B，方向垂直向纸内的匀强磁场中，为了使小球能飘离平面，现将匀强磁场平行于纸面运动，其速度的大小和方向应该是 ( )A．大小为 qBmg，方向向右B．大小为 ，方向向上C．大小为 qg，方向向左2D．大小为 qBmg，方向向下3．如图 16-4-7 所示，一个带负电荷的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为 v,若加上一个垂直纸面指向读者方向的磁场，则滑到底端时 ( )A．v 变大 B．v 变小 C．v 不变 D．不能确定 v 的变化4．如图 16-4-8 所示，某带电粒子从速度选择器左端由中点 O 以速度 0向右射去，从右端中 a下方的 b 点以速度 1射出；若增大磁感应强度 B，该粒子将打到 a点上方的 c点，且有 ac＝ab，可以判定：该粒子带____________电；第二次射出时的速度为_________．5．质量为 m 带电量为 q 的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为μ．匀强电场和匀强磁场的方向如图 16-4-9 所示，电场强度为 E，磁感应强度为 B，小球由静止释放后沿杆下滑．设杆足够长，电场和磁场也足够大．求：运动过程中小球的最大加速度和最大速度．3参考答案1．A(点拨：由左手定则和洛伦兹力不做功得出)2．C(点拨：飘离平面时，洛伦兹力与重力相等)3．B(点拨：洛伦兹力使物体与斜面的压力增大，摩擦力增大，克服摩擦力做功增大)4．正，210v(点拨：第一次电场力做正功，第二次电场力做负功，数值相等；洛伦兹力不做功，运用动能定理)5． gam, BEq(点拨：假设小球带正电，分析小球在运动过程中的受力情况可得．)