1、1第 5 节 运动电荷在磁场中受到的力基础巩固1.(多选)关于安培力和洛伦兹力,下面说法中正确的是( BD )A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.洛伦兹力和安培力,其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.安培力就是洛伦兹力,二者是等价的D.安培力对通电导线能做功,但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析:磁场对电流的作用力称为安培力,安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力,安培力是洛伦兹力的宏观表现,而洛伦兹力是安培力的微观体现,选项 B 正确,A,C 错误;安培力能使通电导体在安培力方向发生位移,能做功,洛伦兹力始终与粒子速度方向垂直,故不做功,选项 D 正确.2.关于带负电
2、的粒子(重力可忽略不计),下面说法中正确的是( B )沿电场线方向飞入匀强电场,静电力做功,动能增加 垂直电场线方向飞入匀强电场,静电力做功,动能增加 垂直磁感线方向飞入匀强磁场,磁场力不做功,动能不变 沿磁感线方向飞入匀强磁场,磁场力做功,动能增加A. B. C. D.解析:带负电的粒子沿电场线方向飞入匀强电场,静电力的方向与电场线的方向相反,所以静电力的方向与运动的方向相反,静电力做负功,动能减小,故错误;当垂直进入电场时,静电力做正功,动能增加,故正确;带电粒子垂直磁感线方向飞入匀强磁场,洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,磁场力不做功,动能不变,故正确;带电粒子沿磁感线的方向飞入匀强磁
3、场,运动的方向与磁场的方向平行,则不受洛伦兹力的作用,动能不变,故错误.所以选B.3.(2018杭州高二检测)如图所示,在示波管右边有一通电圆环,则示波管中的电子束将( D )A.向上偏转 B.向下偏转C.向纸外偏转 D.做匀速直线运动2解析:由安培定则可知,在示波管处电流产生的磁场方向水平向右;电子束由左向右运动,电子束形成的电流方向水平向左,与磁感线平行,由左手定则可知,电子束不受安培力,做匀速直线运动,选项 D 正确,A,B,C 错误.4.(2018汕头高二期末)一个运动电荷通过某一空间时,没有发生偏转,那么就这个空间是否存在电场或磁场,下列说法中正确的是( D )A.一定不存在电场B.
4、一定不存在磁场C.一定存在磁场D.可以既存在磁场,又存在电场解析:运动电荷没有发生偏转,说明速度方向没变,此空间可以存在电场,如运动方向与电场方向在同一直线上;也可以存在磁场,如 v 平行于 B;也可能既有电场,又有磁场,如正交的电、磁场,满足 qE=qvB.选项 D 正确.5.(多选)电荷量为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正确的是( BC )A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.若把+q 改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,也一定与磁场方向垂直D.粒子只在洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变解析:因为洛伦兹力的大
5、小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关,选项 A 错误;把+q 改为-q 且速度反向时,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由 F=qvB 知大小不变,选项 B 正确;洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,也一定与磁场方向垂直,选项 C 正确;因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,选项 D 错误.6.两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 14,电荷量之比为 12,则两带电粒子受洛伦兹力之比为( C )A.21 B.11 C.12 D.14解析:带电粒子的速度方向与磁感线
6、方向垂直时,洛伦兹力 F=qvB,与电荷量成正比,与质量无关,选项 C 正确.7.长方体金属块放在匀强磁场中,有电流通过金属块,如图所示,则下列说法正确的是( C )3A.金属块上下表面电势相等B.金属块上表面电势高于下表面电势C.金属块上表面电势低于下表面电势D.无法比较上、下表面的电势高低解析:由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上,即自由电子向上偏,所以上表面电势比下表面电势低,选项 C 正确.能力提升8.(2018大庆高二期末)(多选)如图所示,a 为带正电的小物块,b 是一不带电的绝缘物块,a,b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场.现用水平恒力 F 拉 b 物
7、块,使 a,b 一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段( AC )A.a,b 一起运动的加速度减小B.a,b 一起运动的加速度增大C.a,b 物块间的摩擦力减小D.a,b 物块间的摩擦力增大解析:以 a 为研究对象,其受力情况为 a 向左加速受洛伦兹力方向向下对 b 的压力增大;以 a,b 整体为研究对象,整体受的合外力为 b 对地面压力增大b 受的摩擦力增大整体合外力减小加速度减小,选项 A 正确,B 错误;对 a 物块,由于加速度减小,b 对 a 的摩擦力产生加速度,则 a,b 间的摩擦力减小,选项 C 正确,D 错误.9.(2018湖南益阳高二检测)如图所示,带负电的小球用绝缘丝线
8、悬挂于 O 点并在匀强磁场中摆动,当小球每次通过最低点 A 时( D )A.摆球的动能不相同B.摆球受到的磁场力相同4C.摆球受到的丝线的拉力相同D.向右摆动通过 A 点时悬线的拉力大于向左摆动通过 A 点时悬线的拉力解析:由题意可知,拉力与洛伦兹力对小球不做功,仅仅重力做功,则小球机械能守恒,所以小球分别从左侧最高点和右侧最高点向最低点 A 运动且两次经过 A 点时的动能相同,选项 A 错误;由于小球的运动方向不同,则根据左手定则可知,洛伦兹力的方向不同,选项 B 错误;由 A选项可知,速度大小相等,则根据牛顿第二定律可知,由于速度方向不同,导致产生的洛伦兹力的方向也不同,则拉力的大小也不同
9、,向左摆动通过 A 点时所受洛伦兹力的方向向上,F+FT-mg= ,同理向右摆动时 FT-F-mg=m ,则向右摆动通过 A 点时悬线的拉力大于向左摆动通过 A 点时悬线的拉力,选项 C 错误,D 正确.10.(2018黄冈高二检测)(多选)如图所示,下端封闭、上端开口、高 h=5 m 内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有质量 m=10 g,电荷量的绝对值|q|=0.2 C 的小球,整个装置以 v=5 m/s 的速度沿垂直于磁场方向进入磁感应强度 B=0.2 T,方向垂直纸面向内的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端管口飞出,g 取 10 m/s2.下列说法中正
10、确的是( BD )A.小球带负电B.小球在竖直方向做匀加速直线运动C.小球在玻璃管中的运动时间小于 1 sD.小球在玻璃管中的运动时间等于 1 s解析:由左手定则可知,小球带正电,选项 A 错误;玻璃管在水平方向做匀速运动,则竖直方向所受的洛伦兹力恒定,则竖直方向加速度不变,即小球在竖直方向做匀加速直线运动,选项 B正确;小球在竖直方向的加速度 a= = m/s2=10 m/s2,在管中运动的时间 t= = s=1 s,选项 C 错误,D 正确.11.如图所示,一根足够长的光滑绝缘杆 MN,与水平面夹角为 37,固定在竖直平面内,垂直5纸面向里的匀强磁场 B 充满杆所在的空间,杆与 B 垂直,质量为 m 的带电小环沿杆下滑到图中的 P 处时,对杆有垂直杆向下的压力作用,压力大小为 0.4mg,已知小环的带电荷量为 q,sin 37=0.6,cos 37=0.8.问:(1)小环带什么电?(2)小环滑到 P 处时的速度多大?解析:(1)小环重力在垂直杆方向上的分力:G 1=Gcos 37=0.8mg,根据题意,小环对杆的压力小于 0.8mg,所以,小环受到洛伦兹力的方向应斜向上,根据左手定则,小环带负电.(2)在垂直杆方向上,根据平衡条件 F+FN=G1又 F=qvB 可得 v= .答案:(1)负电 (2)
