物理选修人教新课标3.5 运动电荷在磁场中受到的力练习

1、(时间：60分钟)知识点一洛伦兹力的性质、大小计算及方向判定1关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是 ()A安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力B安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功C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D洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子速度解析洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的磁场力作用，而安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷(电流)的磁场力的合力，二者本质都是磁场力，故选项A错误洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功安培力是洛伦兹力的宏观表现，它虽然对引起电流的定向移动电荷不做功，但对通电导线是可以做功的，

2、二者虽本质相同，但效果不同，故不能说安培力就是洛伦兹力，选项B正确电荷运动方向与磁感线方向在同一直线上时，运动电荷也不受洛伦兹力作用，而该处磁感应强度不为零，所以选项C错误洛伦兹力不改变带电粒子的速度大小，但能改变速度的方向，所以选项D错误答案B图34152.如图3415所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子，初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A沿路径a运动B沿路径b运动C沿路径c运动D沿路径d运动解析由安培定则，电流在下方产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上，则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D项必错；由于洛

3、伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B项正确，A项错误答案B3带电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是 ()A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把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，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能不变解析因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时FqvB，当粒子速度与磁场平行时F0.再者由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错因

4、为q改为q且速度反向时所形成的电流方向与原q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力的方向不变，再由FqvB知洛伦兹力的大小不变，所以B选项正确因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错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，所以D选项正确答案BD4来自宇宙的带有正、负电荷的粒子流，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些粒子在进入地球周围的空间时，下列说法正确的为()A正离子将相对于预定地点向东偏转B负离子将相对于预定地点向东偏转C正离子将相对于预定地点向西偏转D负离子将相对于预定地点向西偏转解析离子射向地球的情况如下图所示，

5、根据左手定则正离子将向东偏转，负离子将向西偏转，故选A、D.答案AD5在图3416中虚线所围的区域内，同时存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场已知从左方水平射入的电子，穿过这一区域未发生偏转，不计该电子重力，则这个区域内E和B的方向可能是()图3416AE和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同BE和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反CE竖直向上，B垂直纸面向外DE竖直向上，B垂直纸面向里解析如果E竖直向上，B垂直纸面向外，电子沿图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，故选项C正确；同理选项D错误；如果E、B都沿水平方向，且与电

6、子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E反方向的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，故选项A正确；如果E、B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，电场力与E反向，即与速度同方向，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，故选项B正确答案 ABC图34176如图3417所示为一阴极射线管，左侧不断有电子射入当在管的正下方放置一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下弯曲，则 ()A导线中的电流从A到BB导线中的电流从B到A C若要使电子束的径迹向上弯曲，可以通过改变AB中的电流方向来实现D电子束的径迹与AB中的电流方向无关解析电子在通电直导线产生的磁场中运动时，无论直导线

7、中的电流方向如何，电子的运动速度都是和磁感应强度的方向垂直的根据左手定则，由于是负电荷，四指应指向左方；根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里；根据安培定则，导线中的电流方向从B到A.如果导线中的电流方向反向，则其产生的磁场方向也反向，电子的偏转方向也相反，故选项B、C正确答案 BC知识点二带电粒子的圆周运动问题7. 如图3418所示，长方形abcd长ad0.6 m，宽ab0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B0.25 T一群不计重力、质量为m3×107 kg、电荷量为q2×10

8、3 C的带电粒子以速度v5×102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域()图3418A. 从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B. 从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C. 从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边D. 从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边解析带电粒子进入磁场只受到洛伦兹力的作用，做匀速圆周运动，在磁场中的轨迹是圆周的一部分，且轨道半径大小为Rm0.3 m，又知道aOab0.3 m，正好等于粒子做圆周运动的半径，而粒子带正电，洛伦兹力向上，所以只有D是正确的，其余都错误答案D图34198一磁场宽度为L，磁感应强度为B，如图3419

9、 所示一电荷质量为m、带电荷量为q，不计重力，以一速度(方向如图)射入磁场若不使其从右边界飞出，则电荷速度的最大值应为多大？解析若要粒子不从右边界飞出，当达到最大速度时的运动轨迹如图，由几何知识可求得半径r，即rr cosL，所以r.又因为Bqv，所以v.答案知识点三多场力作用下带电体的运动9设在地面上方的真空室内存在匀强电场和匀强磁场已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E4.0 V/m，磁感应强度的大小B0.15 T今有一个带负电的质点以v20 m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向(角度可用反三角函数表

10、示)解析根据带电质点做匀速直线运动的条件，得知此带电质点所受的重力、电场力和洛伦兹力的合力必定为零由此推知此三个力在同一竖直平面内，如右图所示，质点的速度垂直纸面向外由合力为零的条件，可得： mgq求得带电质点的电量与质量之比代入数据得：1.96 C/kg.因质点带负电，电场方向与电场力方向相反，因而磁场方向也与电场力方向相反设磁场方向与重力方向之间夹角为，则有：qEsin qvBcos 解得tan vB/E20×0.15/4.0，arctan 0.75.即磁场是沿着与重力方向夹角arctan 0.75，且斜向下方的一切方向答案见解析10如图3420所示，一带电荷量为2.0×109 C，质量为1.8×1016 kg的粒子，在直线上一点O沿与直线成30°方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，经过1.5×106 s后到达直线上另一点P，求：图3420(1)粒子做圆周运动的周期(2)磁感应强度B的大小(3)若OP之间的距离为0.1 m，则粒子的运动速度多大？解析粒子进入磁场后，受洛伦兹力的作用，重力很小可忽略，将做匀速圆周运动，其轨迹如右图所示由几何关系可知OP弦的圆心夹角60°.粒子从O点出发经历大圆弧到达P点的时间已知，则可求粒子运动周期由周期公式可求磁感应强度B，已知OP的长度可求半径R，进而求粒子运动速度(1)作