6.2磁场对运动电荷的作用 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
6.2磁场对运动电荷的作用
课时练（解析版）
1．如图所示，从同一粒子源O发出的粒子以相同的速度垂直射入某磁场中，结果分成了a、
b、c三束，下列说法正确的是（　　）
A．a粒子带正电
B．b粒子带正电
C．c粒子带正电
D．以上说法均不正确
2．水平导线中有电流通过，导线正下方电子的初速度方向与电流的方向相同，均平行于纸面水平向左。下列四幅图是描述电子运动轨迹的示意图，正确的是（　　）
A．B．C．
D．
3．关于静电力与洛伦兹力，以下说法正确的是（　　）
A．静电场中的电荷一定会受到静电力的作用，磁场中的运动电荷一定会受到洛伦兹力作用
B．静电力一定会对电场中的运动电荷做功，而洛伦兹力对磁场中的运动电荷则一定不做功
C．静电力方向与电场线方向平行，洛伦兹力方向与磁感线方向平行
D．静电力和洛伦兹力的大小均与电荷量大小成正比
4．如图所示物体带正电，与斜面的动摩擦因数为，斜面足够长且所在空间均有图示方向的匀强磁场。现给物体一个沿斜面向，上的初速度，使物体沿斜面向上运动。下列说法正确的是（　　）
A．物体不可能停在斜面上
B．物体向上运动时加速度越来越小，最后停在斜面上
C．物体在斜面上运动的过程中，加速度将一直增大
D．物体可能匀速向上运动
5．如图所示，一带负电的粒子垂直磁场方向射入匀强磁场，此时该粒子所受的洛伦兹力方向是（　　）
A．向上
B．向下
C．向里
D．向外
6．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将
（　　）
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
7．如图所示，M、N为两根垂直纸面的平行长直导线，O为M、N连线中点，一电子沿过O点垂直纸面的直线向外射出，当两导线同时通有如图方向电流时，该电子将（　　）
A．向上偏转上
B．向下偏转
C．向左偏转
D．向右偏转
8．极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的。如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小。此运动形成的主要原因是（　　）
A．太阳辐射对粒子产生了驱动力的作用效果
B．粒子的带电荷量减小
C．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小
D．南北两极附近的磁感应强度较强
9．带电粒子M经小孔垂直进入匀强磁场，运动的轨迹如图中虚线所示。在磁场中静止着不带电的粒子N。粒子M与粒子N碰后粘在一起在磁场中继续运动，碰撞时间极短，不考虑粒子M和粒子N的重力。相比碰撞之前，下列说法正确的是（　
　）
A．碰后粒子做圆周运动的半径不变
B．碰后粒子做圆周运动的周期减小
C．碰后粒子做圆周运动的动量减小
D．碰后粒子做圆周运动的动能不变
10．两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，电荷量之比为2∶1，则两带电粒子受洛伦兹力之比为（　　）\
A．2∶1
B．1∶1
C．1∶2
D．1∶4
11．如图所示，下端封闭、上端开口、高为h、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有质量为m、电荷量的绝对值为q的小球，整个装置以速度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。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，重力加速度大小为g。有关此过程的下列说法中正确的是（　　）
A．小球带负电
B．洛伦兹力对小球做正功
C．玻璃管对小球做的功和冲量大小分别为0和qBh
D．小球机械能的增加量为qvBh
12．如图所示，一内壁光滑的玻璃管竖直放置，上端开口，下端封闭，管底有一带电小球，整个装置在垂直纸面向里且足够大的匀强磁场中水平向右匀速运动，经过一段时间，小球从上端开口处飞出，若整个过程中小球所带电量不变，则小球从开始至离开管口前的过程，下列说法中正确的是（　　）
A．小球所受洛伦兹力方向竖直向上
B．小球运动的轨迹为抛物线
C．洛伦兹力对小球做正功
D．运动过程中小球的机械能守恒
13．关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是（　　）
A．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同
B．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动
C．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直
D．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同
14．如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用一水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速运动阶段（　　）
A．甲、乙两物块间的摩擦力保持不变
B．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
C．甲、乙两物块间的弹力不断增大
D．乙物块与地面之间的摩擦力不断减少
15．如图所示，长直导线a垂直于纸面放置，通入垂直于纸面向里的恒定电流，一个带正电的粒子b正沿连线向右运动，此时带电粒子受到的洛伦兹力的方向是（　　）
A．垂直连线竖直向上
B．垂直连线竖直向下
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
16．如图所示为阴极射线管的截面图，高速运动的电子从O点水平向右射出。若电子在外磁场作用下的径迹向右下偏转，则磁场的方向可能为（　　）
A．水平向右
B．竖直向下
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
17．如图所示，一个带正电的电荷量为q、质量为m的小带电体处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。为了使小带电体对水平绝缘面正好无压力，应该使
A．B的数值增大
B．B的数值减小
C．带电体以速度向右移动
D．带电体以速度向左移动
18．如图所示，下列运动电荷或通电直导线受到的磁场力的方向，正确的是（　　）
A．B．C．D．
19．一水平放置、螺距较大、弹性较好的通电螺线管，其产生的磁场截面分布如图所示，ab为用绝缘细线悬挂的位于螺线管的正上方的通电直导线，其电流方向由a到b（电流很小，不影响螺线管磁场）。下列说法正确的是（　　）
A．P、Q两点的磁感应强度相同
B．直导线ab通电后，a端垂直纸面向内转动
C．断开螺线管中的电流后，螺线管的长度变长
D．将不计重力的质子沿螺线管中轴线射入，质子做匀速直线运动
20．关于洛伦兹力下列说法正确的是（
）
A．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷受到的洛伦兹力方向与所处位置处的磁场方向一定垂直
C．洛伦兹力公式适用一切方向运动的带电粒子
D．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
参考答案
1．A
【详解】
根据左手定则可知，a粒子带正电，b粒子不带电，c粒子带负电。
故选A。
2．A
【详解】
由安培定则可知，在直导线的下方的磁场的方向为垂直纸面向外，根据左手定则可以得知电子受到的力向下，电子向下偏转；通电直导线电流产生的磁场是以直导线为中心向四周发散的，离导线越远，电流产生的磁场的磁感应强度越小，由半径公式
可知，电子的运动的轨迹半径越来越大，故选A。
3．D
【详解】
A．电荷只要在电场中就会受到静电力作用，运动电荷在磁场中，与磁场方向平行，不会受到洛伦兹力的作用，故A错误；
B．当电场力与电荷的速度方向相垂直时，则电场力对在其电场中的电荷不会做功，而洛伦兹力对磁场中的电荷不会做功，故B错误；
C．电场力与电场线某点切线方向平行，洛伦兹力与磁场线相互垂直，故C错误；
D．根据静电力，洛伦兹力F=qvB可知，静电力和洛伦兹力的大小均与电荷量大小成正比，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
物体沿斜面向上运动，所以垂直于斜面方向
沿着斜面方向
物体向上减速，速度减小，洛伦兹力减小，则N增大，所以加速度变大。故物体沿斜面向上做加速度增大的减速运动。速度减为零后，由于，所以物体将沿斜面向下加速，此时
物体向下加速，速度增大，洛伦兹力增大，则N增大，故加速度减小。所以物体将沿斜面向下做加速度减小的加速运动，最后匀速。
故选A。
5．B
【详解】
由左手定则可知，带负电的粒子受洛伦兹力方向向下。
故选B。
6．C
【详解】
导线中的电流在阴极射线管处产生的磁场方向为垂直纸面向外，则根据左手定则，阴极射线将向下偏转。
故选C。
7．D
【详解】
根据右手螺旋定则可知，M、N两导线在O点形成的磁场方向都是向上的，故O点处合磁场方向向上，电子沿过O点垂直纸面的直线向外射出时，由左手定则可知，电子受洛仑兹力向右。
故选D。
8．D
【详解】
A．粒子在运动过程中，由洛伦兹力提供向心力
解得
可知半径不断减小与太阳辐射对粒子产生了驱动力无关，A错误；
B．粒子在运动过程中，若电量减小，由洛伦兹力提供向心力，根据的半径公式
解得
可知，当电量减小时，半径是增大，B错误；
C．地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转；当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向，粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，C错误；
D．粒子在运动过程中，南北两极的磁感应强度较强，由洛伦兹力提供向心力，由
解得
可知，当磁感应强度增加时，半径是减小D正确。
故选D。
9．A
【详解】
AC．碰撞前后，两粒子动量守恒，有
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
故碰前碰后半径关系为
故A正确；C错误；
B．根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期，有
故碰前碰后周期关系为
故B错误；
D．碰撞后，粘在一起，机械能有损失，动能减小，故D错误。
故选A。
10．A
【详解】
根据f=qvB可知，v和B相同，电荷量之比为q1:q2=2∶1，则两带电粒子受洛伦兹力之比为
f1:f2=2∶1
故选A。
11．D
【详解】
A．小球从管口上端飞出，则小球在玻璃管中所受洛伦兹力方向竖直向上，由图示可知磁场垂直于纸面向里，小球沿水平方向向右运动，由左手定则可知，小球带正电，故A错误；
B．小球在竖直方向受洛伦兹力作用，由于洛伦兹力方向与水平速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，故B错误；
CD．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，由牛顿第二定律得
由匀变速运动的位移公式得
小球离开管口的速度
合速度
动能增量
重力势能的增量
联立解得
根据功能关系可知，玻璃管对小球做的功
而支持力做功为
小球水平方向的速度不变，则水平位移
联立则有
约去速度v，变形可得玻璃管对小球的冲量为
故C错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．整个装置水平向右匀速运动，小球从上端开口处飞出，由左手定则可知，洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直，洛仑兹力斜左上方，故A错误；
B．由牛顿第二定律得
小球的加速度不随时间变化，恒定不变，故小球竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，则小球运动轨迹是抛物线；故B正确；
C．洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直，对小球不做功，故C错误；
D．由于小球受到玻璃管的作用力对小球做功，故小球的机械能不守恒；故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
A．当带电粒子带负电时，在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，当带电粒子带正电时，受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，故A错误；
B．若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，则正电荷将从低电势处向高电势处运动，故B错误；
CD．根据左手定则，带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向一定与速度的方向垂直，故C正确，D错误。
故选C。
14．C
【详解】
先对整体受力分析列方程，则有
对甲物体单独受力分析则有
所以根据上述公式可知，加速运动，速度升高，加速度减小，甲乙之间的挤压力逐渐变大，与地面的摩擦力增加，甲乙之间的静摩擦力减小。
故选C。
15．C
【详解】
根据安培定则可知，直导线中的电流产生的磁场在b点的方向垂直连线竖直向下，根据左手定则可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向垂直纸面向里。
故选C。
16．C
【详解】
A．如果磁场水平向右，则电子运动方向与磁场平行，所以电子不受力，不偏转。A错误；
B．如果磁场竖直向下，则电子受到的洛伦兹力垂直纸面向外，B错误；
C．如果磁场垂直纸面向里，则电子受到的洛伦兹力竖直向下，所以轨迹向右下偏转，C正确；
D．如果磁场垂直纸面向外，则电子受到的洛伦兹力竖直向上，则轨迹向右上偏转，D错误。
故选C。
17．C
【详解】
小球能飘离平面的条件，竖直向上的洛伦兹力与重力平衡，根据左手定则可知，带电体向右运动，且满足
qvB=mg
得
故选项C正确，ABD错误。
故选C。
18．AD
【详解】
A．带正电的运动电荷垂直磁场水平向右运动，由左手定则可知洛伦兹力方向竖直向上，选项A正确；
B．带负电的运动电荷垂直磁场水平向右运动，由左手定则（注意左手四指指向左）可知洛伦兹力竖直向上，选项B错误；
C．通电直导线在磁场中受到的安培力由左手定则得方向水平向右，选项C错误；
D．通电直导线在磁场中受到的安培力由左手定则得方向垂直纸面向里，选项D正确。
故选AD。
19．BCD
【详解】
A．P、Q两点的磁感应强度的大小相等，方向不同，故A错误；
B．由左手定则可知a端受到的安培力垂直纸面向里，所以会垂直纸面向内转动，故B正确；
C．螺线管的每一圈线圈都相当于一个匝数为1的小螺线管，通电后具有自己的N、S极，由于每一圈线圈内的电流流向都相同，所以相邻的小螺线管都是相互吸引的，因此断开螺线管中的电流后，螺线管的长度将由于自身的弹力而变长，故C正确；
D．螺线管内的磁场是匀强磁场，且方向沿着螺线管的中轴线，所以沿着螺线管中轴线射入的质子，所受的洛仑兹力为零，将做匀速直线运动，故D正确。
故选BCD。
20．BD
【详解】
A．运动电荷在磁场中如果速度方向与磁场方向平行，运动电荷不受洛伦兹力，A错误；
B．运动电荷受到的洛伦兹力方向与所处位置处的磁场方向一定垂直，B正确；
C．洛伦兹力公式只适用于速度方向于磁场方向垂直的带电粒子，C错误；
D．洛伦兹力与速度方向垂直，所以对运动电荷一定不做功，D正确。
故选BD。