1.2磁场对运动电荷的作用力 学科素养提升练（word版含答案）

1.1磁场对运动电荷的作用力学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．质量为m、电荷量为+q的物块以初速度v0进入两水平平行绝缘木板a、b之间，木板足够长，处在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，两板间距略大于物块高度，物块与两板间的动摩擦因数均为μ。在运动过程中物块的电荷量不变，且经历变速运动后物块最终处于平衡状态。已知重力加速度为g，则从开始运动到最终处于平衡状态，物块克服摩擦力做的功可能为
A．0 B．mv02 C．mv02 D．
2．如图所示，空间内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，水平面上有一个质量为的绝缘长木板，其左端放置一个质量为的小滑块，滑块带的负电荷。已知滑块与木板间的动摩擦因数为，水平面光滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木板足够长，重力加速度为。在木板的左端作用一个水平向左的大小为6N的恒力F，下列说法正确的是（　　）
A．滑块一直做匀加速直线运动
B．当滑块恰好开始相对木板滑动时，滑块的速度为3m/s
C．木板的最终加速度为
D．滑块的最终速度为3m/s
3．下列说法一定正确的是（　　）
A．电场对静止电荷有作用力 B．磁场对静止电荷有作用力
C．电场对运动电荷有作用力 D．磁场对运动电荷有作用力
4．下列说法正确的是（　　）
A．由公式可知：电场中某点的场强与电荷所受电场力F成正比，与电荷所带电荷量q成反比
B．电源电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能的本领大小的物理量
C．一小段通电导线在某处不受磁场力，说明该处磁感应强度为零
D．因为洛伦兹力对运动电荷不做功，所以安培力对运动导体也不做功
5．来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场（如图所示）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况的判断，下列说法中正确的是（　　）
A．若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
B．若带电粒子带正电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向北偏转
C．若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向南偏转
D．若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向东偏转
6．如图所示，电流从A点分两路通过对称的、材料完全相同的半圆汇合于B点，现有一电子垂直纸面向圆心射入，关于电子的偏转方向，下列说法正确的是（　　）
A．电子向上偏转 B．电子向下偏转
C．电子向左偏转 D．不偏转
7．关于一些科学事实，下列说法中正确的是（　　）
A．洛仑兹提出了分子电流的假说
B．安培首先提出了磁场对运动电荷有力的作用
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应
D．库仑发现了电流产生的磁场及其方向的判定方法
8．如图是水平放置的电子射线管和马蹄形磁铁的示意图。、接电源两极后，电子射线由极向极射出，在荧光屏上会看到一条亮线，下列说法正确的是（　　）
A．P接电源的正极，射线向上偏转
B．P接电源的正极，射线向下偏转
C．P接电源的负极，射线向上偏转
D．P接电源的负极，射线向下偏转
9．如图，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为α和β（α<β），加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球a、b依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法不正确的是（　　）
A．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且aa>ab
B．a、b两球沿槽运动的最大速度为va和vb，则va>vb
C．a、b两球沿直槽运动的最大位移为sa和sb，则saD．a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb，则ta10．物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家贡献的说法正确的是（　　）
A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系
B．库仑在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律—库仑定律
C．奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，并提出了著名的洛伦兹力公式
D．安培不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场
11．如图所示，一带正电的物体固定在小车的底板上，其中底板绝缘，整个装置静止在水平地面上，在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场，如果保持小车不动，将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动。则下列说法正确的是（　　）
A．带电物体所受的洛伦兹力为零
B．带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上
C．小车对地面的压力变大
D．地面对小车的摩擦力方向向左
12．有关力和运动的关系的问题，下列说法正确的是（　　）
A．滑动摩擦力的方向可以跟运动方向成任意夹角，但一定与相对运动方向相反
B．物体因受力而运动，运动方向与受力方向一定相同
C．运动电荷不可能受到静电力的作用
D．运动电荷在磁场中一定受到洛伦慈力的作用
13．如图，某匀强磁场的方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场，不计粒了的重力。则粒子的运动轨迹（　　）
A．可能为圆弧a B．可能为直线b
C．可能为圆弧c D．沿a、b、c都有可能
14．关于电荷所受洛伦兹力和电场力，正确的说法是（　　）
A．电荷在电场中一定受电场力作用
B．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用
C．电荷所受电场力方向一定跟该处电场强度方向一致
D．电荷所受洛伦兹力方向一定跟该处磁场方向一致
15．真空中一长直细金属导线竖直放置，通以向上的恒定电流，一光滑绝缘管ab水平放置，管两端恰好落在一以导线为圆心的圆上，俯视图如图。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以初速度向b运动过程中，则下列说法正确的是（　　）
A．小球在ab位置中点时速度最大 B．洛伦兹力对小球先做正功再做负功
C．小球在ab位置中点受到的洛伦兹力为零 D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向始终向下
二、解答题
16．安培力是洛伦兹力的宏观表现，假设一横截面积为S，长度为L的固定的通电直导线，垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的带电量q，电荷定向移动的速率为v。请由安培力公式推导出洛伦兹力公式。
17．如图所示，一带电量大小为的小球，质量为 ，以初速度竖直向上射入水平方向的匀强磁场中，磁感应强度为 ，求：
（1）说出带电小球的电性；
（2）当小球运动到高水平面竖直高度为的 点时，球所受的磁场力大小．
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参考答案：
1．BC
【解析】
【详解】
由题意对物块受力分析，因不知道开始时物块所受洛伦兹力与重力谁大，故弹力方向大小均不能确定，应讨论：
A．由题意可知，由于物块经历变速运动后物块最终处于平衡状态，所以物块受到向上的洛伦兹力
则弹力一定不为0，摩擦力一定不为0，物块一定克服摩擦力做功，故A错误；
B．如果，则滑块受到向下的压力，在竖直方向满足
物块向右做减速运动，由动态分析知，当时
最终物块做匀速运动，此时满足
解得
对物块整个过程由动能定理得
解得
故B正确，D错误；
C．如果，则滑块受到向下的压力，在竖直方向满足
物块向右做减速运动，由知，洛伦兹力减小，弹力增大，摩擦力增大，最终速度减为零，由动能定理得
解得
故C正确。
故选BC。
2．BC
【解析】
【分析】
【详解】
B．恒力作用在木板上叶，滑块与木板组成的整体加速度
整体速度增大时，滑块受到向上的洛伦兹力，滑块对木板的压力减小，最大静摩擦力减小，当木板对滑块的静摩擦力等于最大静摩擦力时，滑块恰好开始相对木板滑动，设此时滑块的速度为，木板对滑块的支持力为N，则有
，
解得
所以B正确；
ACD．滑块继续加速，滑块对木板的压力继续减小，滑动摩擦力减小，木板的加速度增大，滑块的加速度减小，当滑块受到的洛伦兹力等于重力时，滑块做匀速运动，设此时滑块的速度为，则有
解得
滑块对木板的压力为零，木板做匀加速直线运动，加速度
所以AD错误； C正确；
故选BC。
3．AC
【解析】
【详解】
AC．根据
F=qE
可知，电场对静止的电荷和运动的电荷都能施加力的作用，故AC正确；
BD．根据洛伦兹力的公式
f=qvB
可知磁场对运动电荷不一定有作用力，如果电荷的运动方向与磁场的方向平行，也不会受到磁场力；而磁场对静止的电荷不能施加力的作用，故BD错误。
故选AC。
4．B
【解析】
【详解】
A．电场中某点的场强由电场本身决定，与电荷所受电场力F和电荷所带电荷量q均无关，故A错误；
B．电源电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能的本领大小的物理量，故B正确；
C．一小段通电导线在某处不受磁场力，有可能是导线平行于磁感线放置，而该处磁感应强度不一定为零，故C错误；
D．洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，而安培力并不是始终与导体运动方向垂直，所以安培力可以对运动导体做功，故D错误。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
赤道平面的磁场方向平行于地面，由地理南极指向地理北极，带正电的粒子沿地球赤道平面射向地心，由左手定则可知，其将受到地磁场的作用向东偏转，负粒子则向西偏转，故选A。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据安培定则，上半圆在圆心产生的磁场方向垂直纸面向里，下半圆电流在圆心产生的磁场方向垂直直面向外，根据叠加原理可知，圆心处的磁感应强度为零，故电子不受洛伦兹力作用，不偏转，选项D正确，ABC错误。
故选D。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．洛仑兹首先提出了磁场对运动电荷有力的作用，A错误；
B．安培发现了电流产生的磁场的方向的判定方法，即右手定则，B错误；
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应，C正确；
D．库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律，即库仑定律，D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
AB．电子射线由极向极射出，是阴极，所以射线管的阴极接直流高压电源的负极，故AB错误；
CD．电子在阴极管中的运动方向是到，电子带负电，产生的电流方向是到，根据左手定则，四指指向，手掌对向极，此时大拇指指向下面，轨迹向下偏转，故C错误，D正确。
故选D。
9．ACD
【解析】
【详解】
A．两小球受到的洛伦兹力都与斜面垂直向上，沿斜面方向的合力为重力的分力，则其加速度为
aa=gsinα
ab=gsinβ
可见aaB．当加速到洛伦兹力与重力沿垂直斜面向下分力相等时，小球脱离斜面则
mgcosβ=Bqv
所以
由于（α<β）所以va>vb，故B正确，不符合题意；
C．又v2=2gsinαsa求得
同理得
因α<β，则sa>sb，故C错误，符合题意；
D．又由v=gsinβta得
同理得
则ta>tb，故D错误，符合题意。
故选ACD。
10．B
【解析】
【详解】
A．奥斯特发现电流周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系，故A错误；
B．库仑在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律—库仑定律，故B正确；
C．洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，并提出了著名的洛伦兹力公式，故C错误；
D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场，故D错误。
故选B。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．受洛伦兹力的带电物体的速度不是相对地面而言，而是相对磁场。题中匀强磁场向左匀速运动相当于小车水平向右匀速运动，由左手定则可知，带电物体所受的洛伦兹力方向竖直向上，故B正确，A错误；
D．由于小车水平方向不受力，所以摩擦力为零，故D错误；
C．对小车及带电物体整体分析可知，地面对小车的支持力变小，由牛顿第三定律可知小车对地面的压力变小，故C错误。
故选B。
12．A
【解析】
【详解】
A．滑动摩擦力的方向可以和运动方向成任意夹角，但一定是和物体接触面间“相对运动”的方向相反，A正确；
B．力是改变物体运动状态的原因，物体运动的方向和受力方向可以相同，可以相反，可以垂直，也可以是其他关系，B错误；
C．电荷在电场中一定受到电场力的作用，C错误；
D．当运动电荷的方向与磁场的方向平行时，不受洛伦兹力的作用，D错误。
故选D。
13．A
【解析】
【详解】
根据左手定则可知，带正电的粒子沿图中所示方向垂直射入磁场时，受力方向向左，所以粒子向左偏转，则粒子的运动轨迹可能为圆弧a，故A正确，BCD错误。
故选A。
14．A
【解析】
【详解】
AB．电荷在电场中一定受到电场力作用，在磁场中，如果电荷速度与磁场方向平行，则电荷不受洛仑兹力作用，故A正确，B错误；
C．正电荷所受电场力方向与场强方向相同，负电荷所受电场力方向与场强方向相反，故C错误；
D．电荷在磁场中的运动方向和磁场方向不在同一直线上时，电荷受洛伦兹力作用，根据左手定则可知，洛伦兹力方向和磁场垂直，故D错误。
故选A。
15．C
【解析】
【详解】
因为洛伦兹力和支持力与运动方向垂直，又不计摩擦力，所以合外力不做功，小球速率不变。结合右手螺旋定则可知，当运动到ab中点，磁感线与速度平行，洛伦兹力为零 ，从a到中点洛伦兹力方向向下，中点到b洛伦兹力方向向上。
故选C。
16．f洛=qvB
【解析】
【分析】
【详解】
通电导线受到的安培力为
F安=BIL
电流的微观表达式
I=nqvS
得
F安= BLnqvS
L长的导线内电荷的数目
N=nLS
安培力为导线内N个电荷受的洛伦兹力的合力，因此
得
f洛=qvB
17．（1）正电；（2）
【解析】
【详解】
试题分析：（1）由左手定则根据磁场方向和运动偏转方向可知小球带正电
到，由动能定理得：，解得点速度为： ，由洛伦兹力公式，得：．
考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、洛仑兹力
【名师点睛】此题要求同学们会用左手定则判定受力方向，注意四指指正电荷运动的方向；能根据洛伦兹力充当向心力列式求解．
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