1.2磁场对运动电荷的作用力 分层作业(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力 分层作业(Word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 293.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-07 09:48:27 | ||
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文档简介
课时2磁场对运动电荷的作用力分层作业巩固提升第一章安培力和洛伦兹力2021_2022学年高一物理选择性必修第二册（人教版2019）
一、单选题，共10小题
1．一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道( )
A．运动速度v和磁感应强度B
B．磁感应强度B和运动周期T
C．轨迹半径R和运动速度v
D．轨迹半径R和磁感应强度B
2．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），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物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速运动阶段（ ）
A．a对b的压力不变 B．a对b的压力变大
C．a、b物块间的摩擦力变大 D．a、b物块间的摩擦力不变
3．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是（ ）
A．两小球第一次到达轨道最低点时的速度
B．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力
C．小球第一次到达M的时间大于到达N的时间
D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能到达轨道的另一端
5．我们通常用阴极射线管来研究磁场、电场对运动电荷的作用，如图所示为阴极射线管的示意图.玻璃管已抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下，由阴极沿轴方向飞向阳极，电子掠射过荧光屏，屏上亮线显示出电子的径迹.要使电子的径迹向轴正方向偏转，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一电场，电场方向沿轴正方向
B．加一电场，电场方向沿轴负方向
C．加一磁场，磁场方向沿轴正方向
D．加一磁场，磁场方向沿轴负方向
6．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流（宇宙射线）在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点A，则这些电子在进入地球周围的空间时将（）
A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于A点向东偏转
C．相对于A点向西偏转 D．相对于A点向北偏转
7．截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况（ ）
A．在表面聚集正电荷，而表面聚集负电荷
B．在表面聚集正电荷，而表面聚集负电荷
C．开始通电时，电子做定向移动并向偏转
D．、表面电势不同，表面电势较高
8．图中a、b、c为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等腰三角形的三个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示，一带正电的粒子从底边中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
9．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，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用平行于斜面的力F拉乙物块，使甲、乙一起无相对滑动沿斜面向上作匀加速运动的阶段中
A．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
B．甲、乙两物块间的摩擦力保持不变
C．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小
D．乙物块与斜面之间的摩擦力不断增大
10．如图所示，a、b、c、d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于圆弧上相互垂直的两条直径的四个端点上，导线中通有大小相同的电流，方向见图。一带负电的粒子从圆心 O 沿垂直于纸面的方向向里运动，它 所受洛伦兹力的方向是
A．从 O 指向 a
B．从 O 指向 b
C．从 O 指向 c
D．从 O 指向 d
二、多选题，共4小题
11．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线均通有大小相等、方向向上的电流；已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离；一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力先减小后增大
D．小球对桌面的压力一直在增大
12．如图所示，质量为的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度开始运动．已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场，则以下关于小物块的受力及运动的分析中，正确的是（ ）
A．若物块带正电，可能受两个力，做匀速直线运动
B．若物块带负电，可能受两个力，做匀速直线运动
C．若物块带正电，一定受四个力，做减速直线运动
D．若物块带负电，一定受四个力，做减速直线运动
13．狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布（如图甲所示），距离它r处的磁感应强度大小为（k为常数），其磁场分布与负点电荷Q的电场（如图乙所示）分布相似。现假设磁单极子S和负点电荷Q均固定，有带电小球分别在S极和Q附近做匀速圆周运动，则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是 （ ）
A．若小球带正电，其运动轨迹平面可在S的正上方，如图甲所示
B．若小球带正电，其运动轨迹平面可在Q的正下方，如图乙所示
C．若小球带负电，其运动轨迹平面可在S的正上方，如图甲所示
D．若小球带负电，其运动轨迹平面可在Q的正下方，如图乙所示
14．如图所示，一质量为m、电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的（ ）
A．②③ B．①③
C．②④ D．①④
三、填空题，共4小题
15．如图所示，电子射线管，放在蹄形磁铁的N、S两极间，当射线管的A端接在直流高压电源的________填（“正”、“负”）极时，可观察到荧光屏上的电子束运动径迹是：靠近B端的部分向_______（填“上”、“下”）偏转．
16．磁场对运动电荷的作用力称为________，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时磁场对电荷的作用力最大，其大小为________，当电荷的运动方向与磁场方向平行时，磁场对电荷的作用力等于________．
17．阴极射线管的上方有一根固定的导线AB ，如图所示，当导线中通一如图所示的电流时，阴极射线管的电子流将向__________偏转．（填“下”或“上”）
18．从1405—1433年，出生于云南的航海家郑和先后7次下西洋．在一望无际的茫茫大海中，利用指南针导航．指南针指南的一端是________极(选填“N”或“S”)；洛仑兹力是磁场对________电荷的作用；如图所示是一带正电的粒子在磁场中的运动情况，粒子所受洛仑兹力的方向向_________．
四、解答题，共4小题
19．试判断如下所示的各图中带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的电性.
20．如图所示，在真空室中平面直角坐标系的y轴竖直向上，x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称，PQ间的距离d=30cm。坐标系所在空间存在一个垂直于xOy平面的圆形有界匀强磁场，一带电粒子在xOy平面内，从P点与x轴成30°的夹角射出，该粒子将做匀速直线运动，已知带电粒子以速度v=2.0m/s射出，质量m=1.0×10-27kg，所带电荷量q=1.0×10-19C，使带电粒子通过Q点，且其运动轨迹关于y轴对称。已知磁场的磁感应强度大小为B=2.0×10-7T。(不计带电粒子重力)求：
（1）油滴在磁场中运动的时间t；
（2）圆形磁场区域的最小面积S。
21．如图所示，足够长的竖直绝缘杆上套有一带正电小环，整个装置处在水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场内，小环由静止开始下滑，经过时间t后速度达到最大值．已知小环质量为m、电荷量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，小环与杆之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．求：
（1）小环下滑的最大加速度的大小和最大速度的大小；
（2）小环下滑时间t内受到的平均摩擦力的大小．（用动量定理求解）
22．如图所示，质量为m =1kg、电荷量为q=5×10-2C的带正电的小滑块，从半径为R= 0.4m的固定圆弧轨道上由静止自A端滑下，轨道光滑且绝缘．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E=100V/m，方向水平向右，B=1T，方向垂直纸面向里，g=10m/s2．求：
(1)滑块到达C点时的速度；
(2)在C点时滑块所受洛伦兹力；
(3)在C点滑块对轨道的压力．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
带电粒子在磁场力的作用下做圆周运动洛伦兹力做为向心力，根据向心力的公式来分析比荷；
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：，
解得：，，由此可知，求比荷需要知道粒子的线速度、磁感应强度、轨道半径，或磁感应强度、周期，故ACD错误，B正确．
【点睛】
根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径周期公式可以快速的作出判断，所以掌握住结论有利于提高解题的速度．
2．B
【解析】
AB．对a受力分析，受到重力、支持力、摩擦力以及洛伦兹力，其中支持力等于重力加洛伦兹力，即
由于加速，所以洛伦兹力变大，故支持力变大，由牛顿第三定律知，a对b的压力变大。A错误，B正确；
CD．将a、b当成一个整体受力分析，得到
其中
所以整体的加速度在减小。
而对于a，a和b间的摩擦力为静摩擦力，则
加速度在减小，所以a、b物块间的摩擦力减小。C错误，D错误。
故选B。
3．C
【解析】
高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，可知电子先向下偏转，后向上偏转，根据左手定则可知，磁场的方向开始时垂直纸面向里，方向为正，且逐渐减弱，后来电子又向上偏,磁场方向垂直纸面向外，方向为负，且逐渐增强，故C正确。
故选C。
4．D
【解析】
AC．小球在磁场中到达轨道最低点的过程中只有重力做功，
在电场中到达轨道最低点的过程中，重力做正功,电场力做负功，根据动能定理得
得
所以
设两轨道左端最高点分别为X、Y，因为，所以该过程所用时间
故AC错误；
BD．根据能量守恒定律知，在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能到达轨道的另一端，两小球第一次到达最低点时，在M点
在N点
不难看出
由牛顿第三定律可知
故B错误，D正确。
故选D。
5．D
【解析】
电子由阴极沿轴方向射出，要使电子的径迹向轴正方向偏转，则应使电子受到向上的力.若加一电场，由于电子带负电，所受电场力与电场方向相反，因此电场方向应沿轴负方向；若加一磁场，根据左手定则可知，所加磁场应沿轴的负方向（注意电子带负电，四指应指向电子运动的反方向）。故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
电子流的方向从上而下射向地球表面,地磁场方向在赤道的上空从南指向北,根据左手定则,洛伦兹力的方向向西,所以电子向西偏转，故C正确。
故选C。
7．A
【解析】
金属导线中，能自由移动的为电子，由图中电流方向根据左手定则可知，电子向上偏转，所以a表面聚集负电荷，b表面聚集正电荷，故A正确。
故选A。
8．B
【解析】
根据右手螺旋定则，电流a在底边中心O点产生的磁场平行于bc向左，电流b在底边中心O点产生的磁场垂直bc边向下，电流c在底边中心O点产生的磁场垂直bc边向上；由于O点到电流b和电流c的距离相等，电流b和电流c的磁场在O点相互抵消，所以底边中心O点的合磁场方向向左。一带正电的粒子从底边中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，由左手定则可判定粒子受洛伦兹力的方向向下。
A.它受洛伦兹力的方向向上，与分析不一致，故A错误；
B.它受洛伦兹力的方向向下，与分析相一致，故B正确；
C.它受洛伦兹力的方向向左，与分析不一致，故C错误；
D.它受洛伦兹力的方向向右，与分析不一致，故D错误。
故选B.
9．B
【解析】
ABC.甲、乙一起无相对滑动沿斜面向上作匀加速运动，甲乙之间的摩擦力为静摩擦力，其大小满足
由于加速度，质量和斜面倾角都不变，故甲乙之间的摩擦力不变，A错误，B正确，C错误；
D.甲受到垂直斜面向上的洛伦兹力，故乙和斜面间的压力不断变小，由可知，乙受到斜面的滑动摩擦力不断减小，故D错误；
故选B。
10．C
【解析】
根据题意，由右手螺旋定则，则有b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场方向都向左，正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下；
A. 从 O 指向 a，与结论不相符，选项A错误；
B. 从 O 指向 b，与结论不相符，选项B错误；
C. 从 O 指向 c，与结论相符，选项C正确；
D. 从 O 指向 d，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
11．BD
【解析】
根据右手螺旋定则及磁场的叠加可知a点处的磁场方向垂直于MN向里，b点处的磁场方向垂直于MN向外；从a点到O点，磁场大小减小，过O点后反向增大；根据左手定则可知，开始时带正电的小球受到的洛仑兹力方向向上，过O点后洛仑兹力的方向向下；由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故AC错误，BD正确．
12．AD
【解析】
AC.小物块带正电，则受到的洛伦兹力竖直向上，如果洛伦兹力小于重力，则小物块还会受到支持力和摩擦力，做变减速运动，如果洛伦兹力恰好等于重力，则小物块只受这两个力而做匀速直线运动，故A符合题意，C不符合题意；
BD.若小物块带负电，洛伦兹力竖直向下，小物块受四个力作用而做减速运动，故B不符合题意，D符合题意．
13．ABC
【解析】
AC.要使小球能做匀速圆周运动，则洛仑兹力与重力的合力应能充当向心力；在甲图中，若小球为正电荷且逆时针转动（由上向下看），由左手定则知其受洛仑兹力斜向上，与重力的合力可以指向圆心，其运动轨迹平面可在S的正上方；若小球为负电荷，但顺时针转动，同理可知，合力也可以充当向心力，其运动轨迹平面可在S的正上方，故AC正确；
BD. Q带负电，若小球带正电，则正电荷在图示位置各点受到的电场力指向Q，电场力与重力的合力可能充当向心力，其运动轨迹平面可在Q的正下方；但若小球带负电，小球受电场力逆着电场线，其与重力的合力不能提供向心力，其运动轨迹平面不可能在Q的正下方，小球不会做匀速圆周运动，故B正确，D错误。
故选ABC。
14．BD
【解析】
试题分析：若在运动时，洛伦兹力恰好等于重力即Bvq=mg，此刻没有支持力，即也没有摩擦力，所以物体匀速直线运动，1图像有可能，所以排除AC．若速度较大，导致支持力向上，则摩擦力阻碍物体运动，导致速度变小，最终物体应该做匀速直线运动，所以4有可能．若洛伦兹力小于重力，则摩擦力使得速度越来越小，直到停止，3也有可能，答案为BD
考点：受力分析
点评：本题考查了结合洛伦兹力的受力分析（动态分析），根据不同情况，判断摩擦力，最终是否能够匀速直线运动
15． 负； 下；
【解析】
电子是从阴极射线管的阴极A出发经狭缝打在荧光屏上，阴极A端应接直流高压电源的负极．
电子从A向B运动，磁铁在阴极射线管处磁场向里，据左手定则可得，电子将向下偏转，即靠近B端的部分向下偏．
【点睛】
左手定则：伸开左手，使大所指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过掌心，四指所指为正电荷的运动方向，则拇指所指方向为电荷所受洛伦兹力的方向．（对负电荷而言，四指所指方向为其运动的反方向）
16． 洛伦兹力 qvB 0
【解析】
洛仑兹力是磁场对运动电荷的作用力，磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力；
洛伦兹力的大小的计算公式：F=qvBsinθ，其中θ是 B与v的夹角．若磁场对运动电荷的作用力大小为f=qvB，则电荷的运动方向与磁场方向应垂直．
当电荷的速度方向与磁场方向互相平行时，洛伦兹力大小等于0．
【点睛】
该题考查洛伦兹力的定义与洛伦兹力的大小的计算公式，要牢记洛伦兹力的计算公式的意义．
洛伦兹力的方向根据左手定则，洛伦兹力的大小的计算公式F=qvBsinθ，其中θ是B与v的夹角．
17．下
【解析】
根据安培定则判断可知：通电导线在阴极射线管处产生的磁场方向垂直纸面向里，电子带负电，向右运动，由左手定则判断得知电子流所受的洛伦兹力方向向下，所以阴极射线向下偏转．
【点睛】本题关键要掌握两大定则：安培定则和左手定则，要明确两个问题：一是什么条件用什么定则，二是怎样用定则．
18． S 运动 右
【解析】
由于地球的周围存在地磁场，指南针指南的一端是S极，洛伦兹力是运动电荷在磁场中所受到的力，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是在纸面向右．
19．见解析所示
【解析】
由左手定则判定，甲图中带电粒子的受力方向向上；乙图中带电粒子的受力方向垂直纸面向外；丙图中带电粒子带负电；丁图中带电粒子的受力方向垂直纸面向外。
20．（1）；（2）
【解析】
（1）设其做匀速圆周运动的半径为R，运动周期为T，油滴在磁场中的运动时间为t，根据牛顿第二定律：
得：
周期：
设带电粒子从M点进入磁场，从N点射出磁场，由于粒子的运动轨迹关于y轴对称，如图所示：
根据几何关系可知=60°，所以，带电油滴在磁场中运动的时间：
；
（2）连接MN，当MN为圆形磁场的半径时，圆形磁场面积最小，如图所示：
根据几何关系圆形磁场的半径为：
其面积：
21．（1）g-； （2）mg-
【解析】
（1）相互间的弹力为
FN=qE+qvB
根据小环竖直方向的受力情况，由牛顿第二定律得
mg-μFN=ma
即
mg-μ（qE+qvB）=ma
当v=0时，即刚下滑时，小环运动的加速度最大，解得
am=g-
当a=0时，下滑速度达最大值
vm=
（2）对小环，根据动量定理有
（mg-）t=mvm-0
解得
=mg-
22．(1)2m/s(2)0.1N(3)20.1N
【解析】
(1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得
代入数据解得：
(2)根据洛伦兹力大小公式
f=qvCB=5×10-2×2×1=0.1N
(3)在C点，受到四个力作用，如图所示，
由牛顿第二定律与圆周运动知识得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题，共10小题
1．一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道( )
A．运动速度v和磁感应强度B
B．磁感应强度B和运动周期T
C．轨迹半径R和运动速度v
D．轨迹半径R和磁感应强度B
2．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），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物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速运动阶段（ ）
A．a对b的压力不变 B．a对b的压力变大
C．a、b物块间的摩擦力变大 D．a、b物块间的摩擦力不变
3．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是（ ）
A．两小球第一次到达轨道最低点时的速度
B．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力
C．小球第一次到达M的时间大于到达N的时间
D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能到达轨道的另一端
5．我们通常用阴极射线管来研究磁场、电场对运动电荷的作用，如图所示为阴极射线管的示意图.玻璃管已抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下，由阴极沿轴方向飞向阳极，电子掠射过荧光屏，屏上亮线显示出电子的径迹.要使电子的径迹向轴正方向偏转，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一电场，电场方向沿轴正方向
B．加一电场，电场方向沿轴负方向
C．加一磁场，磁场方向沿轴正方向
D．加一磁场，磁场方向沿轴负方向
6．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流（宇宙射线）在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用如图所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点A，则这些电子在进入地球周围的空间时将（）
A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于A点向东偏转
C．相对于A点向西偏转 D．相对于A点向北偏转
7．截面为矩形的载流金属导线置于磁场中，如图所示，将出现下列哪种情况（ ）
A．在表面聚集正电荷，而表面聚集负电荷
B．在表面聚集正电荷，而表面聚集负电荷
C．开始通电时，电子做定向移动并向偏转
D．、表面电势不同，表面电势较高
8．图中a、b、c为三根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等腰三角形的三个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示，一带正电的粒子从底边中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
9．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，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用平行于斜面的力F拉乙物块，使甲、乙一起无相对滑动沿斜面向上作匀加速运动的阶段中
A．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
B．甲、乙两物块间的摩擦力保持不变
C．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小
D．乙物块与斜面之间的摩擦力不断增大
10．如图所示，a、b、c、d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于圆弧上相互垂直的两条直径的四个端点上，导线中通有大小相同的电流，方向见图。一带负电的粒子从圆心 O 沿垂直于纸面的方向向里运动，它 所受洛伦兹力的方向是
A．从 O 指向 a
B．从 O 指向 b
C．从 O 指向 c
D．从 O 指向 d
二、多选题，共4小题
11．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线均通有大小相等、方向向上的电流；已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离；一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力先减小后增大
D．小球对桌面的压力一直在增大
12．如图所示，质量为的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度开始运动．已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场，则以下关于小物块的受力及运动的分析中，正确的是（ ）
A．若物块带正电，可能受两个力，做匀速直线运动
B．若物块带负电，可能受两个力，做匀速直线运动
C．若物块带正电，一定受四个力，做减速直线运动
D．若物块带负电，一定受四个力，做减速直线运动
13．狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布（如图甲所示），距离它r处的磁感应强度大小为（k为常数），其磁场分布与负点电荷Q的电场（如图乙所示）分布相似。现假设磁单极子S和负点电荷Q均固定，有带电小球分别在S极和Q附近做匀速圆周运动，则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是 （ ）
A．若小球带正电，其运动轨迹平面可在S的正上方，如图甲所示
B．若小球带正电，其运动轨迹平面可在Q的正下方，如图乙所示
C．若小球带负电，其运动轨迹平面可在S的正上方，如图甲所示
D．若小球带负电，其运动轨迹平面可在Q的正下方，如图乙所示
14．如图所示，一质量为m、电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的（ ）
A．②③ B．①③
C．②④ D．①④
三、填空题，共4小题
15．如图所示，电子射线管，放在蹄形磁铁的N、S两极间，当射线管的A端接在直流高压电源的________填（“正”、“负”）极时，可观察到荧光屏上的电子束运动径迹是：靠近B端的部分向_______（填“上”、“下”）偏转．
16．磁场对运动电荷的作用力称为________，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时磁场对电荷的作用力最大，其大小为________，当电荷的运动方向与磁场方向平行时，磁场对电荷的作用力等于________．
17．阴极射线管的上方有一根固定的导线AB ，如图所示，当导线中通一如图所示的电流时，阴极射线管的电子流将向__________偏转．（填“下”或“上”）
18．从1405—1433年，出生于云南的航海家郑和先后7次下西洋．在一望无际的茫茫大海中，利用指南针导航．指南针指南的一端是________极(选填“N”或“S”)；洛仑兹力是磁场对________电荷的作用；如图所示是一带正电的粒子在磁场中的运动情况，粒子所受洛仑兹力的方向向_________．
四、解答题，共4小题
19．试判断如下所示的各图中带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的电性.
20．如图所示，在真空室中平面直角坐标系的y轴竖直向上，x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称，PQ间的距离d=30cm。坐标系所在空间存在一个垂直于xOy平面的圆形有界匀强磁场，一带电粒子在xOy平面内，从P点与x轴成30°的夹角射出，该粒子将做匀速直线运动，已知带电粒子以速度v=2.0m/s射出，质量m=1.0×10-27kg，所带电荷量q=1.0×10-19C，使带电粒子通过Q点，且其运动轨迹关于y轴对称。已知磁场的磁感应强度大小为B=2.0×10-7T。(不计带电粒子重力)求：
（1）油滴在磁场中运动的时间t；
（2）圆形磁场区域的最小面积S。
21．如图所示，足够长的竖直绝缘杆上套有一带正电小环，整个装置处在水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场内，小环由静止开始下滑，经过时间t后速度达到最大值．已知小环质量为m、电荷量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，小环与杆之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．求：
（1）小环下滑的最大加速度的大小和最大速度的大小；
（2）小环下滑时间t内受到的平均摩擦力的大小．（用动量定理求解）
22．如图所示，质量为m =1kg、电荷量为q=5×10-2C的带正电的小滑块，从半径为R= 0.4m的固定圆弧轨道上由静止自A端滑下，轨道光滑且绝缘．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E=100V/m，方向水平向右，B=1T，方向垂直纸面向里，g=10m/s2．求：
(1)滑块到达C点时的速度；
(2)在C点时滑块所受洛伦兹力；
(3)在C点滑块对轨道的压力．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
带电粒子在磁场力的作用下做圆周运动洛伦兹力做为向心力，根据向心力的公式来分析比荷；
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：，
解得：，，由此可知，求比荷需要知道粒子的线速度、磁感应强度、轨道半径，或磁感应强度、周期，故ACD错误，B正确．
【点睛】
根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径周期公式可以快速的作出判断，所以掌握住结论有利于提高解题的速度．
2．B
【解析】
AB．对a受力分析，受到重力、支持力、摩擦力以及洛伦兹力，其中支持力等于重力加洛伦兹力，即
由于加速，所以洛伦兹力变大，故支持力变大，由牛顿第三定律知，a对b的压力变大。A错误，B正确；
CD．将a、b当成一个整体受力分析，得到
其中
所以整体的加速度在减小。
而对于a，a和b间的摩擦力为静摩擦力，则
加速度在减小，所以a、b物块间的摩擦力减小。C错误，D错误。
故选B。
3．C
【解析】
高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，可知电子先向下偏转，后向上偏转，根据左手定则可知，磁场的方向开始时垂直纸面向里，方向为正，且逐渐减弱，后来电子又向上偏,磁场方向垂直纸面向外，方向为负，且逐渐增强，故C正确。
故选C。
4．D
【解析】
AC．小球在磁场中到达轨道最低点的过程中只有重力做功，
在电场中到达轨道最低点的过程中，重力做正功,电场力做负功，根据动能定理得
得
所以
设两轨道左端最高点分别为X、Y，因为，所以该过程所用时间
故AC错误；
BD．根据能量守恒定律知，在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能到达轨道的另一端，两小球第一次到达最低点时，在M点
在N点
不难看出
由牛顿第三定律可知
故B错误，D正确。
故选D。
5．D
【解析】
电子由阴极沿轴方向射出，要使电子的径迹向轴正方向偏转，则应使电子受到向上的力.若加一电场，由于电子带负电，所受电场力与电场方向相反，因此电场方向应沿轴负方向；若加一磁场，根据左手定则可知，所加磁场应沿轴的负方向（注意电子带负电，四指应指向电子运动的反方向）。故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
电子流的方向从上而下射向地球表面,地磁场方向在赤道的上空从南指向北,根据左手定则,洛伦兹力的方向向西,所以电子向西偏转，故C正确。
故选C。
7．A
【解析】
金属导线中，能自由移动的为电子，由图中电流方向根据左手定则可知，电子向上偏转，所以a表面聚集负电荷，b表面聚集正电荷，故A正确。
故选A。
8．B
【解析】
根据右手螺旋定则，电流a在底边中心O点产生的磁场平行于bc向左，电流b在底边中心O点产生的磁场垂直bc边向下，电流c在底边中心O点产生的磁场垂直bc边向上；由于O点到电流b和电流c的距离相等，电流b和电流c的磁场在O点相互抵消，所以底边中心O点的合磁场方向向左。一带正电的粒子从底边中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，由左手定则可判定粒子受洛伦兹力的方向向下。
A.它受洛伦兹力的方向向上，与分析不一致，故A错误；
B.它受洛伦兹力的方向向下，与分析相一致，故B正确；
C.它受洛伦兹力的方向向左，与分析不一致，故C错误；
D.它受洛伦兹力的方向向右，与分析不一致，故D错误。
故选B.
9．B
【解析】
ABC.甲、乙一起无相对滑动沿斜面向上作匀加速运动，甲乙之间的摩擦力为静摩擦力，其大小满足
由于加速度，质量和斜面倾角都不变，故甲乙之间的摩擦力不变，A错误，B正确，C错误；
D.甲受到垂直斜面向上的洛伦兹力，故乙和斜面间的压力不断变小，由可知，乙受到斜面的滑动摩擦力不断减小，故D错误；
故选B。
10．C
【解析】
根据题意，由右手螺旋定则，则有b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场方向都向左，正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下；
A. 从 O 指向 a，与结论不相符，选项A错误；
B. 从 O 指向 b，与结论不相符，选项B错误；
C. 从 O 指向 c，与结论相符，选项C正确；
D. 从 O 指向 d，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
11．BD
【解析】
根据右手螺旋定则及磁场的叠加可知a点处的磁场方向垂直于MN向里，b点处的磁场方向垂直于MN向外；从a点到O点，磁场大小减小，过O点后反向增大；根据左手定则可知，开始时带正电的小球受到的洛仑兹力方向向上，过O点后洛仑兹力的方向向下；由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故AC错误，BD正确．
12．AD
【解析】
AC.小物块带正电，则受到的洛伦兹力竖直向上，如果洛伦兹力小于重力，则小物块还会受到支持力和摩擦力，做变减速运动，如果洛伦兹力恰好等于重力，则小物块只受这两个力而做匀速直线运动，故A符合题意，C不符合题意；
BD.若小物块带负电，洛伦兹力竖直向下，小物块受四个力作用而做减速运动，故B不符合题意，D符合题意．
13．ABC
【解析】
AC.要使小球能做匀速圆周运动，则洛仑兹力与重力的合力应能充当向心力；在甲图中，若小球为正电荷且逆时针转动（由上向下看），由左手定则知其受洛仑兹力斜向上，与重力的合力可以指向圆心，其运动轨迹平面可在S的正上方；若小球为负电荷，但顺时针转动，同理可知，合力也可以充当向心力，其运动轨迹平面可在S的正上方，故AC正确；
BD. Q带负电，若小球带正电，则正电荷在图示位置各点受到的电场力指向Q，电场力与重力的合力可能充当向心力，其运动轨迹平面可在Q的正下方；但若小球带负电，小球受电场力逆着电场线，其与重力的合力不能提供向心力，其运动轨迹平面不可能在Q的正下方，小球不会做匀速圆周运动，故B正确，D错误。
故选ABC。
14．BD
【解析】
试题分析：若在运动时，洛伦兹力恰好等于重力即Bvq=mg，此刻没有支持力，即也没有摩擦力，所以物体匀速直线运动，1图像有可能，所以排除AC．若速度较大，导致支持力向上，则摩擦力阻碍物体运动，导致速度变小，最终物体应该做匀速直线运动，所以4有可能．若洛伦兹力小于重力，则摩擦力使得速度越来越小，直到停止，3也有可能，答案为BD
考点：受力分析
点评：本题考查了结合洛伦兹力的受力分析（动态分析），根据不同情况，判断摩擦力，最终是否能够匀速直线运动
15． 负； 下；
【解析】
电子是从阴极射线管的阴极A出发经狭缝打在荧光屏上，阴极A端应接直流高压电源的负极．
电子从A向B运动，磁铁在阴极射线管处磁场向里，据左手定则可得，电子将向下偏转，即靠近B端的部分向下偏．
【点睛】
左手定则：伸开左手，使大所指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿过掌心，四指所指为正电荷的运动方向，则拇指所指方向为电荷所受洛伦兹力的方向．（对负电荷而言，四指所指方向为其运动的反方向）
16． 洛伦兹力 qvB 0
【解析】
洛仑兹力是磁场对运动电荷的作用力，磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力；
洛伦兹力的大小的计算公式：F=qvBsinθ，其中θ是 B与v的夹角．若磁场对运动电荷的作用力大小为f=qvB，则电荷的运动方向与磁场方向应垂直．
当电荷的速度方向与磁场方向互相平行时，洛伦兹力大小等于0．
【点睛】
该题考查洛伦兹力的定义与洛伦兹力的大小的计算公式，要牢记洛伦兹力的计算公式的意义．
洛伦兹力的方向根据左手定则，洛伦兹力的大小的计算公式F=qvBsinθ，其中θ是B与v的夹角．
17．下
【解析】
根据安培定则判断可知：通电导线在阴极射线管处产生的磁场方向垂直纸面向里，电子带负电，向右运动，由左手定则判断得知电子流所受的洛伦兹力方向向下，所以阴极射线向下偏转．
【点睛】本题关键要掌握两大定则：安培定则和左手定则，要明确两个问题：一是什么条件用什么定则，二是怎样用定则．
18． S 运动 右
【解析】
由于地球的周围存在地磁场，指南针指南的一端是S极，洛伦兹力是运动电荷在磁场中所受到的力，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是在纸面向右．
19．见解析所示
【解析】
由左手定则判定，甲图中带电粒子的受力方向向上；乙图中带电粒子的受力方向垂直纸面向外；丙图中带电粒子带负电；丁图中带电粒子的受力方向垂直纸面向外。
20．（1）；（2）
【解析】
（1）设其做匀速圆周运动的半径为R，运动周期为T，油滴在磁场中的运动时间为t，根据牛顿第二定律：
得：
周期：
设带电粒子从M点进入磁场，从N点射出磁场，由于粒子的运动轨迹关于y轴对称，如图所示：
根据几何关系可知=60°，所以，带电油滴在磁场中运动的时间：
；
（2）连接MN，当MN为圆形磁场的半径时，圆形磁场面积最小，如图所示：
根据几何关系圆形磁场的半径为：
其面积：
21．（1）g-； （2）mg-
【解析】
（1）相互间的弹力为
FN=qE+qvB
根据小环竖直方向的受力情况，由牛顿第二定律得
mg-μFN=ma
即
mg-μ（qE+qvB）=ma
当v=0时，即刚下滑时，小环运动的加速度最大，解得
am=g-
当a=0时，下滑速度达最大值
vm=
（2）对小环，根据动量定理有
（mg-）t=mvm-0
解得
=mg-
22．(1)2m/s(2)0.1N(3)20.1N
【解析】
(1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得
代入数据解得：
(2)根据洛伦兹力大小公式
f=qvCB=5×10-2×2×1=0.1N
(3)在C点，受到四个力作用，如图所示，
由牛顿第二定律与圆周运动知识得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页