物理·选修1－1(人教版)
第四节 磁场对运动电荷的作用
?基础巩固
1．(多选)带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法正确的是( )
A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力大小就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直
D．粒子只受洛伦兹力作用时的动能不变
解析：带电粒子平行于磁感线运动时，不受洛伦兹力的作用；垂直于磁感线运动时，所受洛伦兹力最大．所以，只有速度大小相同，带电粒子所受洛伦兹力大小不一定相同，故A选项错误．用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向大小不变时，洛伦兹力的方向不变，速度方向与B的方向夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确．洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C选项错误．洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能(但洛伦兹力改变速度的方向)，故带电粒子只受洛伦兹力作用时动能不变，D选项对．
答案：BD
2．(单选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则( )
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直
D．以上说法都不对
解析：若电子穿过某一空间而未发生偏转，则可能是该区域没有磁场或电子速度方向与磁场方向平行，所以选项B正确．
答案：B
3．(多选)如果某运动电荷在某处受到洛伦兹力，则( )
A．该处的磁感应强度一定不为零
B．该处的磁感应强度一定与该电荷的运动方向垂直
C．该运动电荷可能做圆周运动
D．该处的磁感应强度可能为零
解析：只有v∥B时，FB＝0，不一定是v⊥B.该粒子可能在磁场中作匀速圆周运动．
答案：AC
4．(多选)如图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是( )
解析：由左手定则可知选项A、C正确．
答案：AC
5．(单选)如下图所示，一带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v，若加上一垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时( )
A．v变大 B．v变小
C．v不变 D．无法确定
解析：考查左手定则．加上垂直纸面向外的磁场后，物体受到垂直斜面向下的力，支持力变大，摩擦力变大，克服摩擦力做功增多，末动能变小，速度变小．
答案：B
6．(单选)关于洛伦兹力的特点，下列说法错误的是( )
A．洛伦兹力既垂直于磁场方向又垂直电荷运动方向
B．洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力
C．当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力
D．只要电荷放在磁场中，就一定受到洛伦兹力
解析：当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力，所以C选项正确，D选项错误．
答案：D
7．(多选)关于安培力和洛伦兹力，下面的说法中正确的是( )
A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力
B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力
C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的
D．安培力能对通电导体做功，但洛伦兹力不能对运动电荷做功
解析：安培力是洛伦兹力的宏观表现，其本质都是磁场对运动电荷作用，所以A错，B对，C错．洛伦兹力总垂直于电荷的运动方向，所以不做功，而安培力却可以与运动方向不垂直，所以可以做功，D对．
答案：BD
8．(单选)一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入(若不计重力影响)，粒子将在管中( )
A．做圆周运动
B．沿轴线来回运动
C．做匀加速直线运动
D．做匀速直线运动
解析：长螺线管中的磁场平行于螺线管中心轴线，所以带电粒子沿中轴线方向射入，则运动方向与磁场方向平行，带电粒子不受力，因此粒子将在管中做匀速直线运动，则D项正确．
答案：D
?能力提升
9．(单选)如下图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是( )
A．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱
B．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱
C．地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同
D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用
解析：当带电粒子的运动方向与磁感线的方向在一条直线上时，磁场对它没有作用力，当带电粒子的运动方向与磁感线的方向垂直时，磁场对它的作用力最大．根据地磁场的方向和宇宙射线的入射方向不难判定，选项B正确．
答案：B
10．(单选)图为磁流体发电机的示意图，流体中的正、负离子均受到匀强磁场的作用，向M、N两金属极板运动．下列说法正确的是( )
A．正离子向M极偏转，负离子向N极偏转
B．正离子向N极偏转，负离子向M极偏转
C．正、负离子均向N极偏转
D．正、负离子均向M极偏转
解析：正、负离子垂直进入磁场后受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以判定出正离子向N极偏转，同理负离子向M极偏转．选项B正确．
答案：B
课件23张PPT。第二章 磁场 第四节 磁场对运动电荷的作用 栏目链接能分析出物质构成的质谱仪
质谱仪是分离和检测同位素的仪器．即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器．仪器的主要装置放在真空中．将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不同的位置，从而获得不同同位素的质量谱．现代质谱仪经过不断改进，仍然利用电磁学原理，使离子束按荷质比分离．
栏目链接质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量．测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2/3以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的．由于质量和能量的当量关系，由此可得到有关核结构与核结合能的知识．对于可通过矿石中提取的放射性衰变产物元素的分析测量，可确定矿石的地质年代．质谱方法还可用于有机化学分析，特别是微量杂质分析，测量分子的分子量，为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据．由于化合物有着像指纹一样的独特质谱，质谱仪在工业生产中也得到广泛应用．
栏目链接 栏目链接 如右图所示为质谱仪的原理图，带电粒子在加速电场加速后，通过混有电场和磁场的速度选择器，只有某相同速度值的粒子能从P点射入，粒子从P点射入后在磁场的洛伦兹力作用下做圆周运动，因为粒子的质量和带电量的不同而导致半径不同，最终它们会落到磁场上方S挡板的不同位置，从而可判断粒子的质量，进而可确定物质的种类．
栏目链接 栏目链接一、洛伦兹力
磁场对________的作用力称为洛伦兹力． 栏目链接运动电荷二、洛伦兹力的方向
栏目链接 拇指左手定则 垂直 四指 运动反方向三、电子束的磁偏转及显像管的工作原理
栏目链接垂直运动电荷的速度v磁感应强度B 电子束磁偏转 栏目链接要点一 磁场和电场对电荷的作用的区别
栏目链接 栏目链接例1关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是( ) 栏目链接 栏目链接变 式
迁 移1．(单选)有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )
A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功
D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
栏目链接变 式
迁 移 栏目链接要点二 洛伦兹力的方向
应用左手定则判定——与安培力方向判定相同．
1．不论正、负电荷，f洛方向都与F安方向相同，f洛垂直于B和v所确定的平面．应用左手定则时应注意，四指表示正电荷实际运动方向，对于负电荷来说，与正电荷受力方向相反．
2．由于f洛时刻与v垂直，所以洛伦兹力对电荷永不做功．即f洛不能改变粒子运动速度的大小，只能改变电荷运动方向．
栏目链接例2如下图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会( ) 栏目链接 栏目链接A．向上偏转
B．向下偏转
C．向纸内偏转
D．向纸外偏转
解析：在阴极射线管所处位置处，通电直导线产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可以判断阴极射线中的电子受到的洛伦兹力方向向上．
答案：A
变 式
迁 移2．(单选)如图所示，带正电的粒子q(不计重力)，水平向左进入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．该粒子将( )
A．向下偏转
B．向上偏转
C．垂直纸面向里偏转
D．垂直纸面向外偏转 栏目链接变 式
迁 移解析：根据左手定则，带正电的粒子q所受的洛伦兹力方向向上，因此该粒子将向上偏转，B选项正确．
答案：B
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