1.2磁场对运动电荷的作用力——高二物理人教版（2019）选择性必修二课堂速测（含解析）
文档属性
| 名称 | 1.2磁场对运动电荷的作用力——高二物理人教版（2019）选择性必修二课堂速测（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 165.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-20 16:40:25 | ||
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文档简介
1.2磁场对运动电荷的作用力——高二物理人教版（2019）选择性必修二课堂速测
【基础知识整合】
一、洛伦兹力
1.定义：运动电荷在磁场中受到的力。
2.大小：
当v与B垂直时：
当v与B平行时：
当v与B成角时：
3.方向：
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
特点：同时垂直于速度与磁场方向，即垂直于速度方向与磁场方向所决定的平面。
【课堂考点速测】
1.在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( )
A. B. C. D.
2.如图所示为地磁场的示意图，赤道上方的磁场可看成与地面平行.若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有质子流（氢核）、α射线（氦核）、β射线（电子），沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下( )
A.α射线向南偏转 B.β射线向北偏转 C.β射线向西偏转 D.质子流向西偏转
3.如图所示，MN和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，在O点存在沿垂直纸面向里匀速运动的电子束，。在处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为。若将M处长直导线移至P处，则O点的电子受到的洛伦兹力大小为，则与之比为( )
A. B. C.1:1 D.1:2
4.如图所示为一个质量为m、带电荷量为的圆环，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，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，现给圆环向右的初速度，在此后的运动过程中，圆环运动的速度变化情况可能是( )
A.大小不变 B.逐渐变小 C.逐渐变大 D.无法确定
5.如图所示，纸面内的为等边三角形（OP边水平），在两点放有垂直于纸面的直导线（图中未画出），O点处导线中的电流方向垂直纸面向外，P点处导线中的电流方向垂直纸面向里，每根导线在Q点产生磁场的磁感应强度大小均为B.若某时刻有一电子（电荷量为e）正好经过Q点，速度大小为v，方向垂直纸面向里，则该电子经过Q点时所受的洛伦兹力( )
A.方向水平向左 B.方向水平向右 C.大小为 D.大小为
6.一个带电粒子以某一初速度射入匀强磁场中，不考虑其他力的作用，粒子在磁场中不可能做( )
A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动
C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动
7.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是( )
A.M带负电，N带正电 B.M的速率小于N的速率
C.洛伦兹力对M做正功，对N做负功 D.M的运行时间大于N的运行时间
8.图为显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转。不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的O点。若要使电子束打在荧光屏上位置由O逐渐向A移动，则( )
A.在偏转过程中，洛伦兹力对电子束做正功
B.在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动
C.偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大
D.偏转磁场的方向应垂直于纸面向内
答案以及解析
1.答案：B
解析：由左手定则可知，A图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，故A错误；B图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向上，故B正确；C图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，故C错误；D图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D错误.
2.答案：C
解析：地磁场的方向由地理南极指向北极，α射线和质子流均带正电，根据左手定则可知，α射线、质子流均向东偏转，β射线带负电，根据左手定则可知，β射线向西偏转，C正确.
3.答案：B
解析：设移动前每根导线在O点产生的磁感应强度大小为，方向竖直向下，则电子在O点受到的洛伦兹力为；当M处长直导线移至P处时，O点合磁感应强度大小为，电子在O点受到的洛伦兹力为，则与之比为，B正确。
4.答案：AB
解析：当时，洛伦兹力与重力平衡，圆环做匀速运动，速度大小不变，故A正确；当时，在竖直方向，根据平衡条件有此时，根据牛顿第二定律有，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动，故B正确；当时，在竖直方向，根据平衡条件有，此时，根据牛顿第二定律有，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，故CD错误。
5.答案：AC
解析：O点处导线中的电流方向垂直纸面向外，P点处导线中的电流方向垂直纸面向里，由安培定则可知，两导线在Q点处的磁感应强度方向夹角为120°，如图所示，则Q点处的合磁感应强度大小，方向竖直向上，电子经过Q点所受的洛伦兹力大小为，根据左手定则知，电子经过Q点时所受的洛伦兹力方向水平向左，A、C正确，B、D错误.
6.答案：BC
解析：粒子进入磁场，若只受洛伦兹力，则一定是变加速运动，B、C不可能，D可能；若v与B平行不受洛伦兹力，粒子做匀速直线运动，A可能.
7.答案：A
解析：A.由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A正确；
B.粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，半径为，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即M的速度率大于N的速率，B错误；
C.洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功，C错误；
D.粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期的一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。
8.答案：C
解析：A.由于洛仑兹力的方向与运动方向始终垂直，对电子始终不做功，A错误；
B.电子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，这样力的方向始终改变，电子做变加速曲线运动，B错误；
C.若逐渐向上偏转，即电子在磁场中轨道半径越来越小，根据可知，磁感强度越来越大，C正确；
D.电子束向上偏转，根据右手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，D错误；
故选C。
【基础知识整合】
一、洛伦兹力
1.定义：运动电荷在磁场中受到的力。
2.大小：
当v与B垂直时：
当v与B平行时：
当v与B成角时：
3.方向：
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
特点：同时垂直于速度与磁场方向，即垂直于速度方向与磁场方向所决定的平面。
【课堂考点速测】
1.在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( )
A. B. C. D.
2.如图所示为地磁场的示意图，赤道上方的磁场可看成与地面平行.若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有质子流（氢核）、α射线（氦核）、β射线（电子），沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下( )
A.α射线向南偏转 B.β射线向北偏转 C.β射线向西偏转 D.质子流向西偏转
3.如图所示，MN和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，在O点存在沿垂直纸面向里匀速运动的电子束，。在处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为。若将M处长直导线移至P处，则O点的电子受到的洛伦兹力大小为，则与之比为( )
A. B. C.1:1 D.1:2
4.如图所示为一个质量为m、带电荷量为的圆环，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，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，现给圆环向右的初速度，在此后的运动过程中，圆环运动的速度变化情况可能是( )
A.大小不变 B.逐渐变小 C.逐渐变大 D.无法确定
5.如图所示，纸面内的为等边三角形（OP边水平），在两点放有垂直于纸面的直导线（图中未画出），O点处导线中的电流方向垂直纸面向外，P点处导线中的电流方向垂直纸面向里，每根导线在Q点产生磁场的磁感应强度大小均为B.若某时刻有一电子（电荷量为e）正好经过Q点，速度大小为v，方向垂直纸面向里，则该电子经过Q点时所受的洛伦兹力( )
A.方向水平向左 B.方向水平向右 C.大小为 D.大小为
6.一个带电粒子以某一初速度射入匀强磁场中，不考虑其他力的作用，粒子在磁场中不可能做( )
A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动
C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动
7.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是( )
A.M带负电，N带正电 B.M的速率小于N的速率
C.洛伦兹力对M做正功，对N做负功 D.M的运行时间大于N的运行时间
8.图为显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转。不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的O点。若要使电子束打在荧光屏上位置由O逐渐向A移动，则( )
A.在偏转过程中，洛伦兹力对电子束做正功
B.在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动
C.偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大
D.偏转磁场的方向应垂直于纸面向内
答案以及解析
1.答案：B
解析：由左手定则可知，A图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，故A错误；B图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向上，故B正确；C图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，故C错误；D图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D错误.
2.答案：C
解析：地磁场的方向由地理南极指向北极，α射线和质子流均带正电，根据左手定则可知，α射线、质子流均向东偏转，β射线带负电，根据左手定则可知，β射线向西偏转，C正确.
3.答案：B
解析：设移动前每根导线在O点产生的磁感应强度大小为，方向竖直向下，则电子在O点受到的洛伦兹力为；当M处长直导线移至P处时，O点合磁感应强度大小为，电子在O点受到的洛伦兹力为，则与之比为，B正确。
4.答案：AB
解析：当时，洛伦兹力与重力平衡，圆环做匀速运动，速度大小不变，故A正确；当时，在竖直方向，根据平衡条件有此时，根据牛顿第二定律有，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动，故B正确；当时，在竖直方向，根据平衡条件有，此时，根据牛顿第二定律有，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，故CD错误。
5.答案：AC
解析：O点处导线中的电流方向垂直纸面向外，P点处导线中的电流方向垂直纸面向里，由安培定则可知，两导线在Q点处的磁感应强度方向夹角为120°，如图所示，则Q点处的合磁感应强度大小，方向竖直向上，电子经过Q点所受的洛伦兹力大小为，根据左手定则知，电子经过Q点时所受的洛伦兹力方向水平向左，A、C正确，B、D错误.
6.答案：BC
解析：粒子进入磁场，若只受洛伦兹力，则一定是变加速运动，B、C不可能，D可能；若v与B平行不受洛伦兹力，粒子做匀速直线运动，A可能.
7.答案：A
解析：A.由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A正确；
B.粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，半径为，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即M的速度率大于N的速率，B错误；
C.洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功，C错误；
D.粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期的一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。
8.答案：C
解析：A.由于洛仑兹力的方向与运动方向始终垂直，对电子始终不做功，A错误；
B.电子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，这样力的方向始终改变，电子做变加速曲线运动，B错误；
C.若逐渐向上偏转，即电子在磁场中轨道半径越来越小，根据可知，磁感强度越来越大，C正确；
D.电子束向上偏转，根据右手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，D错误；
故选C。