人教版物理选修1-1练习：第2章 磁场 2.4 磁场运动电荷的作用 Word版含解析

四、磁场对运动电荷的作用
课时过关·能力提升
基础巩固
1关于洛伦兹力的方向的判定,以下说法正确的是(　　)
A.用左手定则判定洛伦兹力的方向时,“四指指向”与电荷定向运动的方向相同
B.用左手定则判定洛伦兹力的方向时,“四指指向”与电荷运动形成等效电流方向相同
C.正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向即该处磁场方向
D.若将在磁场中的运动电荷+q换为-q且速度方向反向,则洛伦兹力方向不变
解析:运用左手定则时,“四指指向”应沿电荷定向移动形成的等效电流方向,而不一定沿电荷定向移动方向,因为负电荷定向移动形成电流的方向与其运动方向相反。通过左手定则所确定的洛伦兹力与磁场之间关系可知:两者方向相互垂直,而不是相互平行。
答案:BD
2关于带电粒子所受洛伦兹力F洛、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系,下列说法正确的是(　　)
A.F洛、B、v三者必定均相互垂直
B.F洛必定垂直于B、v,但B不一定垂直于v
C.B必定垂直于F洛、v,但F洛不一定垂直于v
D.v必定垂直于F洛、B,但F洛不一定垂直于B
解析:根据左手定则可知F洛永远垂直于B和v决定的平面。
答案:B
3关于静电力和洛伦兹力,下列说法正确的是(　　)
A.电荷只要处在电场中,就会受到静电力,而电荷静止在磁场中,不可能受到磁场力
B.电场对处于其中的电荷一定会做功,而磁场力对处于其中的电荷都不会做功
C.静电力和洛伦兹力一样,受力方向都在电场线或磁感线上
D.只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用
解析:电荷在电场中一定受到静电力的作用,但只有运动的电荷才可能受到磁场力的作用,且洛伦兹力永远不做功。
答案:ABD
4某电子在一匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动。若仅考虑洛伦兹力,以下说法正确的是(　　)
A.电子的运动轨迹为一抛物线
B.电子的运动轨迹为一圆周
C.洛伦兹力对电子做功,将使电子的速率不断增大
D.洛伦兹力对电子不做功
解析:由于电子只受洛伦兹力作用,而且垂直于速度方向,所以洛伦兹力提供向心力而做圆周运动,所以选项A错误、选项B正确;洛伦兹力对电子不做功,所以选项C错误、选项D正确。
答案:BD
5来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将 (　　)
A.竖直向下沿直线射向地球
B.相对于预定地点稍向东偏转
C.相对于预定地点稍向西偏转
D.相对于预定地点稍向北偏转
解析:根据左手定则,质子流在地磁场的作用下所受洛伦兹力向东。
答案:B
6一正电荷垂直射入匀强磁场中,其速度v的方向和受到的洛伦兹力F的方向如图所示,则磁场方向为(　　)
A.与F方向相同 B.与F方向相反
C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里
解析:由左手定则可以判定选项D正确。
答案:D
7如图所示,三个带正电的小球从同一高度以相同初速度分别在匀强电场中、匀强磁场中、重力场中水平抛出,落地时速度大小相比(　　)
A.落地速度大小三者一样大
B.②小球落地速度最大
C.①小球落地速度最大
D.②③小球落地速度一样大
解析:应用受力分析来解决问题。②③两球都是只有重力做正功,所以落地速度大小相等;而①球除重力做正功外,还有静电力做正功,落地速度最大。
答案:CD
8如图所示,各带电粒子均以速度v射入匀强磁场,其中图丙中v的方向垂直纸面向里,图丁中v的方向垂直纸面向外,试分别指出各带电粒子所受洛伦兹力的方向。
答案:图甲竖直向上;图乙垂直纸面向里;图丙水平向右;图丁竖直向下。
能力提升
1电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面的说法中正确的是(　　)
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B.如果把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.只在洛伦兹力作用下运动的粒子,其动能、速度大小均不变
解析:当粒子的速度垂直磁场时受到的洛伦兹力最大,而平行时受到的洛伦兹力为0,其他情况大小介于最大值与最小值之间,所以选项A错误、选项C错误。根据左手定则知选项B正确。由洛伦兹力不做功知选项D正确。
答案:BD
2如图所示,一阴极射线管,左侧不断有电子射出,在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向下弯曲,则 (　　)
A.导线中的电流从A到B
B.导线中的电流从B到A
C.若要使电子束的径迹向上弯曲,可以通过改变AB中的电流方向来实现
D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关
解析:电子在通电直导线产生的磁场中运动,无论直导线中的电流方向如何,电子的运动速度都是和磁感应强度的方向相垂直的。根据左手定则,由于是负电荷,四指应指向左方,根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里。根据安培定则,导线中的电流方向为从B到A。如果导线中的电流方向相反,则其产生的磁场方向也相反,会影响到电子的偏转方向,所以本题的正确选项是B、C。
答案:BC
3如图所示,磁场B、正电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F的相互关系图,这四个图中正确的是(其中B、F、v两两垂直)(　　)
答案:D
4长直导线AB附近有一带电的小球,由绝缘丝线悬挂在M点。当AB中通以如图所示的恒定电流时,下列说法正确的是(　　)
A.小球受磁场力作用,方向与导线垂直指向纸里
B.小球受磁场力作用,方向与导线垂直指向纸外
C.小球受磁场力作用,方向与导线垂直向左
D.小球不受磁场力作用
解析:相对磁场静止的带电粒子不受洛伦兹力作用。
答案:D
5一个运动电荷通过某一空间时,没有发生偏转,那么这个空间是否存在电场或磁场,下列说法正确的是(　　)
A.一定不存在电场
B.一定不存在磁场
C.一定存在磁场
D.可能既存在磁场,又存在电场
解析:当电荷的速度方向与磁场的方向平行时粒子不受磁场力的作用,所以可能有磁场。若电荷受力平衡,即静电力与磁场力相等且反向,则电荷也不发生偏转。所以可能既存在磁场,又存在电场。
答案:D
6关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动,下列说法正确的是(　　)
A.带电粒子沿电场方向射入,静电力一定对带电粒子做正功,粒子动能一定增加
B.带电粒子垂直于电场方向射入,静电力对带电粒子不做功,粒子动能不变
C.带电粒子沿磁场方向射入,洛伦兹力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加
D.不管带电粒子怎样射入磁场,洛伦兹力对带电粒子都不做功,粒子动能不变
解析:带电粒子在电场中受到的静电力F=qE,只与E有关,与运动状态无关,静电力做正功还是做负功由静电力与位移的夹角决定,沿静电力方向射入的带电粒子,不一定做正功,故选项A、B错误。带电粒子不论怎样射入磁场,洛伦兹力都不做功,故选项C错误、选项D正确。
答案:D
7在垂直于纸面向外的匀强磁场中,垂直于磁场方向向上射入三束粒子a、b、c,偏转轨迹如图甲所示:
(1)确定三束粒子的电性。
(2)若加的是水平向右的匀强电场,如图乙所示,试确定三束粒子的电性。
解析:用左手定则不难确定存在磁场时的电性,而换成水平向右的匀强电场时,根据静电力特点可判定三束粒子的电性。关键是抓住洛伦兹力及静电力的不同性质。
答案:(1)a带负电,b不带电,c带正电;
(2)a带负电,b不带电,c带正电。