2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二第二册同步练习：1.2磁场对运动电荷的作用力 Word版含答案

1.2磁场对运动电荷的作用力
一、单选题
1．在赤道的上空，设想有一束自东向西运动的电子流。因受地磁场的作用。它将（　　）
A．向东偏转
B．向西偏转
C．向上偏转
D．向下偏转
2．如图所示，两根长直导线垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为M和N，两导线内通有大小相等、方向相反的电流。A、B是该平面内MN连线的中垂线上的两点，一带正电的小球从B点以某一指向A点的初速度开始运动，则带电小球的运动情况是（　　）
A．小球将做匀速直线运动
B．小球将先做减速运动后做加速运动
C．小球将向左做曲线运动
D．小球将向右做曲线运动
3．下列关于磁场基本信息的说法，正确的是（　　）
A．两条磁感线一定不相交，但可能相切
B．只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用
C．线圈所在处的磁场越强，则穿过该线圈的磁通量越大
D．由可知，磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线IL的乘积成反比
4．如图所示，螺旋管中通入正弦交流电，将电子沿轴线方向射入后，电子在螺旋管中的运动情况是（　　）
A．匀速圆周运动
B．往复运动
C．匀速直线运动
D．匀变速直线运动
5．如图所示，带负电的粒子q（不计重力），水平向左进人匀强磁场，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
6．如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为、、。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示是磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块平行金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长均为L，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R。当发电机稳定发电时，等离子体在两板间均匀分布，电流表示数为I。那么以下说法正确的是（　　）
A．A板为正极
B．R中电流的方向向上
C．A、B板产生的电动势为BLv
D．A、B板间的等离子体的电阻为
8．如图所示，三根通电长直导线、、互相平行，垂直纸面放置，其间距均为，电流大小均为，方向垂直纸面向里（已知电流为的长直导线产生的磁场中，距导线处的磁感应强度其中为常数）．某时刻有一电子（质量为、电荷量为）正好经过坐标原点，速度大小为，方向沿轴正方向，则电子此时所受磁场力（　　）
A．方向垂直纸面向里，大小为
B．方向指向轴正方向，大小为
C．方向垂直纸面向里，大小为
D．方向指向轴正方向，大小为
9．运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，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质子流，以与地球表而垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这束质子在进入地球周围的空间将（　　）
A．竖直向下沿直线射向地面
B．向东偏转
C．向西偏转
D．向北偏转
二、多选题
10．在图中，标出了磁场B的方向、射入磁场中的一个正电荷的运动方向，以及正电荷在磁场中受到的洛伦兹力的方向，其中不正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
11．垂直纸面的匀强磁场区域里，一离子从原点O沿纸面向x轴正方向飞出，其运动轨迹可能是下图中的（　　）
A．
B．
C．
D．
三、解答题
12．一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。
(1)A、B板哪一个是电源的正极？
(2)若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？
13．有一匀强磁场，磁感应强度大小为，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为，（质子带正电，电荷量为）则：
(1)质子射入时速度为多大？
(2)质子在磁场中向什么方向偏转。
14．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）
15．我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力，由此，我们用来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子所受的洛伦兹力，由此也可以用洛伦兹力来定义磁感应强度，这样得到磁感应强度的定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式进行对比，这两个定义式的差别在哪里？通过对这两个定义式的对比，你能获得哪些认识？
试卷第2页，总2页
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参考答案
1．C
【详解】
地磁场的方向从地理南极指向地理北极，电子带负电，在赤道上空自东向西运动，根据左手定则可知，电子受到竖直向上的洛伦兹力，将向上偏转。
故选C。
2．A
【详解】
根据安培定则可知，两电流在A点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据对称性和平行四边形定则可知，A点处的合磁感应强度的方向沿着AB方向，同理可得在AB连线上各点的合磁感应强度的方向都沿AB方向，与带电小球的初速度方向平行，则带电小球在光滑水平面上不受洛伦兹力作用，小球受到的合外力为0，小球做匀速直线运动，A正确，BCD错误。
故选A。
3．B
【详解】
A．条磁感线一定不相交，不相切，所以A错误；
B．只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力的作用，所以B正确；
C．线圈所在处的磁场越强，但穿过该线圈的磁通量可以为0，所以C错误；
D．磁感应强度大小是由磁场本身性质决定与通电导线的电流大小及导线的长度无关，所以D错误；
故选B。
4．C
【详解】
螺线管内部的磁场方向与轴线平行，电子进入螺线管时，速度与磁感线平行，不受磁场力作用，则电子做匀速直线运动。
故选C。
5．A
【详解】
粒子带负电，向左移动，根据左手定则，洛伦兹力向下，故带电粒子向下偏转且做圆周运动。
故选A。
6．B
【详解】
带正电的微粒a在纸面内做匀速圆周运动，必有
带正电的微粒b向右做匀速直线运动，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向上，重力竖直向下，平衡条件得
得
带正电的微粒c向左做匀速直线运动，电场力竖直向上，左手定则判断洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，平衡条件得
得
则有
故选B。
7．B
【详解】
A．大量带正电和带负电的等离子体进入磁场时，由左手定则可以判断带正电的粒子受到的洛伦兹力向下，所以带正电的粒子会聚集在B板上，带负电的粒子受到的洛伦兹力向上，带负电的粒子会聚集到A板上，故B板相当于电源的正极，A板相当于电源的负极，故A错误；
B．因B板为正极，则通过电阻R的电流方向从下到上，选项B正确；
C．发电机稳定发电时，等离子体中任一粒子在板间所受电场力等于洛伦兹力，即
解得
故C错误；
D．设A、B板间的等离子体的电阻为，根据闭合电路欧姆定律可知
解得
故D错误。
故选B。
8．A
【详解】
、两根导线距离点的距离相等，根据安培定则，在点产生的磁感应强度方向相反，大小相等，合磁感应强度为零，所以点实际磁感应强度等于在点产生的磁感应强度，根据安培定则，点的磁感应强度方向沿轴负方向
磁感应强度的大小
根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，大小为
故选A。
9．B
【详解】
质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，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转。故B正确，ACD错误。
故选B。
10．ABC
【详解】
A．根据左手定则可知，该图中的粒子受洛伦兹力方向垂直纸面向外，选项A错误，符合题意；
B．根据左手定则可知，该图中的粒子受洛伦兹力方向垂直竖直向下，选项B错误，符合题意；
C．该图中的粒子速度方向与磁感线平行，则不受洛伦兹力作用，选项C错误，符合题意；
D．根据左手定则可知，该图中的粒子受洛伦兹力方向垂直向上，选项D正确，不符合题意；
故选ABC。
11．BC
【详解】
若该离子带正电，进入匀强磁场，洛伦兹力方向沿y轴正方向，则向上偏转，且轨迹与速度相切。若该离子带负电，洛伦兹力方向沿y轴负方向，离子向下偏转，轨迹与速度相切。故BC正确，AD错误。
故选BC。
12．(1)B板；(2)
【详解】
(1)由左手定则，B板为正极：
(2)
A、B两板将会聚集越来越多的电荷，电场强度变强，令两板的电动势为E，当平衡时有，
解得电源的电动势
13．(1)5×105m/s；(2)向东偏转．
【详解】
(1)质子所受洛伦兹力大小为
F=qvB
由此得
(2)根据左手定则可知：质子在磁场中将向东偏转．
14．（1）g-；
（2）mg-
【详解】
（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-
15．见解析
【详解】
根据洛伦兹力
则用洛伦兹力来定义磁感应强度为
磁场强度是描述磁场力的性质的物理量，它的方向是小磁针静止时N极的受力方向。
电场强度的定义式
电场强度是描述电场力的性质的物理量，它的方向与正电荷的受力方向相同。
认识：它们大小与本身属性有关，与放入其中的试探电荷和带电粒子无关。
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