1.2磁场对运动电荷的作用力 同步练习 word版含答案

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…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
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…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
1.2磁场对运动电荷的作用力
一、单选题
1.关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是（??
）
A.?电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用??????????????????????B.?电荷在电场中一定受电场力作用
C.?电荷所受的电场力一定与该处电场方向一致????????D.?电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直
2.如图所示，带正电粒子刚进入匀强磁场时，所受到的洛伦兹力的方向垂直纸面向外的是（??
）
A.?????????????B.?????????????C.?????????????D.?
3.关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（??
）
A.?带电粒子沿着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功
B.?带电粒子逆着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做负功
C.?带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子不做功
D.?带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做功的情况与电荷的正负有关
4.下列说法正确的是（??
）
A.?洛伦兹力对带电粒子永远不做功
B.?运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C.?运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用
D.?洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度
5.如图所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，
为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过
点，在纸面内沿不同方向射入磁场，若粒子射入的速率为
，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为
，相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则
为（??
）
A.???????????????????????????????????B.???????????????????????????????????C.???????????????????????????????????D.?
6.如图所示，平行边界MN、PQ间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，两边界长度足够长，间距为d，MN上有一粒子源A，可在纸面内沿各个方向向磁场中射入质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子，粒子射入磁场的速度
，不计粒子的重力，则粒子能从PQ边界射出磁场的区域长度为（??
）
A.?d????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?2d????????????????????????????????????????D.?
7.如图，
是一个正方形的匀强磁场区域，两相同的粒子甲、乙分别以不同的速率从A、D两点沿图示方向射入磁场，均从C点射出，则它们的速率之比
和它们通过该磁场所用时间之比
分别为（??
）
A.?
，
??????????????????????B.?
，
??????????????????????C.?
，
??????????????????????D.?
，
8.电荷在电场、磁场中受到电力、磁力，以下情景中，所画受力方向正确的是（??
）
A.?同向电流
????????????????????????????????????B.?负电何在电场中
C.?负电荷在磁场中
???????????????????????D.?电流在磁场中
9.下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是(????
)
A.??????????????????B.??????????????????C.??????????????????D.?
10.如图所示，在一通有恒定电流的长直导线的右侧，有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于导线的方向射出。若粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计，现用虚线表示粒子的运动轨迹，虚线上某点所画有向线段的长度和方向表示粒子经过该点时的速度大小和方向，则如图所示的图景中可能正确的是（??
）
A.???????????????B.???????????????C.???????????????D.?
11.一只阴极射线管，左侧P点处不断有电子水平射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，当通入如图方向从B到A的电流时，电子的运动方向将：（
??）
A.?向上偏转?????????????????????????B.?向下偏转?????????????????????????C.?向纸内偏转?????????????????????????D.?向纸外偏转
12.如图所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是（?
）
A.?沿竖直方向向下????????????B.?沿竖直方向向上????????????C.?沿水平方向向左面????????????D.?沿水平方向向右
二、填空题
13.某种物质发射的三种射线如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束．那么在这三束射线中，带正电的是________，带负电的是________，不带电的是________．
14.如图所示，正、负电子垂直磁场方向沿与边界成θ＝30°角的方向射入匀强磁场中，不计重力，那么在磁场中正、负电子的运动时间之比为________
三、计算题
15.如图所示，两平行金属板间距为
，电势差为
，板间电场可视为匀强电场，金属板下方分布有理想边界的匀强磁场，磁感应强度为
。一个带电量为
、质量为
的粒子，由静止开始，经电场加速后垂直于磁场边界进入磁场。忽略重力的影响。
?
（1）求粒子从加速电场射出时的速度大小v
（2）画出粒子在磁场中运动的轨迹
（3）粒子在磁场中运动的时间t
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【解答】A．当电荷的运动方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力．A不符合题意．
B．电荷在电场中一定受到电场力作用．B符合题意．
C．正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，负电荷所受电场力一定与该处电场方向相反．C不符合题意．
D．电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直．D不符合题意．
故答案为：B
【分析】电荷在电场中移动受到电场力的作用，其正电荷受到的电场力方向和电场方向相同；电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力的作用，其洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直。
2.【答案】
C
【解析】【解答】A．磁场的方向是向外的，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向下的，A不符合题意；
B．磁场的方向是向里的，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向右的，B不符合题意；
C．磁场的方向水平向右，负电荷向上运动，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是向外的，C符合题意；
D．磁场的方向是向上的，负电荷向上运动，电荷运动方向和磁场方向平行，粒子不受洛伦兹力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】通过左右定则判断洛伦兹力的方向。
3.【答案】
C
【解析】【解答】不管带电粒子沿什么方向进入磁场，如果粒子受到洛伦兹力，洛伦兹力总是跟速度垂直，不做功。
故答案为：C。
【分析】洛伦兹力总是跟速度垂直，不做功。
4.【答案】
A
【解析】【解答】A．洛伦兹力的方向与速度方向垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功．A符合题意；
BC．当粒子运动的方向与磁感应强度方向平行时，粒子不受洛伦兹力，但磁感应强度不为0，BC不符合题意；
D．洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小．D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小。研究运动电荷在磁场中的受力时，要注意电荷的运动方向。
5.【答案】
A
【解析】【解答】相同的带电粒子垂直匀强磁场入射均做匀速圆周运动．粒子以v1入射，一端为入射点P，对应圆心角为60°(对应六分之一圆周)的弦PP′必为垂直该弦入射粒子运动轨迹的直径2r1
，
如图甲所示，设圆形区域的半径为R，由几何关系知r1＝
R.
其他不同方向以v1入射的粒子的出射点在PP′对应的圆弧内．
同理可知，粒子以v2入射及出射情况，如图乙所示．由几何关系知r2＝
＝
R
可得r2∶r1＝
∶1.
因为m、q、B均相同，由
可得公式r＝
可得v∝r，所以v1∶v2＝
：3
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
6.【答案】
C
【解析】【解答】带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，有
粒子在磁场中运动的半径
粒子从PQ边射出的两个边界粒子的轨迹如图所示
由几何关系可知，从PQ边射出粒子的区域长度为L=2R=2d
故答案为：C。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，结合向心力公式求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
7.【答案】
C
【解析】【解答】根据
得
根据轨迹图可知，甲、乙两粒子的半径之比为
，又因为两粒子相同，故
粒子在磁场中的运动周期
，两粒子相同，可知甲、乙两粒子的周期之比
，根据轨迹图可知，甲乙两粒子转过的圆心角之比为
，故两粒子在磁场中经历的时间
故答案为：C。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。
8.【答案】
C
【解析】【解答】A．根据安培定则和左手定则可知，同向电流相互吸引，A不符合题意；
B．负电何在电场中受到的电场力与电场强度方向相反，B不符合题意；
C．根据左手定则可知，负电荷在磁场中如图所示，C符合题意；
D．根据左手定则可知，电流在磁场中竖直向下，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】结合电荷的性质，磁场的方向和粒子运动的速度方向，电荷受到的洛伦兹力的方向，利用左手定则判断即可。
9.【答案】
A
【解析】【解答】AB．根据左手定则判断得出正电荷的洛伦兹力方向向上。A符合题意，B不符合题意。
CD．根据左手定则判断可知，负电荷的洛伦兹力方向向上。CD不符合题意。
故答案为：A
【分析】结合电荷的性质，磁场的方向和粒子运动的速度方向，电荷受到的洛伦兹力的方向，利用左手定则判断即可。
10.【答案】
B
【解析】【解答】根据右手螺旋定则可知，在导线右侧磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，判断粒子受力的方向向左，因此粒子向左侧偏转，CD不符合题意；由于洛伦兹力不做功，因此运动过程中粒子速度大小不变，B符合题意，A不符合题意。
故答案为：B。
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹。
11.【答案】
B
【解析】【解答】AB中电流的方向由B向A，由右手定则得到阴极射线管处的磁场垂直纸面向里，左侧P点处不断有电子水平射出，由左手定则得电子的运动方向将向下偏转，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B．
【分析】利用安培定则确定周围磁场的方向，结合磁场方向、电荷的电性和运动反向确定洛伦兹力方向，以此判断电荷的偏移方向。
12.【答案】
D
【解析】【解答】正电荷所受电场力竖直向下，该电荷做直线运动，所以洛伦兹力与电场力平衡，即洛伦兹力向上，所以正电荷运动的方向为沿水平向右，D项正确．
故答案为：D。
【分析】结合电场方向确定粒子受到的电场力方向，结合粒子的电性、运动方向和磁场方向确定粒子受到的洛伦兹力方向，以此判断电荷的运动情况。
二、填空题
13.【答案】
①；③；②
【解析】【解答】解：由图看出，①射线向左偏转，受到的洛伦兹力向左，由左手定则判断可知，①射线带正电；②射线不偏转，该射线不带电；③向右偏转，洛伦兹力向右，由左手定则判断得知，该射线带负电．
故答案为：①③②
【分析】由轨迹偏转方向确定出洛伦兹力方向，由左手定则判断粒子的电性．
14.【答案】
1:5
【解析】【解答】设正离子轨迹的圆心角为α，负离子轨迹的圆心角为β，由几何知识得到，
α=2π-2θ，β=2θ
正离子运动的时间为
，负离子运动的时间为
，而正、负离子在磁场中运动的周期相同，所以时间之比
。
【分析】根据题目条件画出粒子运动的轨迹，求出粒子运动的周期，结合运动轨迹的角度求解时间即可。
三、计算题
15.【答案】
（1）解：研究带电粒子在两平行金属板间的运动过程，根据动能定理
?
解得
（2）解：答案如图所示?
（在磁场中画出半圆）
（3）解：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，
?
粒子在磁场中运动的周期T
，则
?
粒子在磁场中运动的时间
【解析】【分析】（1）利用动能定理可以求出粒子速度的大小；
（2）利用速度方向结合洛伦兹力方向可以画出轨迹；
（3）利用牛顿第二定律结合轨迹圆心角可以求出运动的时间。