3-5運動電荷在磁場中受到的力

3-5運動電荷在磁場中受到的力基礎(chǔ)夯實1．(2011·遵義高二檢測)關(guān)于電場力與洛倫茲力，以下說法正確的是()A．電荷只要處在電場中，就會受到電場力，而電荷靜止在磁場中，也可能受到洛倫茲力B．電場力對在電場中的電荷一定會做功，而洛倫茲力對在磁場中的電荷卻不會做功C．電場力與洛倫茲力一樣，受力方向都在電場線和磁感線上D．只有運動的電荷在磁場中才會受到洛倫茲力的作用答案：D解析：靜止在磁場中的電荷不可能受到洛倫茲力，A錯；盡管電場力對電荷可以做功，但如果電荷在電場中不動或沿等勢面移動，電場力做功為零，B錯；洛倫茲力的方向與磁感線垂直，與運動方向垂直，C錯。只有D是正確的。2．(2011·黃山高二檢測)下列各圖中，運動電荷的速度方向、磁感應(yīng)強度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()答案：B解析：根據(jù)左手定則，A中F方向應(yīng)向上，B中F方向應(yīng)向下，故A錯、B對。C、D中都是v∥B，F(xiàn)＝0，故C、D都錯。3.長直導(dǎo)線AB附近，有一帶正電的小球，用絕緣絲線懸掛在M點，當(dāng)導(dǎo)線AB通以如圖所示的恒定電流時，下列說法正確的是()A．小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙里B．小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙外C．小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直向左D．小球不受磁場力作用答案：D解析：電場對其中的靜止電荷、運動電荷都有力的作用，而磁場只對其中的運動電荷才有力的作用，且運動方向不能與磁場方向平行，所以D選項正確。4．在電視機的顯像管中，電子束的掃描是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的，其掃描原理如圖甲所示。圓形區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)磁場方向垂直于圓面，而不加磁場時，電子束將通過O點而打在屏幕的中心M點。為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M為中心的亮線PQ，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律應(yīng)是乙中的()答案：B解析：由題意知，要想得到以M為中點的亮線PQ，磁場的感應(yīng)強度B隨時間t變化時，應(yīng)有方向改變，故C、D錯誤。對于A的變化圖象，則只可能出現(xiàn)三個亮點。故正確答案為B。5．(2012·濰坊高二檢測)如圖所示，一束電子流沿管的軸線進入螺線管，忽略重力，電子在管內(nèi)的運動應(yīng)該是()A．當(dāng)從a端通入電流時，電子做勻加速直線運動B．當(dāng)從b端通入電流時，電子做勻加速直線運動C．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運動D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運動答案：C解析：不管通有什么方向的電流，螺線管內(nèi)部磁場方向始終與軸線平行，帶電粒子沿著磁感線運動時不受洛倫茲力，所以應(yīng)一直保持原運動狀態(tài)不變。6．(2012·杭州高二檢測)每時每刻都有大量宇宙射線射向地球，地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向，使它們不能到達地面，這對地球上的生命有著十分重要的意義。假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它將()A．向西偏轉(zhuǎn) B．向南偏轉(zhuǎn)C．向北偏轉(zhuǎn) D．向東偏轉(zhuǎn)答案：D解析：地球表面地磁場的方向由南向北，宇宙射線帶電，根據(jù)左手定則可判定，射線自赤道上空豎直下落過程中所受洛倫茲力方向向東，所以向東偏轉(zhuǎn)，選項D正確。7.質(zhì)量為m，電量為q帶正電荷的小物塊從半徑為R的eq\f(1,4)光滑圓槽頂點由靜止下滑，整個裝置處于電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B的區(qū)域內(nèi)如圖所示，則小物塊滑到底端時對軌道的壓力為________。答案：3mg－2qE＋qBeq\r(\f(2mg－qER,m))解析：小物塊由靜止滑到最低點由動能定理得：mgR－qER＝eq\f(1,2)mv2，在最低點由牛頓第二定律得：N－mg－qvB＝meq\f(v2,R)，聯(lián)立以上兩式得：N＝3mg－2qE＋qBeq\r(\f(2mg－qER,m))。由牛頓第三定律，物塊對軌道的壓力N′＝N。8.有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強度為B方向垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，為了使小球飄離平面，勻強磁場在紙面內(nèi)移動的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？答案：eq\f(mg,qB)水平向左解析：當(dāng)磁場向左運動時，相當(dāng)于小球向右運動，帶正電的小球所受的洛倫茲力方向向上，當(dāng)其與重力平衡時，小球即將飄離平面。設(shè)此時速度為v，則由力的平衡有：qvB＝mg，則v＝eq\f(mg,qB)，磁場應(yīng)水平向左平移。能力提升1．(2012·高密高二檢測)初速為v0的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則()A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變答案：A解析：由安培定則可知，通電導(dǎo)線右方磁場方向垂直紙面向里，則電子受洛倫茲力方向由左手定則可判知向右，所以電子向右偏；由于洛倫茲力不做功，所以電子速率不變。2．如圖所示，用絲線吊一個質(zhì)量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強磁場中，空氣阻力不計，當(dāng)小球分別從A點和B點向最低點O運動且兩次經(jīng)過O點時()A．小球的動能相同B．絲線所受的拉力相同C．小球所受的洛倫茲力相同D．小球的向心加速度相同答案：AD解析：帶電小球受到洛倫茲力和繩的拉力與速度方向時刻垂直，對小球不做功只改變速度方向，不改變速度大小，只有重力做功，故兩次經(jīng)過O點時速度大小不變，動能相同，A正確；小球分別從A點和B點向最低點O運動且兩次經(jīng)過O點時速度方向相反，由左手定則可知兩次過O點洛倫茲力方向相反，繩的拉力大小也就不同，故B、C錯；由a＝eq\f(v2,R)可知向心加速度相同，D正確。3．(2010·長春高二檢測)在方向如圖所示的勻強電場(場強為E)和勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)共存的場區(qū)中，一電子沿垂直電場線和磁感線的方向以速度v0射入場區(qū)，設(shè)電子射出場區(qū)時的速度為v，則()A．若v0>E/B，電子沿軌跡I運動，射出場區(qū)時，速度v>v0B．若v0>E/B，電子沿軌跡Ⅱ運動，射出場區(qū)時，速度v<v0C．若v0<E/B，電子沿軌跡Ⅰ運動，射出場區(qū)時，速度v>v0D．若v0<E/B，電子沿軌跡Ⅱ運動，射出場區(qū)時，速度v<v0答案：BC解析：不計電子的重力，電子受到向上的電場力qE和向下的洛倫茲力qv0B，當(dāng)v0>eq\f(E,B)，即qv0B>qE時，電子將向下偏，軌跡為Ⅱ，電場力做負功，洛倫茲力不做功，射出場區(qū)時，速度v<v0；當(dāng)v0<eq\f(E,B)時，電子向上偏，軌跡為Ⅰ，電場力做正功，射出場區(qū)時，速度v>v0，當(dāng)v0＝eq\f(E,B)時，電子將沿直線水平向右飛出。故答案為B、C。4.如圖所示，一個帶正電荷的小球沿光滑水平絕緣的桌面向右運動。飛離桌子邊緣A，最后落在地板上，設(shè)有磁場時其飛行時間為t1，水平射程為s1，著地速度大小為v1；若撤去磁場，其余條件不變時，小球飛行時間為t2，水平射程為s2，著地速度大小為v2，則()A．s1>s2 B．t1>t2C．v1>v2 D．v1＝v2答案：ABD解析：沒有磁場影響時，小球飛落過程為平拋運動。當(dāng)空間有勻強磁場時，分析小球飛落過程中任一位置受力情況。由時刻跟瞬時速度垂直的f洛對小球豎直分運動的影響可知，在同樣落差下與平拋運動只受重力作用相比，小球落地時間加長，所以t1>t2。由f洛對水平分運動的影響可知，小球水平分速度將比平拋時加大，且飛行時間又有t1>t2，則水平射程必有s1>s2。由于洛倫茲力做功為零，而兩種情況重力對小球做功相等，所以落地速度大小相同。5．(2012·東營模擬)為了測量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是()A．若污水中正離子較多，則前內(nèi)側(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢高B．前內(nèi)側(cè)面的電勢一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，與哪種離子多無關(guān)C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D．污水流量Q與電壓U成正比，與a、b有關(guān)答案：B解析：由左手定則可判斷：若流動的是正離子，則正離子向里偏，前內(nèi)側(cè)面電勢低于后內(nèi)側(cè)面電勢；若流動的是負離子，則負離子向外偏，仍然是前內(nèi)側(cè)面電勢低于后內(nèi)側(cè)面的電勢，故A錯B對。污水穩(wěn)定流動時，對任一離子有：qvB＝qE＝eq\f(qU,b)，所以U＝Bbv，電勢差與濃度無關(guān)，故C錯。流量Q＝Sv＝bc·eq\f(U,Bb)＝eq\f(cU,B)，可以看出流量與a、b均無關(guān)，故D錯。正確答案為B。6．質(zhì)量為m，帶電量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動，求：(1)電場強度的大小，該帶電粒子帶何