高中物理 35 磁場對運動電荷的作用力同步練習(xí)2 新人教版選修31

1、磁場對運動電荷的作用力 【典型例題】【例1】關(guān)于運動電荷和磁場的說法中，正確的是（D）A、運動電荷在某點不受洛侖茲力作用，這點的磁感應(yīng)強度必為零B、電荷的運動方向、磁感應(yīng)強度方向和電荷所受洛侖茲力的方向一定互相垂直C、電子射線由于受到垂直于它的磁場作用而偏轉(zhuǎn)，這是因為洛侖茲力對電子做功的結(jié)果D、電荷與磁場力沒有相對運動，電荷就一定不受磁場的作用力【解析】運動電荷處于磁感線強度為零處,所受洛侖茲力為零,但當(dāng)運動電荷的速度方向和磁場方向一致時（同向或反向）也不受洛侖茲力的作用；運動電荷受到的洛侖茲力垂直于磁場方向和電荷運動方向所決定的平面，即洛侖茲力既垂直磁場方向，也垂直于電荷的運動方向，但磁場方

2、向和電荷運動方向不一定垂直；因為洛侖茲力一定垂直于電荷的運動方向，所以洛侖茲力永遠不做功；運動電荷才受洛侖茲力的作用，這里的運動應(yīng)是與磁場的相對運動?！敬鸢浮緿【例2】如圖所示，MDN為絕緣材料制成的光滑豎直半圓環(huán)，半徑為R，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外。一帶電量為-q，質(zhì)量為m的小球自M點無初速下落，下列說法中正確的是（ABD）A、由M滑到最低度點D時所用時間與磁場無關(guān)B、球滑到D時，速度大小v=C、球滑到D點時，對D的壓力一定大于mgD、滑到D時，對D的壓力隨圓半徑增大而減小【解析】對沿光滑豎直半圓環(huán)下滑的小球進行受力分析，如圖所示，使小球下滑的力只有重力沿軌道的切向分力Gt

3、，洛侖茲力的存在只是減少了小球?qū)壍赖膲毫?，故下滑到最低點所用的時間及到最低點的速度與磁場是否存在均無關(guān)。下滑過程中，只有重力做功，由機械能守恒得：mgR=所以v=在最低點時，三個力的合力提供圓周運動的向心力（如圖所示），即N+F洛-mg=m·N=mg+2mg- F洛=3mg- F洛，不能確認(rèn)N和mg的關(guān)系，即不能確定小球?qū)壍缐毫椭亓﹃P(guān)系。由N=3mg- F洛=3mg-qVB=3mg-qB可知，當(dāng)R變大時，N在減小，即對軌道壓力在減小?！敬鸢浮緼、B、D【例3】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一個正交的勻強電場和勻強磁場，磁感應(yīng)強度為1T，電場強度為10N/C，一個帶正電的微粒，q=2&

4、#215;10-6C，質(zhì)量m=2×10-6，在這正交的電場的磁場內(nèi)恰好做勻速直線運動，則帶電粒子運動的速度大小多大？方向如何？20m/s 與電場強度成60°斜向上?！窘馕觥窟\動電荷作勻速直線運動，則它受的合外力必為零，重力和電場力的大小、方向均可直接確定，則洛侖茲力必與重力和電場力的合力等值、反向，如圖所示，由左手定則就可確定運動電荷的速度方向。設(shè)速度v與電場E的夾角為tan=所以=60°由運動電荷受到合外力為零，得：qVB=2mg所以 v=【基礎(chǔ)練習(xí)】一、 選擇題：1、關(guān)于帶電粒子所受洛侖茲力f、磁感應(yīng)強度B和粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是（ ）A

5、、f、B、v三者必定均相互垂直B、f必定垂直于B、v，但B不一定垂直vC、B必定垂直于f，但f不一定垂直于vD、v必定垂直于f，但f不一定垂直于B2、有關(guān)電荷受電場力和洛侖茲力的說法中，正確的是（ ）A、電荷在磁場中一定受磁場力的作用B、電荷在電場中一定受電場力的作用C、電荷受電場力的方向與該處電場方向垂直D、電荷若受磁場力，則受力方向與該處磁場方向垂直3、兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質(zhì)量之比為1：4，電量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛侖茲力之比為（ ）A、2：1 B、1：1 C、1：2 D、1：44、如圖所示，在電子射線管上方平行放置一通電長直導(dǎo)線，則電子射

6、線將（ ）A、向上偏 B、向下偏 C、向紙內(nèi)偏 D、向紙外偏5、圖所示為一速度選擇器，內(nèi)有一磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外的勻強磁場，一束粒子流以速度v水平射入，為使粒子流經(jīng)磁場時不偏轉(zhuǎn)（不計重力），則磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強電場，關(guān)于這處電場場強大小和方向的說法中，正確的是（ ）A、大小為B/v，粒子帶正電時，方向向上B、大小為B/v，粒子帶負(fù)電時，方向向上C、大小為Bv，方向向下，與粒子帶何種電荷無關(guān)D、大小為Bv，方向向上，與粒子帶何種電荷無關(guān)6、如圖所示，一帶負(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時的速率為v，若加一個垂直紙面向外的勻強磁場，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時的速

7、率（ ）A、變大 B、變小 C、不變 D、條件不足，無法判斷二、 填空題：7、如圖所示，各帶電粒子均以速度v射入勻強磁場，其中圖C中v的方向垂直紙面向里，圖D中v的方向垂直紙面向外，試分別指出各帶電粒子所受洛侖茲力的方向。8、電子以4×106m/s的速率垂直 射入磁感應(yīng)強度為0.5T的勻強磁場中，受到的磁場力為 N，如果電子射入磁場時的速度v與B的方向間的夾角是180°，則電子所受的磁場力為 N 9、氫核和氘核以相同的動量垂直射入同一勻強磁場中，它們所受的洛倫茲力大小之比為2：1。三、計算題：10、有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為1.2T，方向由南指向北，如有一質(zhì)子沿豎直向下

8、的方向進入磁場，磁場作用在質(zhì)子上的力為9.6×10-14N，則質(zhì)子射入時速度為多大？將在磁場中向哪個方向偏轉(zhuǎn)？ 11、如圖所示，一帶電為-q的小球，質(zhì)量為m，以初速度v0豎直向上射入水平方向的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B。當(dāng)小球在豎直方向運動h高度時，球在b點上所受的磁場力多大？ 12、如圖所示，在有限區(qū)域ABCD內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁場豎直高度為d，水平方向足夠長，磁感應(yīng)強度為B，在CD邊界中點O有大量的不同速度的正、負(fù)粒子垂直射入磁場，粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后打在足夠長的水平邊界AB、CD上，請在AB、CD邊界上畫出粒子所能達到的區(qū)域并簡要說明理由（不計粒子的重力）。【能力提升】

9、1、設(shè)勻強磁場方向沿z軸正向，帶負(fù)電的運動粒子在磁場中受洛侖茲力f作用的方向沿y軸正向，如圖所示，則該帶負(fù)電的粒子速度方向為（ ）A、一定沿x軸正向B、一定沿x軸負(fù)向C、可能在xOz平面內(nèi)D、可能在xOy平面內(nèi)2、如圖所示，絕緣劈兩斜面光滑且足夠長，它們的傾角分別為、（，處在垂直紙面向里的勻強磁場中，將質(zhì)量相等，帶等量異種電荷的小球A和B同時從兩斜面的頂端由靜止釋放，不考慮兩電荷之間的庫侖力，則（ ）A、在斜面上兩球做勻加速運動，且aAaB B、在斜面上兩球都做變加速運動C、兩球沿斜面運動的最大位移sAsB D、兩球沿斜面運動的時間tAtB3、如圖所示，虛線框內(nèi)空間中同時存在著勻強電場和勻強磁

10、場，勻強電場的電場線方向豎直向上，電場強度E=6×104V/m，勻強磁場的磁感線未在圖中畫出，一帶正電的粒子按圖示方向垂直進入虛線框空間中，速度v=2×105m/s。如要求帶電粒子在虛線框空間做勻速運動，磁場中磁感受線的方向如何？磁感應(yīng)強度大小如何？（帶電粒子所受重力忽略不計）垂直紙面向外 4、磁流體發(fā)電是一項新興持術(shù)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖所示是磁流體發(fā)電機的裝置，A、B組成一對平行電極，兩板間距為d，內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。現(xiàn)持續(xù)將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，而整體呈中性）垂直噴入磁場，每個離子的速度為v，電量大小為q，忽略兩極之間的等效內(nèi)阻，穩(wěn)定時，電勢較高的是哪個極？磁流體發(fā)電機的電動勢多大？外電阻R上消耗的功率為多大？ 答案【基礎(chǔ)練習(xí)】一、選擇題：1、B 2、BD 3、C 4、A 5、D 6、B 二、填空題：7、（A）豎直向上（B）垂直于紙同向里（C）水平向右（D）豎直向下 8、3.2×10-13 0 9、2：1 三、計算題