2025高考物理步步高同步練習(xí)選修2第一章磁場對通電導(dǎo)線的作用力含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修2第一章1磁場對通電導(dǎo)線的作用力[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.通過實(shí)驗，認(rèn)識安培力，掌握安培力的方向與電流方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向之間的關(guān)系.2.掌握安培力的公式F＝IlBsinθ，并會進(jìn)行有關(guān)計算.3.知道磁電式電流表的基本構(gòu)造及測量電流大小、確定電流方向的基本原理．一、安培力的方向1．安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受的力．2．左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．3．安培力方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B與I所決定的平面．二、安培力的大小如圖1所示，導(dǎo)線電流為I，長度為l，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.(磁場范圍足夠大)圖11．如圖甲，通電導(dǎo)線與磁場方向垂直，此時安培力F＝IlB.2．如圖乙，通電導(dǎo)線與磁場方向平行，此時安培力F＝0.3．如圖丙，通電導(dǎo)線與磁場方向的夾角為θ，此時安培力F＝IlBsinθ.三、磁電式電流表1.構(gòu)造：圖2中磁電式電流表各部件分別為：①永磁鐵，②極靴，③軟鐵，④螺旋彈簧，⑤線圈，⑥指針．圖22．原理：安培力與電流的關(guān)系．通電線圈在磁場中受到安培力而偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測電流就越大．根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向．3．特點(diǎn)：極靴與鐵質(zhì)圓柱間的磁場都沿半徑方向，線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，且線圈左右兩邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相等．4．優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測出很弱的電流．缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱．1．判斷下列說法的正誤．(1)安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同．(×)(2)應(yīng)用左手定則時，四指指向電流方向，拇指指向安培力方向．(√)(3)對于磁電式電流表，指針穩(wěn)定后，線圈受到的螺旋彈簧的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的．(√)(4)對于磁電式電流表，通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大．(√)(5)對于磁電式電流表，在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，線圈所受安培力與電流有關(guān)，而與所處位置無關(guān)．(√)2．如圖3所示，已知導(dǎo)體棒中通有電流I，導(dǎo)體棒長度為l，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)導(dǎo)體棒按下面幾種方式放置時，寫出導(dǎo)體棒所受安培力的大小，并寫出安培力的方向．圖3答案(1)IlB垂直于導(dǎo)體棒斜向左下(2)IlB垂直紙面向外(3)IlB垂直于導(dǎo)體棒斜向右下(4)0一、安培力的方向?qū)W(xué)探究按照如圖4所示進(jìn)行實(shí)驗．圖4(1)僅上下交換磁極的位置以改變磁場方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？(2)僅改變導(dǎo)線中電流的方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？(3)仔細(xì)分析實(shí)驗現(xiàn)象，結(jié)合課本說明安培力的方向與磁場方向、電流方向有怎樣的關(guān)系？答案(1)受力的方向改變(2)受力的方向改變(3)安培力的方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系滿足左手定則知識深化1．安培力方向的特點(diǎn)安培力的方向既垂直于電流方向，也垂直于磁場方向，即垂直于電流I和磁場B所決定的平面．(1)當(dāng)電流方向跟磁場方向垂直時，安培力的方向、磁場方向和電流方向兩兩相互垂直．應(yīng)用左手定則判斷時，磁感線從掌心垂直進(jìn)入，拇指、其余四指和磁感線三者兩兩垂直．(2)當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時，安培力的方向仍垂直于電流方向，也垂直于磁場方向．應(yīng)用左手定則判斷時，磁感線斜著穿入掌心．2．判斷安培力方向的步驟(1)明確研究對象；(2)用安培定則或根據(jù)磁體的磁場特征，畫出研究對象所在位置的磁場方向；(3)由左手定則判斷安培力方向．畫出下列各圖中磁場對通電導(dǎo)線的安培力的方向．答案解析無論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I決定的平面，且滿足左手定則．針對訓(xùn)練1(2020·山東濟(jì)南一中期中)如圖5所示，D是置于電磁鐵兩極間的一段通電直導(dǎo)線，電流方向垂直于紙面向里，在開關(guān)S接通后，導(dǎo)線D所受磁場力的方向是()圖5A．豎直向上B．豎直向下C．水平向左D．水平向右答案A解析在開關(guān)S接通后，線圈中電流由左側(cè)流入，由安培定則可知電磁鐵右側(cè)為N極，故導(dǎo)線所在處的磁場方向向左，由左手定則可知，導(dǎo)線所受安培力方向豎直向上，選項A正確．二、安培力的大小導(dǎo)學(xué)探究(1)在如圖6所示的探究影響安培力大小的有關(guān)因素的實(shí)驗中，把導(dǎo)線垂直放入磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)中，得出的安培力F與導(dǎo)線長度l、電流大小I有怎樣的關(guān)系？(2)當(dāng)導(dǎo)線平行磁場方向放入時，它受到的安培力多大？(3)如圖7，當(dāng)導(dǎo)線和磁場方向的夾角為θ時，它受到的安培力多大？圖6圖7答案(1)F＝BIl(2)0(3)將磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿平行導(dǎo)線方向和垂直導(dǎo)線方向進(jìn)行分解，如圖所示，則B⊥＝Bsinθ，F(xiàn)＝B⊥Il＝IlBsinθ.知識深化對公式F＝IlBsinθ的理解1．公式F＝IlBsinθ中B對放入的通電導(dǎo)線來說是外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁場對外加磁場的影響．2．公式F＝IlBsinθ中θ是B和I方向的夾角(1)當(dāng)θ＝90°時，即B⊥I，sinθ＝1，公式變?yōu)镕＝IlB.(2)當(dāng)θ＝0時，即B∥I，F(xiàn)＝0.3．公式F＝IlBsinθ中l(wèi)指的是導(dǎo)線在磁場中的“有效長度”，彎曲導(dǎo)線的有效長度l等于連接兩端點(diǎn)直線段的長度(如圖8虛線所示)；相應(yīng)的電流沿導(dǎo)線由始端流向末端．圖8推論：對任意形狀的閉合平面線圈，當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時，線圈的有效長度l＝0，故通電后線圈在勻強(qiáng)磁場中所受安培力的矢量和一定為零，如圖9所示．圖9長度為L、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場中，電流方向與磁場方向分別如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，對于下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小計算正確的是()答案A解析題A圖中，導(dǎo)線不和磁場垂直，將導(dǎo)線投影到垂直磁場方向上，故F＝BILcosθ，A正確；題B圖中，導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F＝BIL，B錯誤；題C圖中，導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F＝BIL，C錯誤；題D圖中，導(dǎo)線和磁場方向垂直，故F＝BIL，D錯誤．(2020·山西太原五十三中學(xué)高二月考)如圖10，長為3L的直導(dǎo)線折成邊長分別為ac＝L、cd＝2L的直角導(dǎo)線，置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)在該導(dǎo)線中通以大小為I、方向如圖的電流時，該通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()圖10A．3BIL B.eq\r(5)BILC.eq\r(3)BIL D．BIL答案B解析導(dǎo)線在磁場內(nèi)的有效長度為L′＝eq\r(L2＋2L2)＝eq\r(5)L，故該通電導(dǎo)線受到的安培力大小為F＝BIL′＝eq\r(5)BIL，選項B正確，A、C、D錯誤．針對訓(xùn)練2(2020·江蘇揚(yáng)州期末)如圖11所示，直角三角形閉合線框abc處于勻強(qiáng)磁場中，∠acb＝30°，磁場方向垂直線框平面向里，線框中通入順時針方向電流時，下列說法正確的是()圖11A．a(chǎn)b邊受到的安培力向右B．a(chǎn)c邊受到的安培力與ab邊受到的安培力大小相等C．a(chǎn)b邊與bc邊受到的安培力的合力大于ac邊受到的安培力D．整個線框所受的安培力的合力為零答案D解析根據(jù)左手定則可知ab邊受到的安培力向左，A錯誤；ac邊受到的安培力大小Fac＝BILac，ab邊受到的安培力大小Fab＝BILab，因為磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I大小相等，且Lac＞Lab，故ac邊受到的安培力大小大于ab邊受到的安培力大小，B錯誤；根據(jù)安培力大小的計算公式可知，線框三邊受到的安培力的大小與三邊長度成正比，又根據(jù)左手定則可知線框三邊受到的安培力的方向，易知線框三邊受到的安培力構(gòu)成一個矢量三角形，因此整個線框所受的安培力的合力為零，故ab邊與bc邊受到的安培力的合力大小等于ac邊受到的安培力大小，方向與之相反，C錯誤，D正確．三、磁電式電流表1．磁電式電流表的工作原理通電線圈在磁場中受到安培力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的方向不同，被測電流的方向不同．2．磁電式電流表的磁場特點(diǎn)兩磁極間裝有極靴，極靴中有鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向，保持線圈轉(zhuǎn)動時，所受安培力的方向總與線圈平面垂直，使表盤刻度均勻．3．磁電式電流表的靈敏度(1)電流表的靈敏度：是指在通入相同電流的情況下，指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，偏角越大，靈敏度越高．(2)提高靈敏度的方法：如果要提高磁電式電流表的靈敏度，就要使在相同電流下線圈所受的安培力增大，可通過增加線圈的匝數(shù)、增大永磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度、增加線圈的面積和減小轉(zhuǎn)軸處摩擦等方法實(shí)現(xiàn)．(多選)以下關(guān)于磁電式電流表的說法正確的是()A．線圈平面跟磁感線平行B．通電線圈中的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度也越大C．在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，各處的磁場都是勻強(qiáng)磁場D．在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，線圈所受安培力與電流有關(guān)，而與所處位置無關(guān)答案ABD解析磁電式電流表內(nèi)磁場是均勻輻向分布的磁場，不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向不同，所以安培力與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度越大，正確的選項為A、B、D.1．(安培力的方向)(2020·安徽合肥六校聯(lián)盟期末)某同學(xué)畫的表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和安培力F的相互關(guān)系如下列選項圖所示，其中正確的是()答案D解析A圖中磁場方向和電流方向平行，導(dǎo)線不受安培力作用；根據(jù)左手定則可知，B圖中安培力的方向應(yīng)垂直于磁場方向向上；C圖中安培力的方向應(yīng)垂直于導(dǎo)線向下；D圖中安培力的方向垂直于導(dǎo)線向右．故選項D正確．2．(安培力的大小)(多選)如圖12所示的四幅圖中，導(dǎo)體棒的長度均為L，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，在各導(dǎo)體棒中通有相同的電流I.則下列選項正確的是()圖12A．圖甲中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為BILB．圖乙中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為BILC．圖丙中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為eq\f(\r(3),2)BILD．圖丁中導(dǎo)體棒所受的安培力大小為eq\f(\r(3),2)BIL答案BD解析題圖甲中，因?qū)w棒與磁場平行，所以安培力為零，A錯誤；題圖乙中，導(dǎo)體棒與磁場垂直，則安培力的大小為F1＝BIL，B正確；題圖丙中，導(dǎo)體棒與磁場垂直，則安培力的大小為F2＝BIL，C錯誤；題圖丁中，導(dǎo)體棒與磁場成60°角，則安培力的大小為F3＝BILsin60°＝eq\f(\r(3),2)BIL，D正確．3．(安培力的大小)(2020·廣西田陽高中高二月考)將一段通電直導(dǎo)線abc從中點(diǎn)b折成120°，分別放在如圖13所示的勻強(qiáng)磁場中，圖甲中導(dǎo)線所在平面與磁場的磁感線平行，圖乙中導(dǎo)線所在平面與磁場的磁感線垂直，若兩圖中兩導(dǎo)線所受的安培力大小相等，則甲、乙兩圖中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比eq\f(B1,B2)為()圖13A.eq\f(\r(3),3)B.eq\f(2\r(3),3)C.eq\f(\r(3),6)D.eq\f(3\r(3),2)答案B解析設(shè)導(dǎo)線的總長為2L，通過導(dǎo)線的電流為I，題圖甲中導(dǎo)線受到的安培力大小為B1IL＋B1cos60°IL＝eq\f(3,2)B1IL，題圖乙中導(dǎo)線受到的安培力的大小為B2I·2Lcos30°＝eq\r(3)B2IL，根據(jù)題意有eq\f(3,2)B1IL＝eq\r(3)B2IL，則有eq\f(B1,B2)＝eq\f(2\r(3),3)，B正確．4.(安培力的大小)如圖14所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向斜向右上方，與水平方向的夾角為45°.一個四分之三金屬圓環(huán)ab置于勻強(qiáng)磁場中，圓環(huán)的半徑為r，圓心為O，兩條半徑Oa和Ob相互垂直，Oa沿水平方向，Ob沿豎直方向．c點(diǎn)將圓環(huán)等分為兩部分，當(dāng)圓環(huán)中通以電流I時，則圓環(huán)ac受到的安培力大小為()圖14A．BIrB.eq\f(3,4)πBIrC.eq\f(1,2)BIrD.eq\f(\r(2),2)BIr答案D解析根據(jù)幾何關(guān)系，可知通電圓環(huán)在磁場中的有效長度為L＝eq\r(2)r；根據(jù)安培力公式可得，圓環(huán)ab受到的安培力大小為F＝eq\r(2)BIr，又圓環(huán)ac和圓環(huán)cb所受安培力大小相等，方向相同，所以圓環(huán)ac受到的安培力大小為F′＝eq\f(F,2)＝eq\f(\r(2),2)BIr，D正確．5.(安培力的疊加)(2020·泉州市高二期末)如圖15所示，材質(zhì)相同、粗細(xì)均勻的正方形導(dǎo)體框ABCD，垂直放置于勻強(qiáng)磁場中，將CD兩點(diǎn)接到電源兩端，CD段受到的安培力大小為F，則此時導(dǎo)體框受到的安培力的合力大小為()圖15A.eq\f(2,3)FB.eq\f(4,3)FC．2FD．3F答案B解析均勻的電阻絲組成的正方形導(dǎo)體框，電阻絲CBAD阻值是電阻絲CD阻值的3倍，電阻絲CD與電阻絲CBAD并聯(lián)，所以電阻絲CBAD中電流是電阻絲CD中電流的eq\f(1,3)，電阻絲CBAD在磁場中的有效長度與電阻絲CD的長度相等，則電阻絲CBAD所受安培力是電阻絲CD所受安培力的eq\f(1,3)，即電阻絲CBAD所受安培力的大小為eq\f(1,3)F，電阻絲CD與電阻絲CBAD所受安培力的方向相同，所以導(dǎo)體框受到的安培力的合力大小F合＝F＋eq\f(1,3)F＝eq\f(4,3)F，B正確.考點(diǎn)一安培力的方向左手定則1．如圖所示，通電導(dǎo)線均置于勻強(qiáng)磁場中，其中導(dǎo)線受到的安培力方向向右的是()答案B解析根據(jù)左手定則，選項A中導(dǎo)線受到的安培力方向向左，選項B中導(dǎo)線受到的安培力方向向右，選項C中導(dǎo)線與磁場方向平行，不受安培力，選項D中導(dǎo)線受到的安培力方向垂直紙面向里，故A、C、D錯誤，B正確．2.電磁彈射是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運(yùn)動，電磁炮就是利用電磁彈射工作的．電磁炮的原理如圖1所示，則炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力的方向是()圖1A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向左 D．水平向右答案C解析由左手定則可知，炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力的方向水平向左，故選C.3.(2020·山東青島二中高二期中)如圖2，均勻繞制的螺線管水平放置，在其正中心的上方附近用絕緣繩水平吊起通電直導(dǎo)線A，A與螺線管垂直，A導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里．閉合開關(guān)S，A受到的通電螺線管產(chǎn)生的磁場的作用力的方向是()圖2A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向右 D．水平向左答案A解析首先根據(jù)安培定則判斷出通電螺線管右端為N極，左端為S極，所以在A處產(chǎn)生的磁場方向水平向左．根據(jù)左手定則判斷可知A受到的通電螺線管產(chǎn)生的磁場的作用力的方向豎直向上，選項A正確，B、C、D錯誤．考點(diǎn)二安培力的大小4.如圖3所示，某區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一正方形剛性線圈，邊長為L，匝數(shù)為n，線圈平面與磁場方向垂直，線圈一半在磁場內(nèi)．某時刻，線圈中通過大小為I的電流，則此線圈所受安培力的大小為()圖3A.eq\r(2)BILB.eq\f(1,2)nBILC．nBILD.eq\r(2)nBIL答案D5.如圖4所示，水平導(dǎo)軌接有電源，導(dǎo)軌上固定有三根導(dǎo)體棒a、b、c，c為直徑與b等長的半圓，長度關(guān)系為c最長，b最短，將裝置置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，在接通電源后，三根導(dǎo)體棒中有等大的電流通過，則三根導(dǎo)體棒受到的安培力大小關(guān)系為()圖4A．Fa＞Fb＞Fc B．Fa＝Fb＝FcC．Fb＜Fa＜Fc D．Fa＞Fb＝Fc答案D解析設(shè)a、b兩棒的長度分別為La和Lb，c的直徑為d.由于導(dǎo)體棒都與勻強(qiáng)磁場垂直，則a、b、c三棒所受安培力的大小分別為：Fa＝BILa；Fb＝BILb＝BId；c棒所受安培力與長度為d的直導(dǎo)體棒所受安培力的大小相等，則Fc＝BId；因為La＞d，則Fa＞Fb＝Fc，D正確．6.(多選)如圖5所示，紙面內(nèi)的金屬圓環(huán)中通有電流I，圓環(huán)圓心為O、半徑為R，P、Q為圓環(huán)上兩點(diǎn)，且OP垂直于OQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，則()圖5A．整個圓環(huán)受到的安培力大小為2πBIRB．整個圓環(huán)受到的安培力大小為0C．大圓弧PQ受到的安培力大小為BIRD．大圓弧PQ受到的安培力大小為eq\r(2)BIR答案BD解析根據(jù)左手定則可知，整個圓環(huán)關(guān)于圓心對稱的兩部分受到的安培力等大反向，則整個圓環(huán)受到的合力為0，選項A錯，B對；大圓弧PQ受到的安培力大小等于直線段PQ受到的安培力大小，為eq\r(2)BIR，選項C錯，D對．考點(diǎn)三磁電式電流表7．(多選)關(guān)于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯之間的均勻輻向分布的磁場，下列說法正確的是()A．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等，方向相同B．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向處處相同，大小不等C．使線圈平面始終與磁感線平行D．該磁場中距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都相等答案CD解析磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯之間有均勻輻向分布的磁場，使線圈平面始終與磁感線平行，故C正確；該磁場中距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等，但方向不同，故A、B錯誤，D正確．8.(2020·孝感市高二期中)如圖6所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠圓盤，帶有大量均勻分布的正電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向已在圖中標(biāo)出．當(dāng)圓盤繞中心軸OO′按圖示方向高速轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受安培力的方向是()圖6A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向外 D．水平向里答案C解析帶正電圓盤如題圖轉(zhuǎn)動時，從上向下看，形成順時針方向的電流，根據(jù)右手螺旋定則可知，在圓盤上方形成的磁場方向豎直向下，根據(jù)左手定則，通電直導(dǎo)線所受安培力的方向水平向外，故選C.9.(2020·廣東茂名期末)如圖7所示，“L”形導(dǎo)線abc固定并垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，ab⊥bc，ab長為2L，bc長為L，導(dǎo)線通入恒定電流I，設(shè)導(dǎo)線受到的安培力大小為F，方向與bc間的夾角為θ，則()圖7A．F＝3BIL，tanθ＝eq\f(1,2)B．F＝eq\r(5)BIL，tanθ＝eq\f(1,2)C.F＝7BIL，tanθ＝eq\f(1,2)D．F＝eq\r(5)BIL，tanθ＝2答案B解析連接ac，根據(jù)幾何關(guān)系得ac＝eq\r(5)L，則F＝eq\r(5)BIL，F(xiàn)與bc間的夾角θ滿足tanθ＝eq\f(bc,ab)＝eq\f(1,2)，選項B正確．10.如圖8所示，位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線長L＝5m，通有I＝3A的恒定電流，平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T．當(dāng)導(dǎo)線與B成60°夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的磁場力為零，則該區(qū)域同時存在的另一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的可能值為()圖8A.eq\f(\r(3),2)TB.eq\f(1,2)TC．2eq\r(3)TD.eq\f(\r(3),3)T答案C解析通電導(dǎo)線所受磁場力為零，則電流方向與磁場方向平行，說明該區(qū)域同時存在的另一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B′與B的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿導(dǎo)線方向，由平行四邊形定則可知，當(dāng)B′與合磁場(通電導(dǎo)線)垂直時，B′最小，最小值為Bsin60°＝eq\r(3)T，則B′≥eq\r(3)T，所以B′的可能值為2eq\r(3)T，故C正確，A、B、D錯誤．11.如圖9所示，水平放置的兩導(dǎo)軌P、Q間的距離l＝0.5m，垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，垂直于導(dǎo)軌放置的ab棒的質(zhì)量m＝1kg，系在ab棒中點(diǎn)且與導(dǎo)軌平行的水平繩跨過定滑輪與重力G＝3N的物塊相連．已知ab棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，電源的電動勢E＝10V、內(nèi)阻r＝0.1Ω，導(dǎo)軌的電阻及ab棒的電阻均不計．要想ab棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，R應(yīng)在哪個范圍內(nèi)取值？(g取10m/s2)圖9答案1.9Ω≤R≤9.9Ω解析依據(jù)物體的平衡條件可得ab棒恰不右滑時G－μmg－BI1l＝0ab棒恰不左滑時G＋μmg－BI2l＝0根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝I1(R1＋r)E＝I2(R2＋r)由以上各式代入數(shù)據(jù)可解得R1＝9.9Ω，R2＝1.9Ω所以R的取值范圍為1.9Ω≤R≤9.9Ω.12.如圖10所示為電流天平，可以用來測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與線圈平面垂直．當(dāng)線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡．然后使電流反向，大小不變．這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡．重力加速度g取10m/s2.圖10(1)導(dǎo)出用n、m、l、I、g計算B的表達(dá)式．(2)當(dāng)n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g時，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？答案見解析解析(1)設(shè)電流方向未改變時，等臂天平的左盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量為m1，右盤內(nèi)砝碼和線圈的質(zhì)量為m2，則由等臂天平的平衡條件，有m1g＝m2g－nBIl，電流方向改變后，同理可得(m＋m1)g＝m2g＋nBIl兩式相減，得B＝eq\f(mg,2nIl).(2)將n＝9，l＝10.0cm，I＝0.10A，m＝8.78g代入B＝eq\f(mg,2nIl)，得B≈0.49T.13.(2019·全國卷Ⅰ)如圖11，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接．已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()圖11A．2FB．1.5FC．0.5FD．0答案B解析設(shè)三角形邊長為l，通過導(dǎo)體棒MN的電流大小為I，則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過導(dǎo)體棒ML和LN的電流大小為eq\f(I,2)，如圖所示，依題意有F＝BlI，則導(dǎo)體棒ML和LN所受安培力的合力為F1＝eq\f(1,2)BlI＝eq\f(1,2)F，方向與F的方向相同，所以線框LMN受到的安培力大小為F＋F1＝1.5F，選項B正確．2磁場對運(yùn)動電荷的作用力[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是洛倫茲力，會用左手定則判斷洛倫茲力的方向.2.掌握洛倫茲力公式的推導(dǎo)過程，會計算洛倫茲力的大小.3.知道電視顯像管的基本構(gòu)造及工作的基本原理．一、洛倫茲力的方向和大小1．洛倫茲力(1)定義：運(yùn)動電荷在磁場中受到的力．(2)與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2．洛倫茲力的方向左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向．負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反．3．洛倫茲力的大小(1)當(dāng)v與B成θ角時，F(xiàn)＝qvBsinθ.(2)當(dāng)v⊥B時，F(xiàn)＝qvB.(3)當(dāng)v∥B時，F(xiàn)＝0.二、電子束的磁偏轉(zhuǎn)1．顯像管的構(gòu)造：如圖1所示，由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏組成．圖12．顯像管的原理(1)電子槍發(fā)射高速電子．(2)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)．(3)熒光屏被電子束撞擊時發(fā)光．3．掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動．1．判斷下列說法的正誤．(1)運(yùn)動電荷在磁場中一定受洛倫茲力．(×)(2)同一電荷，以相同大小的速度進(jìn)入磁場，速度方向不同時，洛倫茲力的大小也可能相同．(√)(3)運(yùn)動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零．(×)(4)電荷垂直磁場運(yùn)動時所受洛倫茲力最小，平行磁場運(yùn)動時所受洛倫茲力最大．(×)(5)顯像管內(nèi)偏轉(zhuǎn)線圈中的電流恒定不變時，電子打在熒光屏上的光點(diǎn)是不動的．(√)2.如圖2所示，一陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時，發(fā)現(xiàn)射線的運(yùn)動軌跡向下彎曲，則導(dǎo)線中的電流方向為__________．(填“從A到B”或“從B到A”)圖2答案從B到A一、洛倫茲力的方向?qū)W(xué)探究如圖3所示，電子由陰極向陽極運(yùn)動(向右運(yùn)動)過程中向下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，試問：圖3(1)什么力使電子偏轉(zhuǎn)？該力的方向如何？(2)電子運(yùn)動軌跡附近的磁場方向如何？電子所受洛倫茲力與磁場方向、電子運(yùn)動方向存在什么關(guān)系？答案(1)洛倫茲力向下(2)磁場方向向里電子所受洛倫茲力與磁場方向垂直，與電子運(yùn)動方向垂直，滿足左手定則知識深化1．洛倫茲力的方向(1)F、B、v三者方向間的關(guān)系洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動的方向及磁場方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．說明：F、B、v三個量的方向關(guān)系是：F⊥B，F(xiàn)⊥v，但B與v不一定垂直，如圖4甲、乙所示．圖4(2)受洛倫茲力方向的判斷在用左手定則判斷運(yùn)動的電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向時，對于正電荷，四指指向電荷的運(yùn)動方向；但對于負(fù)電荷，四指應(yīng)指向電荷運(yùn)動的反方向．2．洛倫茲力的特點(diǎn)(1)洛倫茲力的方向隨電荷運(yùn)動方向的變化而變化．但無論怎樣變化，洛倫茲力都與運(yùn)動方向垂直．(2)洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運(yùn)動方向，不改變電荷的速度大?。嚺袛嘞铝袌D中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向，其中垂直于紙面指向紙里的是()答案D解析根據(jù)左手定則可以判斷，選項A中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向向下；選項B中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向向上；選項C中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向垂直紙面指向紙外；選項D中的帶電粒子所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向紙里，D正確．二、洛倫茲力的大小導(dǎo)學(xué)探究如圖5所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.設(shè)磁場中有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q且定向移動的速率都是v.圖5(1)導(dǎo)線中的電流是多少？導(dǎo)線在磁場中所受安培力多大？(2)長為L的導(dǎo)線中含有的自由電荷數(shù)為多少？每個自由電荷所受洛倫茲力多大？答案(1)nqvSnqvSLB(2)nSLqvB知識深化1．洛倫茲力與安培力的關(guān)系(1)安培力是導(dǎo)體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)．(2)洛倫茲力對電荷不做功，但安培力卻可以對導(dǎo)體做功．2．洛倫茲力的大?。篎＝qvBsinθ，θ為電荷運(yùn)動的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角．(1)當(dāng)θ＝90°時，v⊥B，sinθ＝1，F(xiàn)＝qvB，即運(yùn)動方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力最大．(2)當(dāng)θ＝0°時，v∥B，sinθ＝0，F(xiàn)＝0，即運(yùn)動方向與磁場平行方向時，不受洛倫茲力．如圖6所示，各圖中的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并指出洛倫茲力的方向．圖6答案(1)qvB垂直于v指向左上方(2)eq\f(1,2)qvB垂直紙面向里(3)qvB垂直紙面向里(4)qvB垂直于v指向左上方解析(1)因v⊥B，所以F＝qvB，方向垂直于v指向左上方．(2)v與B的夾角為30°，將v分解成垂直磁場的分量和平行磁場的分量，v⊥＝vsin30°，F(xiàn)＝qvBsin30°＝eq\f(1,2)qvB，方向垂直紙面向里．(3)因v⊥B，所以F＝qvB，由左手定則判斷出洛倫茲力的方向垂直紙面向里．(4)因v⊥B，所以F＝qvB，方向垂直于v指向左上方．三、電子束的磁偏轉(zhuǎn)顯像管的原理示意圖如圖7所示，當(dāng)沒有磁場時電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)．安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)．設(shè)垂直紙面向里的磁場方向為正方向，如果要使電子束打在熒光屏上的位置由P點(diǎn)逐漸移動到Q點(diǎn)，下列磁場能夠使電子束發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是()圖7答案A解析要使電子束打在熒光屏上的位置由P點(diǎn)逐漸移動到Q點(diǎn)，可知電子先向上偏轉(zhuǎn)后向下偏轉(zhuǎn)，P到O過程中洛倫茲力向上，O到Q過程中洛倫茲力向下，根據(jù)左手定則知，能夠使電子束發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的磁場是選項A.四、帶電體在洛倫茲力作用下的運(yùn)動1．帶電體在勻強(qiáng)磁場中速度變化時洛倫茲力的大小往往隨之變化，并進(jìn)一步導(dǎo)致彈力、摩擦力的變化，帶電體將在變力作用下做變加速運(yùn)動．2．利用牛頓運(yùn)動定律和平衡條件分析各物理量的動態(tài)變化時要注意彈力為零的臨界狀態(tài)，此狀態(tài)是彈力方向發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)．(多選)用絕緣細(xì)線懸掛一個質(zhì)量為m、帶正電的小球，置于如圖8所示的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)小球偏離豎直方向在垂直于磁場方向擺動時，如果細(xì)線始終繃緊，不計空氣阻力，則前后兩次通過最低點(diǎn)時相比較，相同的物理量是()圖8A．小球受到的洛倫茲力B．小球的加速度C．細(xì)線的拉力D．小球的動能答案BD解析由于洛倫茲力不做功，因此小球兩次通過最低點(diǎn)時速度大小相等、方向相反，動能相等，洛倫茲力方向相反，A錯誤，D正確；小球做圓周運(yùn)動的向心加速度相同，B正確；由于洛倫茲力方向相反，所以細(xì)線的拉力大小不相等，C錯誤．(2020·云南省武定民族中學(xué)高二期末)如圖9所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，有一足夠長的絕緣細(xì)棒OO′在豎直面內(nèi)垂直磁場方向放置，細(xì)棒與水平面間的夾角為α，一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為μ，且μ<tanα，重力加速度為g.現(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中：圖9(1)圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時的速度為多大？(2)圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度為多大？答案(1)gsinαeq\f(mgcosα,qB)(2)eq\f(mgsinα＋μcosα,μqB)解析(1)由于μ<tanα，所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑，環(huán)A沿棒運(yùn)動的速度為v1時，受到重力mg、洛倫茲力qv1B、棒的彈力FN1和摩擦力Ff1，F(xiàn)f1＝μFN1，根據(jù)牛頓第二定律，沿棒的方向有mgsinα－Ff1＝ma垂直棒的方向有FN1＋qv1B＝mgcosα所以當(dāng)FN1＝0，即Ff1＝0時，a有最大值am，且am＝gsinα，此時qv1B＝mgcosα解得v1＝eq\f(mgcosα,qB)(2)設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值vm時，環(huán)受棒的彈力大小為FN2，方向垂直于棒向下，摩擦力大小為Ff2＝μFN2，此時應(yīng)有a＝0，即mgsinα＝Ff2FN2＋mgcosα＝qvmB解得vm＝eq\f(mgsinα＋μcosα,μqB)求解帶電體在磁場中的運(yùn)動問題的解題步驟1．確定研究對象，即帶電體；2．確定帶電體所帶電荷量的正、負(fù)以及速度方向；3．由左手定則判斷帶電體所受洛倫茲力的方向，并作出受力分析圖；4．由平行四邊形定則、矢量三角形或正交分解法等方法，根據(jù)物體的平衡條件或牛頓第二定律列方程求解；5．對于定性分析的問題還可以采用極限法進(jìn)行推理，從而得到結(jié)論．1．(洛倫茲力的方向)在下列四個選項中，正確標(biāo)明了帶正電粒子所受洛倫茲力F方向的是()答案D解析根據(jù)左手定則可知，A項中洛倫茲力方向應(yīng)該垂直紙面向里，故A錯誤；B項中洛倫茲力方向應(yīng)該垂直紙面向外，故B錯誤；C項中洛倫茲力方向應(yīng)該豎直向下，故C錯誤；D項中洛倫茲力方向應(yīng)該豎直向上，故D正確．2．(洛倫茲力的大小)兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，兩粒子質(zhì)量之比為1∶4，電荷量之比為1∶2，則剛進(jìn)入磁場時兩帶電粒子所受洛倫茲力之比為()A．2∶1B．1∶1C．1∶2D．1∶4答案C解析帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時，洛倫茲力F＝qvB，與電荷量成正比，與質(zhì)量無關(guān)，C項正確．3.(帶電粒子在磁場中的運(yùn)動)(2020·廣東佛山一中高二期中)一束等離子體(含有大量帶正電和帶負(fù)電的離子，都不考慮重力)，沿圖10中箭頭所示的方向垂直于磁場方向進(jìn)入一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，離子運(yùn)動的軌跡如圖中a、b所示，則()圖10A．a(chǎn)是帶正電的離子的運(yùn)動軌跡B．b是帶正電的離子的運(yùn)動軌跡C．a(chǎn)是帶負(fù)電的離子的運(yùn)動軌跡D．a(chǎn)是帶正電離子及帶負(fù)電離子的共同運(yùn)動軌跡答案A解析帶正電的離子在垂直紙面向里的磁場中向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，離子受到的洛倫茲力的方向向上，所以離子可能的運(yùn)動軌跡為a，故A符合題意，B不符合題意．帶負(fù)電的離子在垂直紙面向里的磁場中向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，離子受到的洛倫茲力的方向向下，所以離子可能的運(yùn)動軌跡為b，故C不符合題意．根據(jù)A、C的分析可知，帶正電離子及帶負(fù)電離子的運(yùn)動軌跡不相同，故D不符合題意．4．(帶電體在磁場中的運(yùn)動)(多選)(2020·攀枝花市高二期末)如圖11所示，一個質(zhì)量為0.1g、電荷量為5×10－4C的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，放在傾角為α＝30°的光滑絕緣斜面頂端(斜面足夠長)，斜面置于B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，小滑塊由靜止開始沿斜面滑下，小滑塊運(yùn)動一段距離l后離開斜面，g取10m/s2，則()圖11A．小滑塊帶正電B．小滑塊帶負(fù)電C．l＝1.2mD．小滑塊離開斜面時的瞬時速率為2m/s答案AC解析由題意可知，小滑塊受到的洛倫茲力垂直斜面向上．根據(jù)左手定則可得，小滑塊帶正電，故A對，B錯；由題意知，當(dāng)滑塊離開斜面時，有Bqv＝mgcosα，解得v＝eq\f(mgcosα,qB)＝2eq\r(3)m/s，故D錯；在滑塊離開斜面之前，滑塊在沿斜面方向所受的合力始終等于重力沿斜面方向的分力，所以滑塊在斜面上一直做勻加速直線運(yùn)動，即mgsinα＝ma，解得a＝gsinα＝5m/s2，由v2＝2al，解得l＝1.2m，故C對．考點(diǎn)一洛倫茲力的方向1．下列四幅圖關(guān)于各物理量方向間的關(guān)系中，正確的是()答案B解析由左手定則可知，安培力的方向總是與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，故A錯誤；磁場的方向向下，電流的方向垂直紙面向里，由左手定則可知安培力的方向向左，故B正確；由左手定則可知，洛倫茲力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，C項圖中洛倫茲力應(yīng)為垂直紙面向外，故C錯誤；通電螺線管內(nèi)部產(chǎn)生的磁場的方向沿螺線管的軸線的方向，由D項圖可知電荷運(yùn)動的方向與磁感線的方向平行，不受洛倫茲力，故D錯誤．2.如圖1所示，美國物理學(xué)家安德森在研究宇宙射線時，在云霧室里觀察到有一個粒子的徑跡和電子的徑跡彎曲程度相同，但彎曲方向相反，從而發(fā)現(xiàn)了正電子，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎．云霧室中磁場方向可能是()圖1A．垂直紙面向外 B．垂直紙面向里C．沿紙面向上 D．沿紙面向下答案B解析由左手定則可知，磁場方向可能垂直紙面向里，故B正確．3.(2020·廣元天立國際學(xué)校高二月考)如圖2所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一束電子，初速度方向與電流方向相同，則電子可能的運(yùn)動情況是()圖2A．沿路徑a運(yùn)動 B．沿路徑b運(yùn)動C．沿路徑c運(yùn)動 D．沿路徑d運(yùn)動答案D解析由安培定則知，電流I在導(dǎo)線下方產(chǎn)生的磁場方向指向紙外，由左手定則知，電子剛進(jìn)入磁場時所受洛倫茲力方向向下，則電子的軌跡必定向下彎曲，因此A、B錯誤；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動方向垂直，故其運(yùn)動軌跡必定是曲線，因此C錯誤，D正確．考點(diǎn)二電子束的磁偏轉(zhuǎn)4.(2020·江蘇西亭高級中學(xué)高二上期末)如圖3所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將()圖3A．向上偏轉(zhuǎn)B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙外偏轉(zhuǎn)D．向紙里偏轉(zhuǎn)答案A解析由安培定則可知，示波管下方環(huán)形電流在環(huán)形導(dǎo)線內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，在環(huán)形導(dǎo)線外側(cè)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外；電子束由左向右運(yùn)動，由左手定則可知，電子束受到的洛倫茲力豎直向上，則電子束向上偏轉(zhuǎn)，選項A正確，B、C、D錯誤．5.在電視機(jī)的顯像管中，電子束的掃描是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，其掃描原理如圖4所示．圓形區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于圓面，而不加磁場時，電子束將通過O點(diǎn)而打在屏幕的中心M點(diǎn)．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(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律應(yīng)是下列選項中的()圖4答案B解析由題意知，要想得到以M為中心的亮線PQ，則電子束既要向上偏轉(zhuǎn)，又要向下偏轉(zhuǎn)，所以磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化時，應(yīng)有方向改變，C、D錯誤；A項中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定，則電子束受到的洛倫茲力大小相同，偏轉(zhuǎn)量也相同，向同一方向偏轉(zhuǎn)的電子都打到同一點(diǎn)，不能得到連續(xù)的亮線，A錯誤；在B項中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律下，可得到亮線PQ，B正確．考點(diǎn)三帶電體在磁場中的運(yùn)動6.(2020·天津市南開中學(xué)期末)如圖5所示，一帶正電的物體固定在小車的底板上，其中底板絕緣，整個裝置靜止在水平地面上，在空間施加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如果保持小車不動，將勻強(qiáng)磁場沿水平方向向左勻速運(yùn)動．則下列說法正確的是()圖5A．帶電物體所受的洛倫茲力為零B．帶電物體受洛倫茲力且方向豎直向上C．小車對地面的壓力變大D．地面對小車的摩擦力方向向左答案B解析受洛倫茲力的帶電物體的速度不是相對地面而言，而是相對磁場．題中勻強(qiáng)磁場向左勻速運(yùn)動相當(dāng)于小車水平向右勻速運(yùn)動，由左手定則可知，帶電物體所受的洛倫茲力方向豎直向上，B正確，A錯誤；由于小車水平方向不受力，沒有相對運(yùn)動的趨勢，所以摩擦力為零，D錯誤；對小車及帶電物體整體分析可知，地面對小車的支持力變小，由牛頓第三定律可知小車對地面的壓力變小，C錯誤．7．(2020·湖北黃岡中學(xué)月考)如圖6所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電絕緣物塊位于高度略大于物塊高度的水平寬敞絕緣隧道中，隧道足夠長，物塊上、下表面與隧道上、下表面的動摩擦因數(shù)均為μ，整個空間存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)給物塊水平向右的初速度v0，空氣阻力忽略不計，物塊電荷量不變，則物塊()圖6A．一定做勻速直線運(yùn)動B．一定做減速運(yùn)動C．可能先減速后勻速運(yùn)動D．可能加速運(yùn)動答案C解析根據(jù)左手定則可知物塊受到的洛倫茲力方向向上，如果洛倫茲力等于重力，則物塊做勻速直線運(yùn)動；如果洛倫茲力小于重力，物塊與隧道下表面間存在摩擦力，物塊做減速運(yùn)動；如果洛倫茲力大于重力，物塊與隧道上表面間存在摩擦力，做減速運(yùn)動，當(dāng)減速到洛倫茲力等于重力時做勻速運(yùn)動．故選項C正確．8．如圖7甲所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)可在水平放置的足夠長的粗糙絕緣細(xì)桿上滑動，細(xì)桿處于勻強(qiáng)磁場中，不計空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后運(yùn)動過程中的速度－時間圖像如圖乙所示．則關(guān)于圓環(huán)所帶的電性，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法正確的是(重力加速度為g)()圖7A．圓環(huán)帶負(fù)電，B＝eq\f(mg,qv0) B．圓環(huán)帶正電，B＝eq\f(2mg,qv0)C．圓環(huán)帶負(fù)電，B＝eq\f(2mg,qv0) D．圓環(huán)帶正電，B＝eq\f(mg,qv0)答案B解析因圓環(huán)最后做勻速直線運(yùn)動，圓環(huán)在豎直方向上受力平衡，則有eq\f(Bqv0,2)＝mg，即B＝eq\f(2mg,qv0)；根據(jù)左手定則可知圓環(huán)帶正電，故B正確，A、C、D錯誤．9.(多選)(2020·西安市第八十三中學(xué)期中)足夠長的光滑絕緣槽，與水平方向的夾角分別為α和β(α<β)，如圖8所示，加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，將質(zhì)量相等且?guī)У攘空?、?fù)電荷的小球a和b，分別從兩斜面的頂端由靜止釋放(一次僅有一個小球存在)，關(guān)于兩球在槽上的運(yùn)動，下列說法正確的是()圖8A．在槽上a、b兩球都做勻加速直線運(yùn)動，aa>abB．在槽上a、b兩球都做變加速直線運(yùn)動，但總有aa>abC．a(chǎn)、b兩球沿直線運(yùn)動的最大位移分別為xa、xb，則xa<xbD．a(chǎn)、b兩球沿槽運(yùn)動的時間分別為ta、tb，則ta<tb答案ACD解析小球a、b沿槽下滑的加速度大小分別為aa＝gsinβ，ab＝gsinα，因α<β，故aa>ab，選項A對，B錯；小球受到的洛倫茲力垂直槽向上，當(dāng)mgcosβ＝qvaB、mgcosα＝qvbB時，a和b離開槽，顯然va<vb，而aa>ab，根據(jù)位移公式可知xa<xb，選項C對；根據(jù)速度公式可知選項D對．10.如圖9所示，a為帶正電的小物塊，b是一不帶電的絕緣物塊(設(shè)a、b間無電荷轉(zhuǎn)移)，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無相對滑動地向左做加速運(yùn)動，則在加速運(yùn)