2021学年5 电荷在磁场中受到的力课后作业题

这是一份2021学年5 电荷在磁场中受到的力课后作业题，共15页。试卷主要包含了洛伦兹力，洛伦兹力的大小和方向，电视显像管的工作原理等内容，欢迎下载使用。
第5节  运动电荷在磁场中受到的力一、洛伦兹力1．定义：磁场对      的作用。2．与安培力的关系：安培力是大量运动电荷受到洛伦兹力的    表现。二、洛伦兹力的大小和方向1．洛伦兹力的方向用左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让      从掌心进入，并使四指指向     运动的方向，这时      就是运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。2．洛伦兹力的大小（1）公式：F=      。式中θ为v与B的夹角。（2）特殊情况①当θ=90°即v⊥B时，F=     。②当θ=      ，即v∥B时，F=0。即v与B平行时，运动电荷不受洛伦兹力。3．洛伦兹力不做功洛伦兹力的方向既    于磁场，又    于电荷运动的速度，根据做功的条件可以推断：洛伦兹力对运动电荷     。三、电视显像管的工作原理电视显像管应用了电子束     的道理。显像管中有一个     ，工作时它能发射    ，荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区的    方向和    方向都有偏转磁场，其                  、    都在不断地变化。 运动电荷  宏观磁感线  正电荷  拇指所指的方向    qvB  0°或180°  垂直  垂直  不做功磁偏转  阴极  电子  水平  竖直  方向  强弱一、洛伦兹力和电场力的比较 洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动电荷的作用电场对放入其中电荷的作用产生条件v≠0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力的作用大小F=qvB（v⊥B）F=qE力方向与场方向的关系一定是F⊥B，F⊥v，与电荷的电性无关正电荷受力与电场的方向相同，负电荷受力与电场的方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况F为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度的大小既可以改变电荷的运动速度的大小，也可以改变电荷运动的方向【例题1】如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正的电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动。现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球所带电荷量不变，在小球由静止下滑的过程中A．小球的加速度一直增大B．小球的速度一直增大，直到最后匀速C．小球的速度先增大，再减小，直到停止运动D．棒对小球的弹力一直减小参考答案：B试题解析：小球下落时受力分析如图所示。开始下落时，电场力大于洛伦兹力，弹力向左，在下落过程中，随着速度的增加，洛伦兹力增大，弹力减少，从而导致摩擦力减少，下落的加速度增大，总有一时刻，洛伦兹力等于电场力，此时弹力为零，摩擦力为零，加速度达到最大值为g，再下落时，洛伦兹力大于电场力，弹力向右，随着速度的增加，洛伦兹力增大，弹力也增大，从而摩擦力增大，加速度减小，AD错误；当摩擦力增大到与小球的重力相等时，小球开始匀速下落，且一直匀速运动下去，B正确，C错误。二、洛伦兹力与安培力的联系及区别1．安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者是相同性质的力，都是磁场力。2．洛伦兹力对运动电荷不做功；安培力对通电导线可以做正功，可以做负功，也可以不做功。【例题2】（2017·河南省洛阳市高二上学期期中）关于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的是A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B．洛伦兹力和安培力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力C．安培力就是洛伦兹力，二者是等价的D．安培力对通电导线能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功参考答案：BD1．（2017·甘肃省兰州市第一中学高二期中）关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是A．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断B．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直C．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用D．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功2．（2017·江苏省东台市创新学校高一月考）下面四幅图表示了磁感应强度B、电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是A．                            B．C．                              D．3．在如图所示的空间中，存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向，磁感应强度为B的匀强磁场。一个质子（电荷量为e）在该空间恰沿y轴的正方向以速度v匀速运动。据此可以判断A．质子所受电场力的大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高B．质子所受电场力的大小等于eE，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低C．质子所受电场力的大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高D．质子所受电场力的大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低4．（2017·河南省商丘市高三第二次模拟）如图所示，带正电的不计重力的粒子，沿水平向右的方向垂直进入磁场，关于其运动情况，下列说法中正确的是A．如图中轨迹1所示B．如图中轨迹2所示C．如图中轨迹3所示D．垂直纸面向里运动5．如图所示，电解池中放了两个金属极板，则最终上面的金属板和下面的金属板哪个电势高（垂直纸面向里的磁场）A．上板高                               B．下板高C．一样高                               D．无法确定6．（2017·江苏省宜兴市高二期中）如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线（电子束)将A．向纸内偏B．向纸外偏C．向上偏D．向下偏7．如图所示，带正电的小球通过绝缘柄固定在A处，匀强磁场方向垂直纸面向里。则有关洛伦兹力的分析，正确的是A．若将匀强磁场向右水平平移，由于带电小球静止，所以它不受洛伦兹力作用B．若将匀强磁场向右水平平移，小球会受到洛伦兹力作用，其方向向上C．若将匀强磁场向右水平平移，小球会受到洛伦兹力作用，其方向向下D．若磁场沿垂直纸面的方向平移，则小球不受洛伦兹力作用8．（2017·江苏省苏州市高二期末）一个带电粒子在匀强磁场B中所受的洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是A．粒子带负电，向下运动B．粒子带正电，向左运动C．粒子带负电，向上运动D．粒子带正电，向右运动9．（2017·福建省高三第一次月考）带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场，若只考虑洛伦兹力，则粒子的A．动能不变B．受力不变C．速度不变D．加速度不变10．（2017·湖南省益阳市桃江县高二期末统考）如图所示，带负电的小球用绝缘丝线悬挂于0点并在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点A时A．摆球的动能不相同B．摆球受到的磁场力相同C．摆球受到的丝线的拉力相同D．向右摆动通过A点时悬线的拉力大于向左摆动通过A点时悬线的拉力11．（2017·福建省龙海市程溪中学高二期中）如图所示，在电子射线管上方平行放置一通电长直导线，则电子射线将A．向上偏B．向下偏C．向纸内偏D．向纸外偏12．下列有关带电粒子运动的说法，正确的是（不计重力）A．沿着电场线方向飞入匀强电场，动能一定变化B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能一定变化C．垂直于电场线方向飞入匀强电场，动能一定变化D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能一定不变13．（2017·江西省红色七校高三第一次联考）如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为a，电流强度均为I，方向垂直纸面向里(已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度B＝，其中k为常数)。某时刻有一电子(质量为m、电荷量为e)正好经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，则电子此时所受磁场力为A．方向垂直纸面向里，大小为B．方向指向x轴正方向，大小为C．方向垂直纸面向里，大小为D．方向指向x轴正方向，大小为14．（2017·江苏省普通高中学业水平测试）如图所示，电子e向上射入匀强磁场中，此时该电子所受洛伦兹力的方向是A．向左B．向右C．垂直于纸面向里D．垂直于纸面向外15．为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法正确的是A．若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高B．前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大D．污水流量Q与电压U成正比，与a、b有关16．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电的小球同时从两轨道左端的最高点O由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是A．两小球到达轨道最低点的速度vM>vNB．两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FNC．小球第一次到达M点的时间大于到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能17．（2017·湖南衡阳市高二月考）用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为+q的小球，让它处于如图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向夹角为α，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向是A．v=，水平向右B．v=，水平向左C．v=，竖直向上D．v=，竖直向下18．如图，空间存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为θ，一个带电荷量为q、质量为m的带负电的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为μ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是A．小球下滑的最大速度为B．小球下滑的最大加速度为am=gsin θC．小球的加速度一直在减小D．小球的速度先增大后减小19．（2017·山东省淄博十七中高二期中）右上图为磁流体发电机的示意图，流体中的正、负离子均受到匀强磁场的作用，向M、N两金属极板运动，下列说法正确的是A．正离子向N极偏转，负离子向M极偏转B．正离子向M极偏转，负离子向N极偏转C．正、负离子均向N极偏转D．正、负离子均向M极偏转20．如图所示，一个导电金属板置于匀强磁场中，当电流方向向上时，金属板两侧电子多少及电势高低判断正确的是A．左侧电子较多，左侧电势较高B．左侧电子较多，右侧电势较高C．右侧电子较多，左侧电势较高D．右侧电子较多，右侧电势较高21．如图所示，a为带正电的物体，b为不带电的绝缘物块，a、b叠放在粗糙水平地面上。地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用恒力F拉b，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速阶段，a受到b施加的摩擦力方向及大小变化是A．向左，变大B．向左，变小C．向左，不变D．先向左后向右，先减小后增大22．（2015·重庆卷）题图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是A．a、b为β粒子的经迹B．a、b为γ粒子的经迹C．c、d为α粒子的经迹D．c、d为β粒子的经迹23．（2015·海南卷）如图所示，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间。条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向A．向上                            B．向下C．向左                            D．向右1．A【解析】安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断，A正确；正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直，B错误；电荷在电场中一定受电场力作用，静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，C错误；洛伦兹始终与运动方向垂直，对运动电荷不做功，D错误。【名师点睛】通电导线在磁场中受到力为安培力，而运动电荷在磁场中受到力为洛伦兹力。它们均属于磁场力，本质上是一种力，方向都由左手定则来确定，由于洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功。2．B【解析】A图磁场方向向上，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向向外，故A错误；B图磁场方向向内，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向竖直向上，故B正确。C图磁场方向向外，速度方向向右，根据左手定则，洛伦兹力方向向下，故C错误；D图磁场方向向左，速度方向向右，故不受洛仑兹力，故D错误。【名师点睛】解决本题的关键掌握左手定则，注意四指方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。5．C【解析】在电解液里正离子向右运动，因为磁场垂直直面向里，据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向正离子运动的相同，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向应向上，所以正离子向上偏转，同理负离子也向上偏转，所以电势没变化，即两个板一样高，故C正确，ABD错误。6．C【解析】电流的周围存在磁场，根据右手螺旋定则判断出电流下方的磁场方向，电子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力，根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，从而确定阴极射线的偏转方向。根据右手螺旋定则，知电流下方的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向上，所以阴极射线向上偏转，C正确。7．CD【解析】匀强磁场向右水平移动，相当于带点小球水平向左移动，因此小球会受到洛伦兹力作用，方向向下，AB错误，C正确；若匀强磁场沿垂直纸面的方向平移，则相当于小球沿垂直纸面的方向移动，因此小球的运动方向平行磁场的方向，故不受洛伦兹力的作用，D正确。8．A【解析】应用左手定则判断洛伦兹力的方向与磁感应强的方向，电荷的运动方向间的关系时四指指向正电荷的运动方向，负电荷运动的反方向。由左手定则可知粒子带正电向上运动，粒子带负电，向下运动所以A选项符合，A选项正确，BCD选项错误。【名师点睛】容易题，应用左手定则判断洛伦兹力的方向与磁感应强的方向电荷的运动方向间的关系时一定要明确四指指向正电荷的运动方向。9．A【解析】粒子将在磁场里由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，速度方向不断改变，虽然洛伦兹力的大小不变，但方向不断改变，加速度的方向也是不断变化，故BCD错误；因为做匀速圆周运动洛伦兹力与速度方向时刻垂直，所以不做功，故A正确。10．D【解析】由题意可知，拉力与洛伦兹力对小球不做功，仅仅重力作功，则小球机械能守恒，所以小球分别从左侧最高点和右侧最高点向最低点A运动且两次经过A点时的动能相同，故A错误；由于小球的运动方向不同，则根据左手定则可知，洛伦兹力的方向不同，故B错误；由A选项可知，速度大小相等，则根据牛顿第二定律可知，由于速度方向不同，导致产生的洛伦兹力的方向也不同，则拉力的大小也不同，向左摆动通过A点时所受洛伦兹力的方向向上，，同理向右摆动时： ，则向右摆动通过A点时悬线的拉力大于向左摆动通过A点时悬线的拉力，故C错误，D正确。【名师点睛】本题考查带电粒子在磁场即重力场中的运动；要知道洛伦兹力不做功，所以根据机械能守恒定律来解题是突破口，同时注意洛伦兹力方向随着速度的方向不同而不同。 13．A【解析】P、Q两根导线距离0点的距离相等，根据安培定则，在O点产生的磁场方向相反，大小相等，合场强为零，所以最终场强等于R在O点产生的场强，根据安培定则，方向沿x轴负方向，RO=a，磁感线强度的大小，根据左手定则，洛伦兹力方向垂直纸面向里，大小。故A正确，BCD错误。【名师点睛】解决本题的关键掌握安培定则判断电流周围的磁场方向，运用左手定则判断洛伦兹力的方向。14．B【解析】电子向上运动，磁场向里，由左手定则可知，电子所受洛伦兹力的方向是向右，故选B。15．B【解析】由左手定则可判断，若流动的是正离子，则正离子向里偏，前内侧面电势低于后内侧面电势；若流动的是负离子，则负离子向外偏，仍然是前内侧面电势低于后内侧面的电势，故A错误，B正确；污水稳定流动时，对任一离子有qvB=qE=，所以U=Bbv，电势差与浓度无关，故C错误；流量Q=Sv=bc·，可以看出流量与a、b均无关，故D错误。16．ABD【解析】小球在磁场中到达轨道最低点时只有重力做功，vM=。在电场中到达轨道最低点时，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理，有mgR–qER=m，vN=，所以vM>vN；因为，所以该过程所用时间tM<tN，故A正确，C错误。根据能量守恒定律可知，D正确。在M点FM′=mg+qvMB+m，在N点FN′=mg+m，不难看出FM′>FN′，由牛顿第三定律可知，FM=FM′，FN=FN′，所以B正确。【名师点睛】考查左手定则与平衡方程的应用，注意相对运动理解，突出小球相对磁场的运动方向是解题的关键，同时掌握三角函数的应用。18．B【解析】小球开始下滑时有：mgsinθ–μ(mgcosθ–qvB)=ma，随v增大，a增大，当时，a达最大值gsin θ，此时洛伦兹力等于mgcos θ，支持力等于0，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，此后下滑过程中有：mgsin θ–μ(qvB–mgcos θ)=ma，随v增大，a减小，当时，a=0。此时达到平衡状态，速度不变。所以整个过程中，v先一直增大后不变；a先增大后减小，所以选项B正确。19．A【解析】根据左手定则可以判断正离子受洛伦兹力向下，负离子受洛伦兹力向上，因此正离子向N极偏转，负离子向M极偏转，故BCD错误，A正确。22．D【解析】γ射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误。α粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项AC错误；β粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确。23．A【解析】条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A正确。