课时作业2—人教版高中物理选择性必修2

课时作业2　磁场对运动电荷的作用力

一、单项选择题

1．关于运动电荷和磁场的说法中，正确的是(　D　)

A．运动电荷在某点不受洛伦兹力作用，这点的磁感应强度必为零

B．电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直

C．电子运动电荷由于受到垂直于它的磁场力作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功

D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作用力

解析：运动电荷处于磁感应强度为零处，所受洛伦兹力为零，但当运动电荷的速度方向和磁场方向一致时(同向或反向)也不受洛伦兹力的作用；运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场方向和电荷运动方向所决定的平面，即洛伦兹力既垂直于磁场方向，也垂直于电荷的运动方向，但磁场方向和电荷运动方向不一定垂直；因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力永远不做功；运动电荷受洛伦兹力的作用，这里的运动应是与磁场的相对运动．

2.长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是(　D　)

A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里

B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外

C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左

D．小球不受磁场力作用

解析：电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以D选项正确．

3.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(　C　)

A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动

B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动

C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动

D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动

解析：不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变．

4．如图所示，一带负电的滑块从绝缘粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率(　B　)

A．变大

B．变小

C．不变

D．条件不足，无法判断

解析：加上磁场后，滑块受一垂直斜面向下的洛伦兹力，使滑块所受摩擦力变大，做负功值变大，而洛伦兹力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，速率变小．

5．带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是(　C　)

A．油滴必带正电荷，电荷量为2mg/v0B

B．油滴必带负电荷，比荷q/m＝g/v0B

C．油滴必带正电荷，电荷量为mg/v0B

D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝mg/v0B

解析：油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q＝，C正确．

6．一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是(　C　)

A．增大电荷质量  B．增大电荷电荷量

C．减小入射速度  D．增大磁感应强度

解析：粒子在穿过这个区域时所受的力为：竖直向下的电场力Eq和竖直向上的洛伦兹力qvB，且此时Eq＝qvB.若要使电荷向下偏转，需使Eq>qvB，则减小速度v、减小磁感应强度B或增大电场强度E均可．

二、多项选择题

7．下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是(　BD　)

A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同

B．如果把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变

C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直

D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变

解析：洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A选项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D选项正确．

8.如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则(　CD　)

A．经过最高点时，三个小球的速度相等

B．经过最高点时，甲球的速度最小

C．甲球的释放位置比乙球的高

D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变

解析：三个小球在运动过程中机械能守恒，对甲有qv1B＋mg＝，对乙有mg－qv2B＝，对丙有mg＝，可判断A、B错，C、D对；选C、D.

9.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(　CD　)

A．滑块受到的摩擦力不变

B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关

C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下

D．B很大时，滑块可能静止于斜面上

解析：根据左手定则可判断滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下，选项C正确；滑块沿斜面下滑的速度变化，磁感应强度变化，则洛伦兹力的大小变化、压力变化、滑动摩擦力变化、滑动摩擦力做的功变化，选项A、B错误；若B很大，则滑动摩擦力较大，滑块先加速下滑后减速下滑，速度减为零时静止于斜面，选项D正确．

三、非选择题

10.有一质量为m、电荷量为q的带正电小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？

答案：　水平向左

解析：当磁场向左运动时，相当于小球向右运动，带正电的小球所受的洛伦兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球即将飘离平面．设此时速度为v，则由力的平衡有：qvB＝mg，则v＝，磁场应水平向左平移．

11．电子以1×106 m/s的速度垂直射入磁感应强度为B＝0.25 T的匀强磁场中，求：

(1)电子受到的洛伦兹力的大小．

(2)电子因受到洛伦兹力作用获得的加速度大小．(电子电荷量1.6×10－19 C、质量0.91×10－31 kg)

答案：(1)4×10－14 N　(2)4.4×1017 m/s2

解析：(1)电子受到的洛伦兹力大小为

F＝qvB＝1.6×10－19×1×106×0.25 N＝4×10－14 N.

(2)电子的加速度为

a＝＝ m/s2

≈4.4×1017 m/s2.

12．如图所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场，当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上a、b两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积(m3/s)．已知圆管的直径为D，磁感应强度为B，试推导出Q与U的关系式．

答案：Q＝

解析：a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的．到一定程度后，上、下两侧堆积的电荷不再增多，a、b两点间的电势差达到稳定值U，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE，E＝，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝.