1、1课时提升作业 二十 运动电荷在磁场中受到的力(40 分钟 100 分)一、选择题(本题共 8 小题，每小题 7 分，共 56 分)1.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 ( )【解析】选 B。根据左手定则，A 中 F 方向应向下，B 中 F 方向应向上，故 A 错、B 对；C中 F 方向应垂直纸面向外，D 中 vB，F=0，故 C、D 都错。【补偿训练】(多选)以下四个图是表示磁场磁感应强度 B、负电荷运动方向 v 和磁场对负电荷洛伦兹力 F 的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、F 两两垂直)( )【解析】选 A、B、C。
2、由左手定则可知四指指向正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指向的方向应与负电荷运动方向相反，进而判断出 A、B、C 正确。2.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来(如图所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地球北极)，在地球磁场的作用下，它将 ( )2A.向东偏转 B.向南偏转C.向西偏转 D.向北偏转【解析】选 A。地球表面地磁场方向由南向北，带正电的粒子自赤道上空下落过程所受洛伦兹力可由左手定则判知向东，故
3、A 正确。【补偿训练】在学校操场的上空中停着一个热气球，从它底部脱落一个塑料小部件，下落过程中由于和空气的摩擦而带负电，如果没有风，那么它的着地点会落在热气球正下方地面位置的( )A.偏东 B.偏西 C.偏南 D.偏北【解析】选 B。在北半球，地磁场在水平方向上的分量方向是水平向北，塑料小部件带负电，根据左手定则可得塑料小部件受到向西的洛伦兹力，故向西偏转，选项 B 正确。3.如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图。电流方向如图所示，试判断正对读者而来的电子束将向哪边偏转 ( )A.向上 B.向下 C.向左 D.向右【解析】选 C。由安培定则判断可知，O 点磁场方向向下，再根据左手定则判断
4、可知，电子在该处受到向左的洛伦兹力，偏转方向向左，选项 C 正确。4.初速度为 v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向开始运动，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则 ( )A.电子将向右偏转，速率不变3B.电子将向左偏转，速率改变C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变【解析】选 A。直导线产生的磁场在其右侧垂直纸面向里，由左手定则知电子向右发生偏转，且洛伦兹力不做功，则速率不变，则选项 A 正确。【补偿训练】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 ( )A.小球受磁场力作用，方向与
5、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】选 D。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。5.如图所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴 a、b、c 带有等量同种电荷，其中 a 静止，b 向右做匀速运动，c 向左做匀速运动。比较它们的重力 Ga、G b、G c的关系，正确的是 ( )A.Ga最大 B.Gb最大 C.Gc最大 D.Gc最小【解析】选 C。因
6、带电油滴 a 静止，故 a 不受洛伦兹力作用，只受重力和静电力作用；根据平衡条件可知油滴一定带负电，设油滴带电荷量为 q，则Ga=qE 带电油滴 b 除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向下的洛伦兹力F 洛 ，因做匀速运动，故根据平衡条件可得 Gb=qE-F 洛 带电油滴 c 除受重力和竖直向上的静电力作用外，还受到竖直向上的洛伦兹力4F 洛 ，因做匀速运动，故根据平衡条件可得 Gc=qE+F 洛 比较式可以看出 GcGaGb，选项 C 正确。【补偿训练】三个完全相同的小球 a、b、c 带有相同电荷量的正电荷，从同一高度由静止开始下落，当落下 h1高度后 a 球进入水平向左的匀强电场，
7、b 球进入垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，它们到达水平面上的速度大小分别用 va、v b、v c表示，它们的关系是 ( )A.vavb=vc B.va=vb=vcC.vavbvc D.va=vbvc【解析】选 A。a 球下落时，重力和静电力都对 a 做正功；b 球下落时，只有重力做功，c球下落时只有重力做功。根据动能定理可知外力对 a 球所做的功最多，即 a 球落地时的动能最大，b、c 球落地时的动能相等，故选项 A 正确。6.(多选)(2018拉萨高二检测)将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性)喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方
8、向发生偏转，磁场中的两块金属板 A 和 B 上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。在图示磁极配置的情况下，下列表述正确的是 ( )A.金属板 A 的电势较高B.通过电阻 R 的电流方向是 bRaC.等离子体在 A、B 间运动时，磁场力对等离子体做正功D.等离子体在 A、B 间运动时，磁场力对等离子体不做功【解析】选 A、D。大量带正电和带负电的微粒射入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向上，所以正电荷会聚集到 A 板上，负电荷受到的洛伦兹力向下，负电荷聚集到 B 板上，故 A 板相当于电源的正极，B 板相当于电源的负极，所以通过电阻 R 的电流由 a 经 R 到 b，金属板 A 的
9、电势高于金属板 B 的电势，所以 A 正确，B 错误；等离子体在A、B 间运动时，磁场力总是与等离子体运动方向垂直，所以磁场力不做功，选项 C 错误，选项 D 正确。7.带正电粒子(不计重力)以水平向右的初速度 v0，先通过匀强电场 E，后通过匀强磁场B，如图甲所示，电场和磁场对该粒子做功为 W1。若把该电场和磁场正交叠加，如图乙所5示，再让该带电粒子仍以水平向右的初速度 v0(v0W2 D.无法判断【解析】选 C。在乙图中，由于 v0CBdvB.当 S 断开时，电容器的充电电荷量 Q=CBdvC.当 S 闭合时，电容器的充电电荷量 Q=CBdvD.当 S 闭合时，电容器的充电电荷量 QCBd
10、v【解析】选 B、C。等离子束射入磁场中，受到洛伦兹力，离子将打到两极板上而产生电场，当后来的离子所受的洛伦兹力与电场力平衡时，电容器的电压和电量都稳定，由平衡条件得 qvB=q ，得 U=Bvd，稳定时 U 是一定的，与开关是否闭合无关。则电容器的电量为Q=CU=BvdC，故 B、C 正确。2. (多选)如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球，整个装置水平匀速向右运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端口飞出，则A.小球带正电荷B.小球从进入磁场到飞出上端口前的过程中小球做类平抛运动C.小球
11、从进入磁场到飞出上端口前的过程中洛伦兹力对小球做正功D.小球从进入磁场到飞出上端口前的过程中管壁的弹力对小球做正功【解析】选 A、B、D。小球从管口上端飞出，则小球在玻璃管中所受洛伦兹力方向竖直向上，由图可知磁场垂直于纸面向里，小球沿水平方向向右运动，由左手定则可以知道，小球带正电，所以 A 正确；洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直，对小球不做功，设小球竖直分速度为 vy、水平分速度为 v。以小球为研究对象，受力如图所示，因为小球随玻璃管在水平9方向做匀速直线运动，则竖直方向的洛伦兹力 F1=qvB 是恒力，由牛顿第二定律可得：qvB-mg=ma，a= -g，小球的加速度不随时间变化，恒定不变，即小球做匀变速运动，故合运动是类平抛运动，所以 B 正确，C 错误；小球从进入磁场到飞出上端口前的过程中，重力做负功，洛伦兹力对小球不做功，由机械能守恒定律知，管壁的弹力对小球做正功，D正确。
