人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对运动电荷的作用力课后复习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对运动电荷的作用力课后复习题，共6页。试卷主要包含了洛伦兹力的方向和大小，电子束的磁偏转等内容，欢迎下载使用。
考点一、洛伦兹力的方向和大小
1．洛伦兹力
(1)定义：运动电荷在磁场中受到的力．
(2)与安培力的关系：通电导线在磁场中受到的安培力是洛伦兹力的宏观表现．
2．洛伦兹力的方向
左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向．负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反．
3．洛伦兹力的大小
(1)当v与B成θ角时，F＝qvBsin θ.(2)当v⊥B时，F＝qvB.(3)当v∥B时，F＝0.
考点二、电子束的磁偏转
1．显像管的构造：如图1所示，由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成．
图1
2．显像管的原理
(1)电子枪发射高速电子．(2)电子束在磁场中偏转．(3)荧光屏被电子束撞击时发光．
3．扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动．
技巧规律归纳：
1．洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面．即F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示．
2．在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向．
1．洛伦兹力与安培力的关系
(1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质．
(2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功．
2．洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角．
(1)当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大．
(2)当v∥B时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力．
二：考点题型归纳
题型一：洛伦兹力的方向
1．(2022·全国·高二)下列各图中标出了磁场B和正电荷运动速度v的方向，该时刻粒子所受洛伦兹力沿纸面向右的是( )
A． B． C． D．
2．(2022·福建·福清西山学校高二阶段练习)在下列四幅图中，能正确标明通电直导线、运动电荷所受安培力F、洛伦兹力F的方向的是( )
A．B．C．D．
3．(2022·黑龙江·牡丹江一中高二阶段练习)如图所示，在平面直角坐标系xOy中，a、b为两根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于等边三角形的两个顶点上，a、b导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。电子从c点沿垂直纸面的方向向外运动，则该电子所受洛伦兹力的方向是( )
A．x轴的正方向B．x轴的负方向C．y轴的正方向D．y轴的负方向
题型二：洛伦兹力的计算和应用
4．(2021·重庆·高二期末)如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是( )
A．直杆对小球的弹力方向不变 B．直杆对小球的摩擦力一直减小
C．小球运动的最大加速度为 D．小球的最大速度为
5．(2022·山东菏泽·高二期末)如图所示，长度为L内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质量为m电荷量为q的正电小球。整个装置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中( )
A．小球运动轨迹是一段圆弧B．小球沿管方向的加速度大小
C．洛仑兹力对小球做功D．管壁的弹力对小球做功

6．(2022·吉林·抚松县第一中学高二期中)如图所示，a、b两个长方体物块叠放在粗糙水平地面上，物块a带正电，物块b不带电且为绝缘体，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉物块b，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速的过程中，物块a、b间的摩擦力( )
A．逐渐减小B．逐渐增大C．先增大后减小D．先减小后增大
题型三：带电粒子在地磁场的偏转
7．(2022·全国·高二)如图所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为 a；给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是( )
A．无论小球带何种电荷，小球落地时的速度的大小相等
B．无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能不守恒
C．若小球带负电荷，小球会落在更远的 b点
D．若小球带正电荷，小球仍会落在 a点
8．(2021·北京·高二期中)如图所示，在一通有恒定电流的长直导线的右侧，有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于导线的方向射出。若粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计，现用虚线表示粒子的运动轨迹，虚线上某点所画有向线段的长度和方向表示粒子经过该点时的速度大小和方向，则如图所示的图景中可能正确的是( )
A B C D
9．(2016·河北衡水·高二期中)某科学考察队在地球的两极地区进行科学观测时，发现带电的太空微粒平行于地面进入两极区域上空，受空气和地磁场的影响分别留下的一段弯曲的轨迹，若垂直地面向下看，粒子在地磁场中的轨迹如图甲、乙所示，则( )
A．图甲表示在地球的南极处，图乙表示在地球的北极处
B．图甲飞入磁场的粒子带正电，图乙飞入磁场的粒子带负电
C．甲、乙两图中，带电粒子受到的洛伦兹力都是越来越大
D．甲、乙两图中，带电粒子动能都是越来越小，但洛伦兹力做正功
题型四：洛伦兹力和受力分析的应用
一、单选题
10．(2022·黑龙江·建三江分局第一中学高二期中)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，则欲使微粒向下偏转，应采用的办法是( )
A．增大微粒质量B．增大微粒电荷量
C．减小入射速度D．增大磁感应强度

11．(2022·全国·高二课时练习)如图所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直。一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆形轨道的最高点M滑下到最右端的过程中，下列说法中正确的是( )
A．滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大 B．滑块经过最低点时的加速度比磁场不存在时小
C．滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小 D．滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等
12．(2022·山西省长治市第二中学校高二期末)如图所示，P、Q是两个等量异种点电荷，MN是它们连线的中垂线，在垂直纸面的方向上有磁场。如果某正电荷以初速度V0沿中垂线MN运动，不计重力，则( )
A．若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变 B．若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变
C．若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变 D．若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变
题型五：磁场对运动电荷的作用力综合
13．(2021·甘肃武威·高二期末)一质量为、带负电的电量为的小物体，由静止沿倾角为θ的光滑绝缘斜面开始下滑，整个装置在一个足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为，如图所示。当物体滑到某一位置开始离开斜面，求：
(1)物体离开斜面时的速度；
(2)物体在斜面上滑行的距离。
14．(2020·全国·高二)如图所示，质量为m、带电荷量为的液滴，以速度v沿与水平方向成角的方向斜向上进入正交的足够大的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，液滴在场区沿图示虚线做直线运动。(重力加速度为g)
(1)电场强度E和磁感应强度B各多大？
(2)当液滴运动到某一点时，电场方向突然变为竖直向上，大小不改变，不考虑因电场变化而产生的磁场的影响，此时液滴加速度为多大？
15．(2020·全国·高二)如图所示，光滑的金属轨道分水平段和竖直段两部分，其中水平段轨道为直线形，竖直段轨道为圆弧形，O点为圆弧的圆心。两金属轨道之间的宽度为，匀强磁场垂直水平导轨向上，大小为，质量为、长为的匀质金属细杆置于金属轨道上的M点。当在金属细杆内通以2A的恒定电流(方向如图所示)时，金属细杆可以沿金属轨道向右由静止开始运动，运动中金属细杆始终垂直金属轨道。已知求：
(1)金属细杆开始运动时的加速度大小；
(2)金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小。
三：课堂过关精练
一、单选题
16．(2022·天津市天津中学高二期中)如图，在电子射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则电子束将会( )
向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转
17．(2022·全国·高二课时练习)如图所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为a，给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是( )
A．无论小球带何种电荷，小球落地时的速度的大小不变 B．无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能不守恒
C．若小球带负电荷，小球会落在a点的右侧 D．若小球带正电荷，小球仍会落在a点
18．(2022·全国·高二课时练习)初速度为v0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出，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B．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
19．(2022·全国·高二)大量的带电荷量均为﹢q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是( )
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把﹢q改为﹣q，且速度反向但大小不变，与磁场方向不平行，则洛伦兹力的大小和方向均不变
C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受到洛伦兹力作用
D．带电粒子受到的洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度就越小
20．(2022·全国·高二课时练习)显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若要使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是( )
A．B．C．D．
21．(2022·全国·高二)若电子运动的速率，匀强磁场的磁感应强度，请分别计算在如图所示各种情况下运动电子受到的洛伦兹力的大小，并在图中标明或说明洛伦兹力的方向(图中)。
22．(2022·全国·高二)如图所示，质量的小物块，带有的电荷，放在倾角为的光滑绝缘斜面上，整个斜面置于的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时开始离开斜面，。求：
(1)物块带什么电？
(2)物块离开斜面时速度多大？
(3)斜面至少有多长？
对应力内容项目
洛伦兹力
电场力
性质
磁场对在其中运动的电荷的作用力
电场对放入其中电荷的作用力
产生条件
v≠0且v不与B平行
电场中无论电荷处于何种状态F≠0
大小
F＝qvB(v⊥B)
F＝qE
方向
满足左手定则F⊥B、F⊥v
正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷受力方向与电场方向相反
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
作用效果
只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小
既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向