1、 第三章第三章 磁场磁场 第五节第五节 研究洛伦兹力研究洛伦兹力 A 级级 抓基础抓基础 1有关电荷所受电场力和洛伦兹有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中力的说法中，正确的是正确的是( ) A电荷在磁场中一定受磁场力的作用电荷在磁场中一定受磁场力的作用来源来源:Z,xx,k.Com B电荷在电场中一定受电场力的作用电荷在电场中一定受电场力的作用 C电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 D电荷若受磁场力电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向平行则受力方向与该处的磁场方向平行 解析：解析： 电荷在电场中一定受电场力作用； 如果粒子速度方向与磁电荷在电场中
2、一定受电场力作用； 如果粒子速度方向与磁 场线平行场线平行，则粒子不受洛伦兹则粒子不受洛伦兹力作用但如果粒子速度方向不与磁力作用但如果粒子速度方向不与磁 场线平行场线平行，则一定受到洛伦兹力作用则一定受到洛伦兹力作用 答案：答案：B 2如图所示的磁感应强度如图所示的磁感应强度 B、电荷、电荷的运动速度的运动速度 v 和磁场对电荷和磁场对电荷 的作用力的作用力F 的的相互关系图中相互关系图中，画得正确的是画得正确的是(其中其中 B、F、v 两两垂两两垂 直直)( ) 解析：解析：由于由于 B、F、v 两两垂直两两垂直，根据根据左手定则得：左手定则得：A、B、D 选选 项中电荷所受的洛伦兹力的方向
3、都与图示项中电荷所受的洛伦兹力的方向都与图示 F 的方向相反的方向相反，故故 A、B、 D 错误错误，C 正确正确 答案：答案：C 3(多选多选)如图所示如图所示，一只阴极射线管一只阴极射线管，左侧不断有电子射出左侧不断有电子射出， 若在管的正下方放一通电直导线若在管的正下方放一通电直导线 AB 时时，发现射线的径迹往下偏发现射线的径迹往下偏，则则 ( )来源来源:Z*xx*k.Com A导线中的电流从导线中的电流从 A 流向流向 B B导线中的电流从导线中的电流从 B 流向流向 A来源来源:学。科。网学。科。网 C若要使电子束的径迹若要使电子束的径迹向上偏向上偏，可以通过改变可以通过改变 A
4、B 中的电流方中的电流方 向来实现向来实现 D电子束的径迹与电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关中的电流方向无关 解析：解析：由于由于 AB 中通有电流中通有电流，在阴极射线管中产生磁场在阴极射线管中产生磁场，电子受电子受 到洛伦兹力的作用而发生偏转到洛伦兹力的作用而发生偏转， 由左手定则可知由左手定则可知， 阴极射线管中的磁阴极射线管中的磁 场方向垂直纸面向内场方向垂直纸面向内，所以根据安培定则所以根据安培定则，AB 中的电流方向应为从中的电流方向应为从 B 流向流向 A，当当 AB 中的电流方向变为从中的电流方向变为从 A 流向流向 B，则则 AB 上方的磁场上方的磁场 方向变为垂直纸面
5、向外方向变为垂直纸面向外， 电子所受的洛伦兹力变为向上电子所受的洛伦兹力变为向上， 电子束的径电子束的径 迹变为向上偏转迹变为向上偏转，所以本题的正确答案应为所以本题的正确答案应为 B、C. 答案：答案：BC 4电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以螺线管中通以 方向随时间而周期方向随时间而周期性变性变化的电流化的电流，如下图所示如下图所示，则电子束在螺线管则电子束在螺线管 中做中做( ) A匀速直线运动匀速直线运动 B匀速圆周运动匀速圆周运动 C加速减速交替的运动加速减速交替的运动 D来回振动来回振动 解析：解析：电子速度方向与磁场线平行电
6、子速度方向与磁场线平行，则粒子不受洛伦兹力作用则粒子不受洛伦兹力作用， 所以电子以原来的速度运动所以电子以原来的速度运动 答案：答案：A 5(多选多选)极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空 稀薄大气层时稀薄大气层时，被地球磁场俘获被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向从而改变原有运动方向，向两极做向两极做 螺旋运动而形成的 科学家发现并证实螺旋运动而形成的 科学家发现并证实， 向两极做螺旋运动的这些高向两极做螺旋运动的这些高 能粒子的旋转半径是不断减小的能粒子的旋转半径是不断减小的， 这主要与下列哪些因素有关这主要与下列哪些因素有关( )来
7、来 源源:Z*xx*k.Com A洛伦兹洛伦兹力对粒子做负功力对粒子做负功，使其动能减小使其动能减小 B空气阻力做负功空气阻力做负功，使其动能减小使其动能减小 C南、北两极的磁感应强度增强南、北两极的磁感应强度增强 D太阳对粒子的引力做负功太阳对粒子的引力做负功 解析：解析：地球的磁场由南向北地球的磁场由南向北，当带负电当带负电的宇宙射线粒子垂直于的宇宙射线粒子垂直于 地面向赤道射来时地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向 西西， 所以粒子将向西偏转； 当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤所以粒子将向西偏转； 当带正电的宇宙射线粒子垂
8、直于地面向赤 道射来时道射来时， 根据左手定则可以判断粒子的受力的方向根据左手定则可以判断粒子的受力的方向， 粒子受到的洛粒子受到的洛 伦兹力始终与速度伦兹力始终与速度垂直垂直，所以洛伦兹力不做功所以洛伦兹力不做功，故故 A 错误；粒子在错误；粒子在 运动过程中可能受到空气的阻力运动过程中可能受到空气的阻力，对粒子做对粒子做负功负功，所以其动能会减所以其动能会减 小小，故故 B 正确；粒子在运动过程中正确；粒子在运动过程中，南南北两极的磁感应强度较强北两极的磁感应强度较强， 由洛伦兹力提供向心力由洛伦兹力提供向心力，得出的半径公式得出的半径公式，可知可知，当磁感应强度增加当磁感应强度增加 时时
9、，半径减小半径减小，故故 C 正确；粒子在运动过程中正确；粒子在运动过程中，若电量增大若电量增大，由洛由洛 伦兹力提供向心力伦兹力提供向心力，得出的半径公式得出的半径公式，可知可知，当电量增大时当电量增大时，半径减半径减 小小，与太阳的引力做功无关与太阳的引力做功无关，故故 D 错误错误 答案：答案：BC 6(多选多选)如下图所示如下图所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用一带负电的质点在固定的正点电荷作用 下绕该正电荷做匀速圆周运动下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为周期为 T0，轨道平面位于纸面内轨道平面位于纸面内， 质点的速度方向如图中箭头所示现加一垂直于轨道平面的匀强磁质点的速度方向如
10、图中箭头所示现加一垂直于轨道平面的匀强磁 场场，已知轨道半径并不因此而改变已知轨道半径并不因此而改变，则则( ) A若磁场方向指向纸里若磁场方向指向纸里，质点运动的周质点运动的周期将大于期将大于 T0 B若磁场方向指向纸里若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于质点运动的周期将小于 T0 C若磁场方向指向纸外若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于质点运动的周期将大于 T0 D若磁场方向指向纸外若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于质点运动的周期将小于 T0 解析：解析： 当磁场方向指向纸里时当磁场方向指向纸里时， 由左手定则可知质点受到背离圆由左手定则可知质点受到背离圆 心向外的洛伦兹力心
11、向外的洛伦兹力， 向心力变小向心力变小， 由由 Fmr4 2 T2 可知周期变大可知周期变大， A 对对， B 错；同理可知错；同理可知，当磁场方向指向纸外时受到指向圆心的洛伦兹力当磁场方向指向纸外时受到指向圆心的洛伦兹力， 向心力变大向心力变大，周期变小周期变小，C 错错，D 对对 答案：答案：AD B 级级 提能力提能力 7.(多选多选)如图所示如图所示，一带电粒子一带电粒子(重力不计重力不计)在匀强磁场中沿图中在匀强磁场中沿图中 所示轨迹运动所示轨迹运动， 中央中央是一块薄绝缘板是一块薄绝缘板， 粒子在穿过绝缘板时有动能损粒子在穿过绝缘板时有动能损 失失，由图可知由图可知( ) A粒子的
12、运动方向是粒子的运动方向是 abcde B粒子的运动方向是粒子的运动方向是 edcba C粒子带正电粒子带正电来源来源:学学.科科.网网 D粒子在下半周所用时间比上半周长粒子在下半周所用时间比上半周长 解析：解析：由由 Bqvmv 2 r 可知可知 rmv Bq， ，因粒子在穿过板后速度减小因粒子在穿过板后速度减小， 则粒子的半径减小则粒子的半径减小， 故说明粒子是由下向上穿过故说明粒子是由下向上穿过， 故运动方向为故运动方向为edcba; 故故 A 错误错误，B 正确；粒子受力指向圆心正确；粒子受力指向圆心，则由左手定则可知则由左手定则可知粒子应粒子应 带正电带正电，故故 C 正确；因粒子转
13、动的周期正确；因粒子转动的周期 T2 m Bq ，在转动中磁场强在转动中磁场强 度及质量没有变化度及质量没有变化，故周期不变故周期不变，而由图可知而由图可知，粒子在上下都经过半粒子在上下都经过半 个周期个周期，故时间相等故时间相等，故故 D 错误错误 答案：答案：BC 8 粗糙绝缘水平面上垂直穿过两根长直导线 粗糙绝缘水平面上垂直穿过两根长直导线， 俯视图如图所示俯视图如图所示， 两根导线中通有相同的电流两根导线中通有相同的电流， 电流方向垂直纸面电流方向垂直纸面向里向里 水平面上一带水平面上一带 电滑块电滑块(电性未知电性未知)以某一以某一初速初速 v 沿两导线连线的中垂线入射沿两导线连线的
14、中垂线入射， 运动过运动过 程中滑块始终未脱离水平面下列说法正确的是程中滑块始终未脱离水平面下列说法正确的是( ) A滑块可能做加速直线运动滑块可能做加速直线运动 B滑块可能做匀速直线运动滑块可能做匀速直线运动 C滑块可能做曲线运动滑块可能做曲线运动 D滑块一定做减速运动滑块一定做减速运动 解析：解析：根据安培定则根据安培定则，两导线连线上的垂直平分线上两导线连线上的垂直平分线上：上方的磁：上方的磁 场方场方向水平向右向水平向右，而下方的磁场方向水平向左；根据左手定则可知而下方的磁场方向水平向左；根据左手定则可知， 滑块受到的洛伦兹力方向垂直纸面向外或向里滑块受到的洛伦兹力方向垂直纸面向外或向
15、里， 滑块所受的支持力减滑块所受的支持力减 小或增大小或增大， 滑块所受的滑动摩擦力与速度反向滑块所受的滑动摩擦力与速度反向， 滑块一定滑块一定做减速直线做减速直线 运动运动，故，故 A、B、C 错误错误，D 正确正确 答案：答案：D 9带电油滴以水平速度带电油滴以水平速度 v0垂直进入匀强磁场垂直进入匀强磁场，恰好做匀速直线恰好做匀速直线 运动运动，如图所示如图所示，若油滴质量为若油滴质量为 m，磁感应强度为磁感应强度为 B，则下述说法正则下述说法正 确的是确的是( ) A油滴必带正电荷油滴必带正电荷，电荷量为电荷量为 mg v0B B油滴必带正电荷油滴必带正电荷，比荷比荷 q m q v0
16、B C油滴必带负电荷油滴必带负电荷，电荷量为电荷量为 mg v0B D油滴带什么电荷都可以油滴带什么电荷都可以，只要满足只要满足 q mg v0B 解析：解析： 油滴水平向右做匀速直线运动油滴水平向右做匀速直线运动， 故所受的洛伦兹力必向上故所受的洛伦兹力必向上 且与重力平衡且与重力平衡，带正电荷带正电荷，其电荷量为其电荷量为 q mg v0B， ，A 正确正确，C、D 错误；错误； 比荷比荷 q m g v0B， ，B 错误错误 答案：答案：A 10.如图所如图所示，分布在半径为示，分布在半径为 r 的圆形区域内的匀强磁场的圆形区域内的匀强磁场，磁感磁感 应强度为应强度为 B，方向垂直纸面向
17、里电量为方向垂直纸面向里电量为 q，质量为质量为 m 的带正电的粒的带正电的粒 子从磁场边缘子从磁场边缘 A 点沿圆的半径点沿圆的半径 AO 方向射方向射入磁场入磁场， 离开磁场时速度方离开磁场时速度方 向偏转了向偏转了 60角试确定：角试确定： (1)粒子做圆周运动的半径；粒子做圆周运动的半径； (2)粒子的入射速度粒子的入射速度 解析：解析：(1)粒子离开磁场区域时速度方向偏转粒子离开磁场区域时速度方向偏转 60 角角，则带电粒子则带电粒子 轨迹对应的圆心角也等于轨迹对应的圆心角也等于 60 ，轨迹如图：轨迹如图： 根据几何关系根据几何关系，得得 r R tan 30，所以所以 R r t
18、an 30 3r. (2)由洛仑兹力提供向心力由洛仑兹力提供向心力 F洛 洛mv 2 R， ，得得 qvBmv 2 R， ，所以所以 v 3Bqr m . 答案：答案：(1) 3r (2) 3Bqr m 11如图所示如图所示，一电子束一电子束(电子电量为电子电量为 e)以水平速度以水平速度 v 垂直射入垂直射入 于磁感应强度为于磁感应强度为 B 的匀强磁场中的匀强磁场中(磁场方向垂直于纸面向里磁场方向垂直于纸面向里)， 穿过磁穿过磁 场时场时，电子水平位移为电子水平位移为 d，速度方向与进入磁场时的速度方向成速度方向与进入磁场时的速度方向成 30 角角，则：则： (1)电子的质量是多少？电子的
19、质量是多少？ (2)穿过磁场的时间是多少？穿过磁场的时间是多少？ 解析：解析：(1)电子进入磁场中做匀速圆周运动电子进入磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹如图画出轨迹如图 根据几何知识可知： 电子轨迹的圆心角等于速度的偏向角根据几何知识可知： 电子轨迹的圆心角等于速度的偏向角， 可知可知 圆心角圆心角30 ，且有轨迹半径且有轨迹半径 r d sin 2d， 由由 Bevmv 2 r 得得 meBr v 2dBe v . (2)电子运动的周期为：电子运动的周期为：T2 r v 2 2d v 4 d v . 电子穿过磁场的时间是电子穿过磁场的时间是 t 2T 6 2T d 3v . 答案：答案：(1)2dBe v (2) d 3v
