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1.2磁场对运动电荷的作用力——高二物理人教版(2019)选择性必修二课堂速测
【基础知识整合】
一、洛伦兹力
1.定义:运动电荷在磁场中受到的力。
2.大小:
当v与B垂直时:
当v与B平行时:
当v与B成角时:
3.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电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
特点:同时垂直于速度与磁场方向,即垂直于速度方向与磁场方向所决定的平面。
【课堂考点速测】
1.在如图所示的四幅图中,正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是()
A. B. C. D.
2.如图所示为地磁场的示意图,赤道上方的磁场可看成与地面平行.若有来自宇宙的一束粒子流,其中含有质子流(氢核)、α射线(氦核)、β射线(电子),沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空,则在地磁场的作用下()
A.α射线向南偏转 B.β射线向北偏转 C.β射线向西偏转 D.质子流向西偏转
3.如图所示,MN和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O为半圆弧的圆心,在O点存在沿垂直纸面向里匀速运动的电子束,。在处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为。若将M处长直导线移至P处,则O点的电子受到的洛伦兹力大小为,则与之比为()
A. B. C.1:1 D.1:2
4.如图所示为一个质量为m、带电荷量为的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,现给圆环向右的初速度,在此后的运动过程中,圆环运动的速度变化情况可能是()
A.大小不变 B.逐渐变小 C.逐渐变大 D.无法确定
5.如图所示,纸面内的为等边三角形(OP边水平),在两点放有垂直于纸面的直导线(图中未画出),O点处导线中的电流方向垂直纸面向外,P点处导线中的电流方向垂直纸面向里,每根导线在Q点产生磁场的磁感应强度大小均为B.若某时刻有一电子(电荷量为e)正好经过Q点,速度大小为v,方向垂直纸面向里,则该电子经过Q点时所受的洛伦兹力()
A.方向水平向左 B.方向水平向右 C.大小为 D.大小为
6.一个带电粒子以某一初速度射入匀强磁场中,不考虑其他力的作用,粒子在磁场中不可能做()
A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动
C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动
7.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是()
A.M带负电,N带正电 B.M的速率小于N的速率
C.洛伦兹力对M做正功,对N做负功 D.M的运行时间大于N的运行时间
8.图为显像管原理示意图,电子束经电子枪加速后,进入偏转磁场偏转。不加磁场时,电子束打在荧光屏正中的O点。若要使电子束打在荧光屏上位置由O逐渐向A移动,则()
A.在偏转过程中,洛伦兹力对电子束做正功
B.在偏转过程中,电子束做匀加速曲线运动
C.偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大
D.偏转磁场的方向应垂直于纸面向内
答案以及解析
1.答案:B
解析:由左手定则可知,A图中,带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向下,故A错误;B图中,带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向上,故B正确;C图中,带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向里,故C错误;D图中,带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外,故D错误.
2.答案:C
解析:地磁场的方向由地理南极指向北极,α射线和质子流均带正电,根据左手定则可知,α射线、质子流均向东偏转,β射线带负电,根据左手定则可知,β射线向西偏转,C正确.
3.答案:B
解析:设移动前每根导线在O点产生的磁感应强度大小为,方向竖直向下,则电子在O点受到的洛伦兹力为;当M处长直导线移至P处时,O点合磁感应强度大小为,电子在O点受到的洛伦兹力为,则与之比为,B正确。
4.答案:AB
解析:当时,洛伦兹力与重力平衡,圆环做匀速运动,速度大小不变,故A正确;当时,在竖直方向,根据平衡条件有此时,根据牛顿第二定律有,所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动,故B正确;当时,在竖直方向,根据平衡条件有,此时,根据牛顿第二定律有,所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动,直至停止,故CD错误。
5.答案:AC
解析:O点处导线中的电流方向垂直纸面向外,P点处导线中的电流方向垂直纸面向里,由安培定则可知,两导线在Q点处的磁感应强度方向夹角为120°,如图所示,则Q点处的合磁感应强度大小,方向竖直向上,电子经过Q点所受的洛伦兹力大小为,根据左手定则知,电子经过Q点时所受的洛伦兹力方向水平向左,A、C正确,B、D错误.
6.答案
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