人教版高中物理舉一反三-選擇性必修二1.2磁場對運動電荷的作用力（（原卷版））

1.2磁場對運動電荷的作用力原卷版目錄TOC\o"1-1"\h\u一、【洛倫茲力的概念知識點梳理】 1二、【帶電物體在洛倫茲力作用下的運動問題知識點梳理】 4三、【洛倫茲力與安培力的關系知識點梳理】 6四、【洛倫茲力對運動的可逆性、對稱性的破壞知識點梳理】 8五、【電子束的磁偏轉——顯像管知識點梳理】 10六、【速度選擇器知識點梳理】 11七、【磁流體發(fā)電機知識點梳理】 13八、【電磁流量計知識點梳理】 15【洛倫茲力的概念知識點梳理】1.定義：運動電荷在磁場中受到的力2.方向（1）左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進入，并使四指指向正電荷運動的方向，這時拇指所指的方向就是運動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。（2）方向特點：F⊥B，F(xiàn)⊥3.洛倫茲力的大?。?）v//B時，F(xiàn)=0（2）v⊥B時，（3）v與B夾角為θ時，F(xiàn)=qvBsinθ注意①F、B、v三者方向間的關系洛倫茲力的方向總是與電荷運動的方向及磁場方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．說明：F、B、v三個量的方向關系是：F⊥B，F(xiàn)⊥v，但B與v不一定垂直，如圖甲、乙所示．②洛倫茲力方向的判斷在用左手定則判斷運動的電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向時，對于正電荷，四指指向電荷的運動方向；但對于負電荷，四指應指向電荷運動的反方向．【洛倫茲力的概念舉一反三練習】1．（多選）下列說法正確的是（）A．所有電荷在電場中都要受到電場力的作用B．所有電荷在磁場中都要受到磁場力的作用C．一切運動電荷在磁場中都要受到磁場力的作用D．運動電荷在磁場中，只有當垂直于磁場方向的速度分量不為零時，才受到磁場力的作用2．如圖所示，通電導線所受安培力或運動電荷所受洛倫茲力正確的是（）A．

B．

C．

D．

3．初速度為的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則（）

A．電子將向右偏轉，洛倫茲力大小不變B．電子將向左偏轉，洛倫茲力大小改變C．電子將向左偏轉，洛倫茲力大小不變D．電子將向右偏轉，洛倫茲力大小改變4．在下圖所示的各圖中，勻強磁場的磁感應強度均為B，帶電粒子的速率均為v，帶電荷量均為q。試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小，并標出洛倫茲力的方向。5．質量為m、電荷量為q的小物塊，從傾角為θ的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個斜面置于方向水平向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，如圖所示。若帶電小物塊下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零，下面說法中正確的是（）A．小物塊一定帶正電B．小物塊在斜面上運動時做勻加速直線運動C．小物塊在斜面上運動時做加速度增大、而速度也增大的變加速直線運動D．小物塊在斜面上下滑過程中，當小物塊對斜面壓力為零時的速率為6．長直導線AB附近，有一帶正電的小球，用絕緣絲線懸掛在M點，當導線AB通以如圖所示的恒定電流時，下列說法正確的是（

）A．小球受磁場力作用，方向與導線AB垂直且指向紙里B．小球受磁場力作用，方向與導線AB垂直且指向紙外C．小球受磁場力作用，方向與導線AB垂直向左D．小球不受磁場力作用7．每時每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，地球磁場可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向，使它們不能到達地面，這對地球上的生命有十分重要的意義。假設有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它將（）

A．向東偏轉B．向南偏轉C．向西偏轉D．向北偏轉【帶電物體在洛倫茲力作用下的運動問題知識點梳理】(1)洛倫茲力的方向隨電荷運動方向的變化而變化．但無論怎樣變化，洛倫茲力都與運動方向垂直．(2)洛倫茲力永不做功，它只改變電荷的運動方向，不改變電荷的速度大?。?2)帶電體在勻強磁場中速度變化時洛倫茲力的大小往往隨之變化，并進一步導致彈力、摩擦力的變化，帶電體將在變力作用下做變加速運動．(3)利用牛頓運動定律和平衡條件分析各物理量的動態(tài)變化時要注意彈力為零的臨界狀態(tài)，此狀態(tài)是彈力方向發(fā)生改變的轉折點．(4)與洛倫茲力相關的運動問題的分析技巧分析帶電體受洛倫茲力作用運動的問題，與分析物體在其他力作用下的運動一樣，要對研究對象的受力情況、運動情況進行分析，分析時尤其要注意：①洛倫茲力與重力、彈力、摩擦力等都屬于性質力，在研究電荷或帶電體的運動時應注意洛倫茲力，受力分析時不要漏掉洛倫茲力。②洛倫茲力的大小不僅與磁感應強度B有關，而且與帶電體所帶電荷量q有關，還與帶電體的運動速度v有關，物體的受力會使速度變化，速度的變化則會影響洛倫茲力，洛倫茲力變化會使物體的合外力和加速度也變化。所以，解決此類問題時，應認真進行受力分析，并時刻注意洛倫茲力的變化?！編щ娢矬w在洛倫茲力作用下的運動問題舉一反三練習】8．從地面上方A點處自由落下一帶電荷量為＋q、質量為m的微粒，地面附近有如圖所示的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，這時粒子的落地速度大小為，若電場不變，只將磁場的方向改為垂直紙面向外，粒子落地的速度大小為v2，則（）A．v1＞v2 B．v1＜v2 C．v1＝v2 D．無法判定9．如圖所示，一帶負電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時的速度為，若加一個垂直紙面向外的勻強磁場，并保證滑塊能滑至底端，則它滑至底端時（）A．速率變大 B．速率變小C．速率不變 D．洛侖茲力方向垂直斜面向上10．（多選）如圖所示，兩個半徑相同的半圓形光滑軌道置于豎直平面內(nèi)，左右兩端點等高，分別處于沿水平方向的勻強電場和勻強磁場中。兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放。M、N為軌道的最低點，則下列說法中正確的是（）

A．兩個小球到達軌道最低點的速度B．兩個小球第一次經(jīng)過軌道最低點時對軌道的壓力C．小球第一次到達M點的時間小于小球第一次到達N點的時間D．在電場和磁場中小球均能到達軌道的另一端最高處11．一重力不計的帶負電粒子具有水平向右的速度v，第一次，讓它先穿過有理想邊界的勻強電場E，后穿過有理想邊界的勻強磁場B，如圖甲所示，在此過程中電場對該粒子做功為W1；第二次，把原來的勻強電場和勻強磁場的正交疊加，再讓該粒子仍以原來的初速度v（）穿過疊加場區(qū)，在此過程中，電場力對粒子做功為W2，則（）A．W1=W2B．W1＜W2C．W1＞W(wǎng)2D．無法比較W1W2的大小12．（多選）如圖所示，在垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場中，質量為、電荷量為的小球穿在足夠長的水平固定絕緣的直桿上處于靜止狀態(tài)，小球與桿間的動摩擦因數(shù)為?，F(xiàn)對小球施加水平向右的恒力，已知重力加速度為，在小球從靜止開始至速度最大的過程中，下列說法正確的是（）

A．直桿對小球的彈力方向不變 B．直桿對小球的摩擦力先減小后增大C．小球運動的最大加速度為 D．小球的最大速度為13．如圖所示，甲是一個帶正電的小物塊，乙是一個不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起靜止于粗糙的水平地板上，地板上方空間有水平方向的勻強磁場?，F(xiàn)用水平恒力F拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動地一起水平向左加速運動。在加速運動階段（）A．地面對乙物塊的摩擦力逐漸減小B．甲、乙兩物塊的加速度逐漸增大C．乙對甲的摩擦力逐漸增大D．甲對乙的摩擦力逐漸減小14．（多選）如圖所示，質量為m、帶電荷量為+q的P環(huán)套在固定的水平長直絕緣桿上(桿表面不光滑)，整個裝置處在垂直于桿的水平勻強磁場中，磁感應強度大小為B，現(xiàn)給環(huán)一向右的初速度vo，則下列情況可能發(fā)生的是A．環(huán)將保持勻速運動，環(huán)的機械能不變B．環(huán)將向右減速，最后靜止，損失的機械能是C．環(huán)將向右減速，最后勻速，損失的機械能是D．環(huán)將向右減速，最后勻速，損失的機械能【洛倫茲力與安培力的關系知識點梳理】分類洛倫茲力安培力區(qū)別單個運動的帶電粒子所受到的磁場力通電直導線所受到的磁場力洛倫茲力不做功安培力可以做功聯(lián)系①安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質；②方向關系：洛倫茲力與安培力均可用左手定則進行判斷【洛倫茲力與安培力的關系舉一反三練習】15．下列有關洛倫茲力和安培力的描述，正確的是（）A．通電直導線在勻強磁場中一定受到安培力的作用B．若通電導線在磁場中受到的安培力為零，該處磁場的磁感應強度不一定為零C．只要速度大小相同，所受的洛倫茲力就相同D．洛倫茲力對運動電荷一定不做功，安培力是所有運動電荷所受洛倫茲力的總和，因此安培力也不做功16．（多選）如圖所示，導線中帶電粒子的定向運動形成了電流。電荷定向運動時所受洛倫茲力的矢量和，在宏觀上表現(xiàn)為導線所受的安培力。下面的分析正確的是（

）A．洛倫茲力和安培力是性質相同的兩種力B．洛倫茲力的方向、粒子運動方向和磁場方向不一定相互垂直C．粒子在只受到洛倫茲力作用時動能會減少D．帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，其運動半徑與帶電粒子的比荷無關17．如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一段靜止的長為L截面積為S的通電導線，磁場方向垂直于導線。設單位體積導線中有n個自由電荷，每個自由電荷的電荷量都為q，它們沿導線定向移動的平均速率為v。下列選項正確的是（）A．導線中的電流大小為nSqvB．這段導線受到的安培力大小為nLqvBC．沿導線方向電場的電場強度大小為vBD．導線中每個自由電荷受到的平均阻力大小為qvB18．（多選）如圖所示，光滑的水平桌面放在方向豎直向下的勻強磁場中，桌面上平放著一根一端開口、內(nèi)壁光滑的試管，試管底部有一帶電小球．在水平拉力F作用下，試管向右勻速運動，帶電小球能從試管口處飛出，關于帶電小球及其在離開試管前的運動，下列說法中正確的是（

）A．小球帶正電B．小球運動的軌跡是拋物線C．洛倫茲力對小球做正功D．維持試管勻速運動的拉力F應逐漸增大【洛倫茲力對運動的可逆性、對稱性的破壞知識點梳理】不帶電的物體運動時，當受力不變是運動過程往往是可逆的，但是當帶電體在磁場中運動時由于洛倫茲力的的方向大小與速度有關，所以速度方導致洛倫茲力變化，從而會破壞運動學的對稱性和可逆性?！韭鍌惼澚\動的可逆性、對稱性的破壞舉一反三練習】19．（多選）設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，如圖所示，已知一帶電粒子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略粒子的重力，以下說法中正確的是()A．此粒子必帶正電荷B．A點和B位于同一高度C．離子在C點時機械能最大D．離子到達B點后，將沿原曲線返回A點20．一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場。粒子的一段徑跡如圖所示。徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧。由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯膱D中情況可以確定（）A．粒子從a到b，半徑增大B．粒子從a到b，半徑減小C．粒子從b到a，半徑增大D．粒子從b到a，半徑減小21．（多選）如圖所示，水平正對放置的帶電平行金屬板間的勻強電場方向豎直向上，勻強磁場方向垂直紙面向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點由靜止釋放，經(jīng)過軌道端點P進入板間后恰好沿水平方向做勻速直線運動。現(xiàn)在使小球從稍低些的b點由靜止釋放，經(jīng)過軌道端點P進入兩板之間的場區(qū)。關于小球和小球現(xiàn)在運動的情況以下判斷中正確的是（

）A．小球可能帶負電B．小球在電、磁場中做加速運動C．小球在電、磁場中運動的過程機械能減少D．小球在電、磁場中運動的過程電勢能減少22．如圖所示，一帶電塑料小球質量為m，用絲線懸掛于O點，并在豎直平面內(nèi)擺動，最大擺角為，水平磁場垂直于小球擺動的平面。當小球自左方最大擺角處擺到最低點時，恰進入磁場區(qū)域且懸線上的張力恰為零，則小球自右方最大擺角處擺到最低點時懸線上的張力為()A．0 B．2mg C．4mg D．6mg23．如圖所示，用絕緣細線懸吊著的帶正電小球在勻強磁場中做簡諧運動，則A．當小球每次通過平衡位置時，動能相同B．當小球每次通過平衡位置時，速度相同C．當小球每次通過平衡位置時，絲線拉力相同D．撤銷磁場后，小球擺動周期變化【電子束的磁偏轉——顯像管知識點梳理】顯像管的構造：如圖所示，由電子槍、偏轉線圈和熒光屏組成．2．顯像管的原理(1)電子槍發(fā)射高速電子．(2)電子束在磁場中偏轉．(3)熒光屏被電子束撞擊時發(fā)光．3．掃描：在偏轉區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉磁場，其方向、強弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點從上向下、從左向右不斷移動【電子束的磁偏轉——顯像管舉一反三練習】24．如圖所示是電視顯像管原理示意圖（俯視圖），電流通過偏轉線圈，從而產(chǎn)生偏轉磁場，電子束經(jīng)過偏轉磁場后運動軌跡發(fā)生偏轉，不計電子的重力，下列說法正確的是（）A．電子經(jīng)過磁場時速度增大B．欲使電子束打在熒光屏上的A點，偏轉磁場的方向應垂直紙面向里C．欲使電子束打在熒光屏上的B點，偏轉磁場的方向應垂直紙面向外D．欲使電子束打在熒光屏上的位置由A點調(diào)整到B點，應調(diào)節(jié)偏轉線圈中的電流使磁場增強25．如圖所示是顯像管原理俯視圖，接通電源后，電子從電子槍射出，沒有磁場時打在O，為使電子偏轉，在管頸安裝了偏轉線圈產(chǎn)生偏轉磁場，如果要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏的A點，偏轉磁場應該（）A．豎直向下 B．豎直向上 C．水平向左 D．水平向右26．如圖所示是電視機顯像管及其偏轉線圈的示意圖.如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是（

）A．電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)減少B．加速電場的電壓過低，電子速率偏小C．偏轉線圈局部短路，線圈匝數(shù)減少D．偏轉線圈電流過大，偏轉磁場增強【速度選擇器知識點梳理】1.平行板中電場強度E和磁感應強度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器2.帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE=qvB，即v=E3.若v>EB,則粒子偏向洛倫茲力的方向運動，電場力做負功，速度減小。若v4.速度選擇器不能反過來用，速度選擇器只選擇粒子速度大小不選擇粒子的質量、電荷量?！舅俣冗x擇器舉一反三練習】27．（多選）在如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應強度B相互垂直。一帶電粒子（重力不計）從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動，則該粒子（）

A．一定帶正電B．速度C．若速度，則粒子可能從板間射出D．若此粒子從右端沿虛線方向進入平行板，仍做直線28．（多選）一對平行金屬板中存在由勻強電場和勻強磁場組成的復合場，方向如圖所示．一帶電粒子（不計重力）以速度自O點沿中軸線射入，恰沿中軸線做直線運動，此時板間電壓為。若僅改變板間電壓，當板間電壓為時，粒子從D點離開復合場，離開D點的速度大小為；當板間電壓為時，粒子從C點離開復合場，離開C點的速度大小為。已知D點和C點關于中軸線對稱，則下列說法正確的是（

）

A．粒子帶正電荷B．粒子帶負電荷C．、、、和滿足D．、、、和滿足29．（多選）如圖所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場。一帶正電的粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進入兩板間后，恰好能做直線運動。忽略粒子重力的影響，則（）A．若只將粒子改為帶負電，其仍將做直線運動B．若只增加粒子進入該裝置的速度，其將往上偏C．若只增加粒子的電荷量，其將往下偏D．若粒子從右端水平進入，則仍沿直線水平飛出30．速度選擇器的結構如圖所示，電場強度E和磁感應強度B相互垂直，具有某一特定速度的粒子能夠從左側進入，并沿直線穿過速度選擇器，下列關于速度選擇器的說法中正確的是（）

A．粒子的帶電量越大，直線穿越的速度越大B．粒子的帶電量越小，直線穿越的速度越大C．速度選擇器只能對正粒子才有速度選擇功能D．只要速度滿足，粒子就能通過速度選擇器【磁流體發(fā)電機知識點梳理】1.磁流體發(fā)電是一項新興技術，它可以把內(nèi)能直接轉化為電能2.根據(jù)左手定則，如圖中的B是發(fā)電機正極3.磁流體發(fā)電機兩極板間的距離為L，等離子體速度為v，磁場的磁感應強度為B，則由qE=qUL=qvB【磁流體發(fā)電機舉一反三練習】31．（多選）磁流體發(fā)電具有清潔、綠色、發(fā)電效率高等突出的優(yōu)點。下圖為磁流體發(fā)電機的示意圖，一束等離子體（含正、負離子）沿圖示方向垂直射入一對磁極產(chǎn)生的勻強磁場中，A、B是一對平行于磁場放置的金屬板，板間連入電阻R，則電路穩(wěn)定后（）

A．正離子在磁場中向下偏轉B．R中有向下的電流C．A、B板聚集的電荷量基本不變D．離子在磁場中偏轉時洛倫茲力可能做功32．（多選）磁流體發(fā)電機示意圖如圖所示。平行金屬板a、b之間有一個很強的勻強磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量等量正、負離子）垂直于磁場的方向噴入磁場，a、b兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把a、b板與用電器相連接，a、b板就是等效直流電源的兩個電極。若磁場的磁感應強度為B，每個離子的電荷量大小為q、速度為v，a、b兩板間距為d，兩板間等離子體的等效電阻為r，用電器電阻為R。穩(wěn)定時，下列判斷正確的是（）

A．圖中a板是電源的正極B．電源的電動勢為BdvC．用電器中電流為D．用電器兩端的電壓為33．如圖所示，將非磁性材料制成的直徑為d的圓管置于勻強磁場中，磁感應強度大小為B，當含有大量正、負離子的導電液體以速率v從管中由左向右流過磁場區(qū)域時，測得管壁上、下兩側的M、N兩點之間有電勢差UMN。設定管中各處的液體流速相同，忽略離子重力影響，則（

）

A． B．C． D．34．磁流體發(fā)電機在燃燒室產(chǎn)生的高溫燃氣中加入易電離的鈉鹽，電離的鈉鹽，經(jīng)噴管加速被高速噴入發(fā)電通道，產(chǎn)生電流。磁流體發(fā)電機把燃料的熱能直接轉化為電能，發(fā)電效率較高。如圖所示，某噴入發(fā)電通道離子速度為v，發(fā)電通道所處區(qū)域有磁感應強度為B的勻強磁場，發(fā)電管截面是邊長為a的正方形，發(fā)電通道長為b，發(fā)電通道內(nèi)離子體導電均勻，等效電阻率為ρ，外電路等效電阻為R，忽略邊緣效應，穩(wěn)定發(fā)電后電阻R上的電流為（）

A． B．C． D．【電磁流量計知識點梳理】工作原理：如圖，圓形導管直徑為d，用非磁性材料制成，導電液體在管中向左流動導電液體中的自由電荷（正、負離子），在洛倫茲力的作用下橫向偏轉，a,b間出現(xiàn)電勢差，形成電場，當自由電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時，a,b間的電勢差就保持穩(wěn)定，即qvB=qE=qUd，所以v=UBd【電磁流量計舉一反三練習】35．（多選）圖1為電磁流量計是一種應用電磁感應現(xiàn)象來測量導電流體流量的一種儀器，圖2是簡化的工作場景。已知在直徑為d的圓形導管區(qū)域外加一垂直紙面向外的勻強磁場B，管中導電液體以水平向左的速度v0流