资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
物理选择性必修二1.2磁场对运动电荷的作用力同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．法拉第提出了电场概念，并指出电场和电场线都是客观存在的
B．美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值
C．根据磁感应强度的定义式可知，与成正比，与成反比
D．带电粒子在磁场中运动时，不一定受到洛伦兹力作用
【答案】D
【知识点】磁感应强度；电场线；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】对于物理学上著名物理学家的理论、实验和重大发明要加强识记，这也是考试内容之一，重视知识的积累。A．法拉第提出了电场概念，并指出电场是客观存在的，电场线是虚拟的，故A错误；
B．美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，密立根通过油滴实验测得元电荷的数值，故B错误；
C．磁感应强度根据比值法定义，但其反映的是磁场自身的性质，与F、IL均无关，故C错误；
D．当运动电荷的速度方向与磁场平行时，电荷在磁场中不受洛伦兹力作用，故D正确。
故选D。
【分析】根据物理学史分析，磁感应强度根据比值法定义，运动电荷的速度方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。
2．下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子在电场中一定沿电场线运动
B．带电粒子在电场中一定受到电场力的作用
C．带电粒子在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
D．通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
【答案】B
【知识点】安培力；电场及电场力；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A． 电场线是电场方向的假想曲线，带电粒子在电场中的运动轨迹由初速度和受力共同决定，不一定沿电场线。例如，初速度方向与电场线不共线时，轨迹是抛物线，不沿电场线 ，故A错误；
B． 只要有电荷，处于电场中，就会受到电场力 。即使电荷静止，电场力也存在，只不过合力可能为零，故B正确；
CD．带电粒子在磁场中不一定受到洛伦兹力的作用，通电导线在磁场中也不一定受安培力作用，比如带电粒子速度方向或通电导线平行于磁场方向时，故CD错误。
故选B。
【分析】1. 电场力的特点
无条件性：只要带电粒子（电荷 ）处在电场中，无论静止还是运动，一定受到电场力 与运动状态无关。
2. 带电粒子在电场中的轨迹与电场线的关系
电场线仅表示电场方向，粒子轨迹由 初速度 与 加速度（即受力方向） 共同决定。
只有当初速度方向沿电场线（或为零）时，轨迹才与电场线重合。
3. 洛伦兹力的条件
公式：，条件：粒子必须 运动（）；
速度方向与磁场方向 不平行（即夹角不为 0° 或 180°）。
若 或 ，洛伦兹力为零。
4. 安培力的条件
公式：（L 沿电流方向）
条件：导线有电流（）；电流方向与磁场方向 不平行。
若 或 ，则安培力为零。
3．小物通过微信公众号“胜哥课程”学习了《磁场对运动电荷的作用力》对相关知识有了深刻的理解。下列说法正确的是（　　）
A．根据，电场中某点的电场强度与成正比，与成反比
B．根据，磁场中某点的磁感应强度与成正比，与成反比
C．电荷在电场中一定受到电场力
D．电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
【答案】C
【知识点】磁感应强度；电场强度；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】本题关键是明确电场力与磁场力的大小和方向特点，注意电场强度和磁感应强度都是由场自身决定。A．电场强度的定义式属于比值定义，电场强度与试探电荷没有本质上的决定关系，不能够认为电场中某点的电场强度与成正比，与成反比，故A错误；
B．磁感应强度的定义式属于比值定义，磁感应强度与电流元没有本质上的决定关系，不能够认为磁场中某点的磁感应强度与成正比，与成反比，故B错误；
C．根据电场强度的定义式有
解得
可知，电荷在电场中一定受到电场力，故C正确；
D．当电荷的运动方向与磁场方向平行时，电荷所受洛伦兹力为0，故D错误。
故选C。
【分析】磁感应强度是由磁场本身决定，当电流与磁场不平行时，安培力与磁场方向垂直；电场最基本的性质是对电荷有电场力。
4．宇宙中无时无刻都有大量的有害射线向地球射来，地球的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，使之不能到达地面。若一束α射线从赤道正上方沿竖直方向射向地球，在地磁场的作用下该束射线会朝哪个方向偏移？（　　）
A．东 B．南 C．西 D．北
【答案】A
【知识点】地磁场；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】地球的磁场由南向北，当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向东，所以粒子将向东偏转，故A正确，BCD错误。
故选A。
【分析】1、α射线的性质：α粒子带正电（+2e），运动方向为从赤道正上方竖直向下射向地球（即沿地球径向向内）。
2、地磁场的方向：在赤道附近，地磁场的方向近似水平向北（地理北极附近的地磁极实际上是地磁南极，因此磁场线从南指向北）。
3、洛伦兹力的方向：带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力由左手定则判断。
5．磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　）
A．图示左侧通电导线受到安培力向下
B．a、b两点的磁感应强度相同
C．圆柱内的磁感应强度处处为零
D．c、d两点的磁感应强度大小相等
【答案】A
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；磁电式电流表；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】A．由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，A正确；
B．a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，B错误；
C．磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，C错误；
D．因c点处的磁感线较d点密集，可知 c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，D错误。
故答案为：A。
【分析】结合左手定则判断安培力方向，同时根据磁感应强度的矢量性（大小+方向）、磁感线的分布规律分析各选项。
6．如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在轨道的顶端接有恒定电源和滑动变阻器，一根质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，杆与导轨间的动摩擦因数恒定．整个装置处于垂直轨道平面向上的匀强磁场中，滑动变阻器的滑片P处于中点位置，杆处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向M端缓慢滑动一段时间后杆开始下滑，整个过程金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨及电源内阻不计。下列说法中正确的是（　　）
A．此过程中金属杆所受安培力的方向垂直于斜面向下
B．金属杆所受安培力的大小与滑动变电阻器的电阻成反比
C．下滑后，金属杆所受摩擦力大小不变
D．滑片向M端滑动的过程中，金属杆对轨道的压力变大
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；安培力的计算；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】A．由左手定则（磁场垂直轨道平面向上，电流沿杆从a到b），安培力方向沿斜面向下（非垂直斜面），A错误；
B．根据安培力的计算公式可得
因此金属杆所受安培力的大小与滑动变电阻器的电阻和金属杆的电阻总和成反比，B错误；
CD．由受力分析可得，滑片向M端滑动的过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路中的电流增大，导体棒受到的安培力沿斜面向下增大，但压力始终等于不变，下滑后，滑动摩擦力大小保持不变，C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】结合左手定则、安培力公式、受力分析，逐一分析选项：核心是明确安培力的方向、大小与电阻的关系，以及摩擦力的决定因素（正压力）。
7．如图所示为地磁场示意图。四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最高的宇宙射线探测装置。假设一束来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，仅受地磁场的作用（忽略磁偏角），粒子到达该观测站附近时将（　　）
A．偏东 B．偏西 C．偏南 D．偏北
【答案】A
【知识点】地磁场；左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】质子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转，粒子到达观测站时将与竖直方向稍偏东一些射向观测站。
故答案为：A。
【分析】1.明确研究对象与已知量：质子（正电 ）、运动方向（向下 ）、地磁场方向。
2.左手定则应用：通过左手定则，判断质子受力偏转方向。
8． 如图所示，空间内有一垂直纸面方向的匀强磁场（方向未知），一带正电的粒子在空气中运动的轨迹如图所示，由于空气阻力的作用，使得粒子的轨迹不是圆周，假设粒子运动过程中的电荷量不变。下列说法正确的是（　　）
A．粒子的运动方向为
B．粒子所受的洛伦兹力大小不变
C．粒子在b点的洛伦兹力方向沿轨迹切线方向
D．磁场的方向垂直纸面向里
【答案】D
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A、粒子在空间内受到洛伦兹力和空气阻力作用，洛伦兹力永不做功，说明粒子在空间的运动过程，粒子的速度大小在不断变小，由
知
而粒子的质量、电量，磁感应强度均不变，说明粒子在空间运动轨道半径越来越小，所以粒子的运动方向是，A错误；
B、粒子的速度在变小，洛伦兹力
也在变小，B错误；
C、洛伦兹力的 方向总是与粒子的速度方向垂直，而粒子在b点的速度方向沿着曲线该点的切线方向，所以 粒子在b点的洛伦兹力方向与轨迹切线方向垂直，指向轨道弯曲的方向，C错误；
D、结合粒子的速度方向、轨迹、洛伦兹力方向，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里，D正确。
故答案为D。
【分析】本题考查洛伦兹力，要求学生由半径公式，结合粒子的偏转，分析粒子运动方向及磁场方向，解题关键在于判断由于空气阻力的作用，导致粒子的速度大小不断变小。
9．在的匀强磁场中，一质量带正电的物体沿光滑的绝缘水平面以初速度向左运动，，如图，运动过程中物体受合力的大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】当带正电物块匀速向左运动时，由左手定则可知，洛伦兹力竖直向下，对物体物块受力分析可知水平方向不受力，竖直方向受力平衡，故物体所受合力为零，D符合题意，ABC不符合题意
。
故答案为：D。
【分析】利用左手定则可求出洛伦兹力的大小和方向，结合物体受力特点可求出合力大小。
10．如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使M、N间海水内电流方向为，此时加一定方向的磁场，可使M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向左前进。关于所加磁场的方向，下列说法正确的是（　　）
A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里
C．水平向右 D．水平向左
【答案】A
【知识点】牛顿第三定律；左手定则—磁场对通电导线的作用；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面。海水中电流方向从M流向N，船向左运动，则船受到海水的作用力向左，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根据左手定则可知，磁场方向应为垂直纸面向外，A正确。
故选A。
【分析】根据题意确定电流方向，根据左手定则判断磁场方向，据此作答。
11．关于下列四幅图的说法正确的是（　　）
A．如图甲，若小磁针处于静止状态，则可判定电源右端为正极
B．如图乙，若电源左端为正极，则螺线管内部小磁针静止时N极指向左端
C．如图丙，将一闭合线圈套住通电螺线管，增大线圈面积，通过线圈的磁通量减少
D．如图丁，将一段通电导线放在螺线管内部，导线受到向上的安培力
【答案】C
【知识点】磁现象和磁场、磁感线；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】A．图甲中先通过小磁针判断螺线管的磁极方向，再通过安培定则判断电流的方向确定电源正负极。根据安培定则可判断电源左端为正极，故A错误；
B．左端为电源的正极，右端为电源的负极，电流在螺线管中的方向从左到右，根据右手螺旋定则知，知螺线管内部的磁场方向向右，内部小磁针的N极水平向右，故B错误；
C．由于磁感线是闭合曲线，螺线管内部的磁感线条数等于电磁铁外部磁感线的总条数，而电磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过线圈的螺线管外部的磁感线将螺线管内部的磁感线抵消一部分，线圈的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以将线圈面积增大些，则穿过线圈的磁通量减小。故C正确；
D．将一段通电导体放在螺旋管内部，其电流方向与磁场方向平行，不受安培力，故D错误；
故选C。
【分析】A：通过小磁针的指向可以判断螺线管的N极位置，再根据安培定则（也称为右手定则）可以判断电源的极性。如果小磁针的N极指向螺线管的右侧，那么根据安培定则，电流的方向应该是从电源的左端流入螺线管，因此电源的左端应该是正极。
B：根据右手螺旋定则，螺线管内部的磁场方向应该是向右，因此内部小磁针的N极应该水平向右。
C：由于外部磁感线分布在无限大的空间中，实际上穿过线圈的螺线管外部的磁感线会抵消一部分内部的磁感线。如果线圈的面积增大，那么穿过线圈的磁感线数量会增加，但是由于外部磁感线的抵消作用，实际上穿过线圈的净磁通量会减小。
D：如果一段通电导体放在螺线管内部，且其电流方向与磁场方向平行，那么根据安培力的定义，导体不会受到安培力的作用。
12．如图所示，下列关于带负电粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力的方向表示正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】根据左手定则即可正确判断磁场、运动方向、洛伦兹力三者之间的关系，特别注意的是四指指向和正电荷运动方向相同和负电荷运动方向相反。
A．根据左手定则可知A图中洛伦兹力方向应该向右，故A错误；
B．根据左手定则可知B图中洛伦兹力方向应该向下，故B正确；
C．C图中粒子的运动方向与磁场平行，所以不受洛伦兹力，故C错误；
D．根据左手定则可知D图中洛伦兹力方向应该垂直纸面向里，故D错误。
故选B。
【分析】根据左手定则逐项分析即可。
13．高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地．在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示．则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是
A．向东 B．向南 C．向西 D．向北
【答案】C
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A . 乌云带负电，放电时电子从乌云沿避雷针向下流向大地，电流方向定义为正电荷移动方向，因此电流方向向上；赤道处地磁场方向水平向北，根据左手定则，掌心让磁感线穿入（向北），四指指向电流方向（向上），则大拇指指向西方，故安培力向西，故A错误；
B . 若判断为向南，磁场方向向西才行实际上地球赤道磁场向北的，故B错误；
C . 根据左手定则判断，电流竖直向上向北穿掌心，大拇指指向西，故C正确；
D . 若判断为向北，则可能混淆磁场方向搞错成向东的磁场了，故D错误。
故选C。
【分析】（1）解题关键是明确电流方向与电子流向相反，乌云带负电故电子向下运动相当于电流向上；突破点是赤道处地磁场平行地面指向北；隐含条件是放电瞬间有大电流，避雷针受到安培力；扩展知识涉及左手定则中磁感线穿过掌心、四指为电流、拇指为力的方向；
（2）易错点包括直接认为负电荷运动方向就是电流方向，或左手定则比划时方向弄反；需注意在赤道位置地磁场水平向北不是竖直向下。
14．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，成为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用．如图为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时将（ ）
A．竖直向下沿直线射地面 B．相对于预定地点向东偏转
C．相对于预定地点稍向西偏转 D．相对于预定地点稍向北偏转
【答案】B
【知识点】地磁场；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】质子流的方向从上而下射向地球表面，地磁场方向在赤道的上空从南指向北，根据左手定则，洛伦兹力的方向向东，所以质子向东偏转，B正确．
故答案为：B【分析】明确质子的带电性质、运动方向和地磁场方向，运用左手定则判断洛伦兹力方向，进而确定质子的偏转方向。
15．如图所示，竖直放置的光滑绝缘斜面处于方向垂直竖直平面（纸面）向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一带电荷量为的滑块自a点由静止沿斜面滑下，下降高度为h时到达b点，滑块恰好对斜面无压力。关于滑块自a点运动到b点的过程，下列说法正确的是（　　）（重力加速度为g）
A．滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用
B．滑块在b点受到的洛伦兹力大小为
C．洛伦兹力做正功
D．滑块的机械能增大
【答案】B
【知识点】机械能守恒定律；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A、a点无洛伦兹力，A错误；
B、b点洛伦兹力大小为，B正确；
C、洛伦兹力不做功，C错误；
D、机械能守恒，D错误；
故答案为：B 。
【分析】A．洛伦兹力产生条件是“电荷运动且速度方向与磁场不平行”。滑块在a点静止（ ），故无洛伦兹力。此时滑块仅受重力、支持力 。
B．机械能守恒：滑块从a→b，只有重力做功，机械能守恒。重力势能转化为动能： ，解得 ；
洛伦兹力计算：b点速度为，洛伦兹力 。
C．洛伦兹力方向始终与速度方向垂直（磁场垂直纸面，速度沿斜面，洛伦兹力垂直斜面 ），位移沿斜面，故洛伦兹力与位移夹角，，不做功 。
D．滑块运动中，只有重力做功（支持力、洛伦兹力不做功 ），满足机械能守恒条件，故机械能不变 。
16．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．假设有一个带负电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将
A．向东偏转 B．向南偏转 C．向西偏转 D．向北偏转
【答案】C
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】本题就是考查左手定则的应用，掌握好左手定则即可判断粒子的受力的方向．注意正负电荷的区别。
A．地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转。向东偏转，与结论不相符，选项A错误；
B．向南偏转，与结论不相符，选项B错误；
C．向西偏转，与结论相符，选项C正确；
D．向北偏转，与结论不相符，选项D错误；
【分析】根据地球磁场的分布，由左手定则可以判断粒子的受力的方向，从而可以判断粒子的运动的方向。
17．下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（　　）
A．判断安培力和洛伦兹力的方向都用右手定则
B．运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
C．安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功
D．一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零
【答案】D
【知识点】安培力；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A.判断安培力和洛伦兹力的方向都用左手定则，A不符合题意；
B.电荷运动方向与磁场方向平行时不受洛伦兹力的作用，B不符合题意；
C.洛伦兹力对运动电荷不做功，但安培力垂直于电流，与通电导体运动方向未必垂直，安培力可能做功，C不符合题意；
D.若通电导体电流方向与磁场方向平行，通电导体受安培力为零，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】左力右磁，洛伦兹力对运动电荷不做功，通电导体电流方向与磁场方向平行，通电导体受安培力为零。
18．如图所示，U形磁铁竖直放置，一电子沿垂直于磁铁平面方向射入，在电子到达图示位置时，所受磁场力的方向为（　　）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
【答案】B
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】一电子沿垂直于磁铁平面方向射入， 磁场方向向左，当电子达到图示位置时，根据左手定则可知，电子受磁场力方向向下，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】判断电子的运动方向，根据左手定则判断洛伦兹力方向。
19．如图所示，在阴极射线管两端加上高电压，管中将产生电子流，方向由左向右，形成阴极射线。如果在该阴极射线管的正上方放置一根通有自左向右方向电流的通电直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线偏转形成的轨迹图为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】通电导线及通电线圈周围的磁场；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】在该阴极射线管的正上方放置一根通有自左向右方向电流的通电直导线，根据右手螺旋定则可知，阴极射线处于垂直纸面向内的磁场中，根据左手定则可判断，电子从阴极射出后，受到洛伦兹力方向向下，电子束向下偏转。
由此选A。
【分析】首先由安培定则分析判断通电直导线周围产生的磁场情况，再由左手定则判断出电子流的受力方向，可知电子的偏转方向。
20．匀强磁场中一个运动的带电粒子，受到洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子的电性和运动方向可能是（　　）
A．粒子带负电，向下运动 B．粒子带正电，向左运动
C．粒子带负电，向上运动 D．粒子带正电，向右运动
【答案】A
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】解决本题的关键掌握用左手定则判断洛伦兹力的方向，伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷的运动方向，这时拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向．根据左手定则可知，如果粒子带负电，则该粒子应向下运动；如果粒子带正电，则该粒子应向上运动。故A正确、BCD错误。
故选A。
【分析】判断洛伦兹力的方向用左手定则判断，伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷的运动方向，这时拇指所指的方向就是运动电荷所受洛伦兹力的方向。
21．如图甲为“胜哥”观察到的一道极光，这是来自太阳的高速带电粒子流与地球大气碰撞而产生的光现象。地球两极附近的地磁场具有较大的竖直分量，且越靠近地面，地磁场的磁感应强度越大，图乙是该地区的带电粒子流在洛仑兹力作用下沿螺旋线运动的简化原理图，图中的螺旋线为某一高速带电粒子的运动轨迹。不计重力，下列说法正确的是（　　）
A．该粒子带负电，其运动速率越来越大
B．该粒子带负电，其运动速率保持不变
C．该粒子带正电，其运动速率越来越大
D．该粒子带正电，其运动速率保持不变
【答案】D
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】图中的螺旋线为某一高速带电粒子的运动轨迹，不计重力，由于洛伦兹力不做功，故粒子的运动速率不变；根据左手定则可知，该粒子带正电。
故选D。
【分析】洛伦兹力不做功，不改变粒子速度大小，根据左手定则判断粒子带电情况。
22．洛伦兹力演示仪中玻璃泡内充有稀薄气体，在电子枪发射出的电子束通过时能够显示电子的径迹。不加磁场时，电子束径迹是一条直线，如图甲所示；加磁场后，电子束径迹是一个圆，如图乙所示。则所加磁场的方向是（　　）
A．水平向右 B．竖直向上
C．垂直纸面向内 D．垂直纸面向外
【答案】C
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】由乙图可知，电子顺时针偏转，根据左手定则，可知所加磁场是垂直纸面向内。
故选C。
【分析】根据电子的偏转方向应用左手定则判断磁场方向。
23．地磁场通过改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而保护着地球上的生命。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是（　　）
A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同
B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强
C．沿地球赤道平面垂直射来的高能负电荷向西偏转
D．沿地球赤道平面垂直射来的高能正电荷向地球两极偏转
【答案】C
【知识点】地磁场；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A．高能带电粒子到达地球附近会受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转，磁感应强度不同，所受到的洛伦兹力不同。故A错误；
B．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强。故B错误；
CD．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射来的宇宙射线中的带正电粒子向东偏转，带负电粒子向西偏转。故C正确；D错误。
【分析】1.知道宇宙射线是带电粒子流。
2.掌握带电粒子在磁场受到洛伦兹力作用，当时，洛伦兹力最大。
3.知道南北两极磁场最强，但v与B并不垂直。
4.熟练运用左手定则分析判断。
二、多项选择题
24．下列关于安培力和洛伦兹力的说法中，正确的是（　　）
A．安培力的方向与磁场方向一定垂直
B．正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同
C．同一电荷所受洛伦兹力大的地方，该处磁感应强度一定强
D．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
【答案】A,D
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A：安培力方向由左手定则判断，始终与磁场方向垂直，A正确；
B：洛伦兹力方向与磁场方向垂直（左手定则），而非相同，B错误；
C．根据可知，同一带电粒子在磁场中受到洛伦兹力大的地方，该处磁场不一定大，还要看v的大小情况，故C错误；
D．安培力可以看成导体内大量电子共同受到洛伦兹力产生的，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】本题考查安培力与洛伦兹力的本质与特性，核心思路是明确两者的方向规律、大小决定因素，以及安培力的微观起源，从而判断各选项的正确性。
25．关于电场和磁场的描述，下列说法正确的是（　　）
A．两根通有反向电流的平行直导线之间，存在着相互排斥的安培力
B．通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用
C．洛伦兹力对带电粒子一定不做功
D．带电粒子（不计重力）在匀强磁场中一定做直线运动或匀速圆周运动
【答案】A,C
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A．根据电流与电流之间的相互作用可知，两根通有反方向电流的平行直导线之间，根据安培定则及左手定则，可知两导线间存在着相互排斥的安培力，A正确；
B．根据安培力
其中θ为电流方向与磁场方向的夹角，安培力的大小与通电直导线和匀强磁场方向的夹角有关。如时，即磁场方向与电流方向平行时，就算有电流和磁场也不会有安培力，B错误；
C．洛伦兹力时刻与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，C正确；
D．带电粒子初速度为零时会静止，带电粒子速度方向与磁场不是平行或垂直时，会做螺旋运动，D错误。
故选AC。
【分析】1.知道同向电流互相吸引，异向电流互相排斥。
2.知道通电导线与磁场方向不在同一直线时，通电导线受到安培力作用。
3.知道带电粒子的速度方向与磁场方向不在同一直线时，粒子受到洛伦兹力作用。
4.知道带电粒子在匀强磁场中可能做匀速直线运动、匀速圆周运动或是螺旋运动。
26．如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强。尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败。不计粒子重力，若仅在纵向场中，下列说法正确的是（　　）
A．正离子在纵向场中沿顺时针方向运动
B．带电粒子在纵向场中的速度大小不变
C．在纵向场中，图中A点处带电粒子将发生左右方向的漂移
D．在纵向场中，图中A点处带电粒子将发生上下方向的漂移
【答案】B,D
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算
【解析】【解答】A．根据左手定则可知，正离子在纵向场中沿逆时针方向运动，故A错误；
B．洛伦兹力对粒子不做功，可知，带电粒子在纵向场中的速度大小不变，故B正确；
CD．根据左手定则可知，图中A点带电粒子所受洛伦兹力方向沿竖直方向，可知，图中A点处带电粒子将发生上下方向的漂移，故C错误，D正确。
故答案为：BD。
【分析】A：用左手定则判断正离子在环形磁场中的绕行方向（逆时针 ）。
B：洛伦兹力不做功，动能不变，速度大小恒定。
CD：非匀强磁场中，洛伦兹力的分量导致粒子轨迹偏移（上下方向 ）。
三、非选择题
27．如图甲是电磁炮，如图乙为“胜哥”模拟电磁炮的原理图，间距为L=0.5m的两根倾斜导轨平行放置，导轨平面与水平地面的夹角为θ=37°，导轨下端接电动势为E=18V、内阻为r=1Ω的电源。整个装置处于磁感应强度大小为B=0.2T、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。为了研究方便，将待发射的炮弹视为一个比导轨间距略长的导体棒，导体棒的质量为m=0.1kg﹑电阻为R=1Ω，导体棒与导轨接触面间的动摩擦因数为μ=0.25，重力加速度大小取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。现将导体棒无初速度地放在导轨上且与导轨垂直，最终导体棒从导轨上端发射出去，不计其他电阻。求：
（1）导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小和方向；
（2）导体棒刚放在导轨上时的加速度大小。
【答案】（1）解：导体棒刚放在导轨上时，根据闭合电路欧姆定律有
解得
导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小
解得F=0.9N
根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向沿斜面向上。
（2）解：导体棒刚放在导轨上时，对导体棒进行受力分析，根据牛顿第二定律有
其中
解得
【知识点】牛顿第二定律；闭合电路的欧姆定律；安培力的计算；左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【分析】（1）先通过闭合电路欧姆定律算电流，再用安培力公式求大小，最后用左手定则判方向。
（2）对导体棒受力分解（重力分力、摩擦力 ），结合牛顿第二定律（合力 = 质量 × 加速度 ）列方程求解。
28． 如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向A图　 　，B图　 　 ，C图　 　，D图　 　．
【答案】竖直向上；垂直于纸面向里；水平向右；竖直向下；
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用
【解析】【解答】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平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向（负电荷运动的反方向），这时大拇指所指的方向就是带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向；故A图竖直向上，B图垂直纸面向里，C图水平向右，D图竖直向下。
【分析】熟悉掌握左手定则的具体使用方法，结合图确定带电粒子所受洛伦兹力的方向。注意电荷的正负。
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 20 / 20中小学教育资源及组卷应用平台
物理选择性必修二1.2磁场对运动电荷的作用力同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．法拉第提出了电场概念，并指出电场和电场线都是客观存在的
B．美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值
C．根据磁感应强度的定义式可知，与成正比，与成反比
D．带电粒子在磁场中运动时，不一定受到洛伦兹力作用
2．下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子在电场中一定沿电场线运动
B．带电粒子在电场中一定受到电场力的作用
C．带电粒子在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
D．通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
3．小物通过微信公众号“胜哥课程”学习了《磁场对运动电荷的作用力》对相关知识有了深刻的理解。下列说法正确的是（　　）
A．根据，电场中某点的电场强度与成正比，与成反比
B．根据，磁场中某点的磁感应强度与成正比，与成反比
C．电荷在电场中一定受到电场力
D．电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
4．宇宙中无时无刻都有大量的有害射线向地球射来，地球的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，使之不能到达地面。若一束α射线从赤道正上方沿竖直方向射向地球，在地磁场的作用下该束射线会朝哪个方向偏移？（　　）
A．东 B．南 C．西 D．北
5．磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（　　）
A．图示左侧通电导线受到安培力向下
B．a、b两点的磁感应强度相同
C．圆柱内的磁感应强度处处为零
D．c、d两点的磁感应强度大小相等
6．如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为θ，在轨道的顶端接有恒定电源和滑动变阻器，一根质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，杆与导轨间的动摩擦因数恒定．整个装置处于垂直轨道平面向上的匀强磁场中，滑动变阻器的滑片P处于中点位置，杆处于静止状态。现将滑动变阻器的滑片向M端缓慢滑动一段时间后杆开始下滑，整个过程金属杆始终与导轨垂直且接触良好，导轨及电源内阻不计。下列说法中正确的是（　　）
A．此过程中金属杆所受安培力的方向垂直于斜面向下
B．金属杆所受安培力的大小与滑动变电阻器的电阻成反比
C．下滑后，金属杆所受摩擦力大小不变
D．滑片向M端滑动的过程中，金属杆对轨道的压力变大
7．如图所示为地磁场示意图。四川省稻城县海子山的“高海拔宇宙线观测站”是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最高的宇宙射线探测装置。假设一束来自宇宙的质子流沿着与地球表面垂直的方向射向这个观测站，仅受地磁场的作用（忽略磁偏角），粒子到达该观测站附近时将（　　）
A．偏东 B．偏西 C．偏南 D．偏北
8． 如图所示，空间内有一垂直纸面方向的匀强磁场（方向未知），一带正电的粒子在空气中运动的轨迹如图所示，由于空气阻力的作用，使得粒子的轨迹不是圆周，假设粒子运动过程中的电荷量不变。下列说法正确的是（　　）
A．粒子的运动方向为
B．粒子所受的洛伦兹力大小不变
C．粒子在b点的洛伦兹力方向沿轨迹切线方向
D．磁场的方向垂直纸面向里
9．在的匀强磁场中，一质量带正电的物体沿光滑的绝缘水平面以初速度向左运动，，如图，运动过程中物体受合力的大小为（　　）
A． B． C． D．
10．如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使M、N间海水内电流方向为，此时加一定方向的磁场，可使M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向左前进。关于所加磁场的方向，下列说法正确的是（　　）
A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里
C．水平向右 D．水平向左
11．关于下列四幅图的说法正确的是（　　）
A．如图甲，若小磁针处于静止状态，则可判定电源右端为正极
B．如图乙，若电源左端为正极，则螺线管内部小磁针静止时N极指向左端
C．如图丙，将一闭合线圈套住通电螺线管，增大线圈面积，通过线圈的磁通量减少
D．如图丁，将一段通电导线放在螺线管内部，导线受到向上的安培力
12．如图所示，下列关于带负电粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力的方向表示正确的是（　　）
A． B．
C． D．
13．高大建筑上都有一竖立的避雷针，用以把聚集在云层中的电荷导入大地．在赤道某地两建筑上空，有一团带负电的乌云经过其正上方时，发生放电现象，如图所示．则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是
A．向东 B．向南 C．向西 D．向北
14．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，成为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起到了保护作用．如图为地磁场对宇宙射线作用的示意图.现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时将（ ）
A．竖直向下沿直线射地面 B．相对于预定地点向东偏转
C．相对于预定地点稍向西偏转 D．相对于预定地点稍向北偏转
15．如图所示，竖直放置的光滑绝缘斜面处于方向垂直竖直平面（纸面）向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一带电荷量为的滑块自a点由静止沿斜面滑下，下降高度为h时到达b点，滑块恰好对斜面无压力。关于滑块自a点运动到b点的过程，下列说法正确的是（　　）（重力加速度为g）
A．滑块在a点受重力、支持力和洛伦兹力作用
B．滑块在b点受到的洛伦兹力大小为
C．洛伦兹力做正功
D．滑块的机械能增大
16．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．假设有一个带负电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将
A．向东偏转 B．向南偏转 C．向西偏转 D．向北偏转
17．下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（　　）
A．判断安培力和洛伦兹力的方向都用右手定则
B．运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
C．安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功
D．一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零
18．如图所示，U形磁铁竖直放置，一电子沿垂直于磁铁平面方向射入，在电子到达图示位置时，所受磁场力的方向为（　　）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
19．如图所示，在阴极射线管两端加上高电压，管中将产生电子流，方向由左向右，形成阴极射线。如果在该阴极射线管的正上方放置一根通有自左向右方向电流的通电直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线偏转形成的轨迹图为（　　）
A． B．
C． D．
20．匀强磁场中一个运动的带电粒子，受到洛伦兹力F的方向如图所示，则该粒子的电性和运动方向可能是（　　）
A．粒子带负电，向下运动 B．粒子带正电，向左运动
C．粒子带负电，向上运动 D．粒子带正电，向右运动
21．如图甲为“胜哥”观察到的一道极光，这是来自太阳的高速带电粒子流与地球大气碰撞而产生的光现象。地球两极附近的地磁场具有较大的竖直分量，且越靠近地面，地磁场的磁感应强度越大，图乙是该地区的带电粒子流在洛仑兹力作用下沿螺旋线运动的简化原理图，图中的螺旋线为某一高速带电粒子的运动轨迹。不计重力，下列说法正确的是（　　）
A．该粒子带负电，其运动速率越来越大
B．该粒子带负电，其运动速率保持不变
C．该粒子带正电，其运动速率越来越大
D．该粒子带正电，其运动速率保持不变
22．洛伦兹力演示仪中玻璃泡内充有稀薄气体，在电子枪发射出的电子束通过时能够显示电子的径迹。不加磁场时，电子束径迹是一条直线，如图甲所示；加磁场后，电子束径迹是一个圆，如图乙所示。则所加磁场的方向是（　　）
A．水平向右 B．竖直向上
C．垂直纸面向内 D．垂直纸面向外
23．地磁场通过改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而保护着地球上的生命。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是（　　）
A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同
B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强
C．沿地球赤道平面垂直射来的高能负电荷向西偏转
D．沿地球赤道平面垂直射来的高能正电荷向地球两极偏转
二、多项选择题
24．下列关于安培力和洛伦兹力的说法中，正确的是（　　）
A．安培力的方向与磁场方向一定垂直
B．正电荷所受的洛伦兹力的方向与磁场方向相同
C．同一电荷所受洛伦兹力大的地方，该处磁感应强度一定强
D．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
25．关于电场和磁场的描述，下列说法正确的是（　　）
A．两根通有反向电流的平行直导线之间，存在着相互排斥的安培力
B．通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用
C．洛伦兹力对带电粒子一定不做功
D．带电粒子（不计重力）在匀强磁场中一定做直线运动或匀速圆周运动
26．如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强。尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败。不计粒子重力，若仅在纵向场中，下列说法正确的是（　　）
A．正离子在纵向场中沿顺时针方向运动
B．带电粒子在纵向场中的速度大小不变
C．在纵向场中，图中A点处带电粒子将发生左右方向的漂移
D．在纵向场中，图中A点处带电粒子将发生上下方向的漂移
三、非选择题
27．如图甲是电磁炮，如图乙为“胜哥”模拟电磁炮的原理图，间距为L=0.5m的两根倾斜导轨平行放置，导轨平面与水平地面的夹角为θ=37°，导轨下端接电动势为E=18V、内阻为r=1Ω的电源。整个装置处于磁感应强度大小为B=0.2T、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。为了研究方便，将待发射的炮弹视为一个比导轨间距略长的导体棒，导体棒的质量为m=0.1kg﹑电阻为R=1Ω，导体棒与导轨接触面间的动摩擦因数为μ=0.25，重力加速度大小取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。现将导体棒无初速度地放在导轨上且与导轨垂直，最终导体棒从导轨上端发射出去，不计其他电阻。求：
（1）导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小和方向；
（2）导体棒刚放在导轨上时的加速度大小。
28． 如图所示，各带电粒子均以速度v射入匀强磁场，其中图C中v的方向垂直纸面向里，图D中v的方向垂直纸面向外，试分别指出各带电粒子所受洛仑兹力的方向A图　 　，B图　 　 ，C图　 　，D图　 　．
答案解析部分
1．【答案】D
2．【答案】B
3．【答案】C
4．【答案】A
5．【答案】A
6．【答案】C
7．【答案】A
8．【答案】D
9．【答案】D
10．【答案】A
11．【答案】C
12．【答案】B
13．【答案】C
14．【答案】B
15．【答案】B
16．【答案】C
17．【答案】D
18．【答案】B
19．【答案】A
20．【答案】A
21．【答案】D
22．【答案】C
23．【答案】C
24．【答案】A,D
25．【答案】A,C
26．【答案】B,D
27．【答案】（1）解：导体棒刚放在导轨上时，根据闭合电路欧姆定律有
解得
导体棒刚放在导轨上时所受安培力的大小
解得F=0.9N
根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向沿斜面向上。
（2）解：导体棒刚放在导轨上时，对导体棒进行受力分析，根据牛顿第二定律有
其中
解得
28．【答案】竖直向上；垂直于纸面向里；水平向右；竖直向下；
21世纪教育网(www.21cnjy.com) 11 / 12

展开更多......

收起↑