第1章 第2节 课时1 磁场对运动电荷的作用力-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第二册 江苏专版 1 1 课时1 磁场对运动电荷的作用力 刷基础 2 1. [江苏连云港高级中学2023高二下期中] 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 方向的是( ) B A. B. C. D. 题型1 洛伦兹力的方向（左手定则的应用） 3 解析 由左手定则可知，A选项图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向下，故A错误；B选 项图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向竖直向上，故B正确；C选项图中，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选项图中，带正电的粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向 外，故D错误. 题型1 洛伦兹力的方向（左手定则的应用） 4 【教材变式】本题目由教材P12第2题演变而来，解答本题的关键点是明确洛伦兹力的方向垂直 于和所在的平面，但与 不一定垂直；在使用左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指应指向 正电荷运动的方向，如果是负电荷，则指向负电荷运动的反方向. 题型1 洛伦兹力的方向（左手定则的应用） 5 2.[湖北武汉2024高二上检测] 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）、 射线（氦核）、 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( ) C A. 射线向南偏转 B. 射线向北偏转 C. 射线向西偏转 D.质子流向西偏转 题型1 洛伦兹力的方向（左手定则的应用） 6 解析 地磁场的方向由地理南极指向地理北极， 射线和质子流均带正电，根据左手定则可知， 射线、质子流均向东偏转， 射线带负电，根据左手定则可知， 射线向西偏转，C正确. 题型1 洛伦兹力的方向（左手定则的应用） 7 3.[河北邢台襄都区等五地2023高二上联考] 如图所示，纸面内的 为等边三角形 （边水平），在、两点放有垂直于纸面的直导线（图中未画出）， 点处导线中的电流方 向垂直纸面向外，点处导线中的电流方向垂直纸面向里，每根导线在 点产生磁场的磁感应强 度大小均为.若某时刻有一电子（电荷量为）——正好经过点，速度大小为 ，方向垂直纸面 向里，则该电子经过 点时所受的洛伦兹力( ) C A.方向竖直向上 B.方向水平向右 C.大小为 D.大小为 题型2 洛伦兹力的大小 8 解析 点处导线中的电流方向垂直纸面向外， 点处导线中的电流方向垂直纸面向里，由安培定 则可知，两导线在点处的磁感应强度方向夹角为 ，如图所示，则 点处的合磁感应强度大 小，方向竖直向上，电子经过点时所受的洛伦兹力大小为 ，根据左手定则知，电 子经过 点时所受的洛伦兹力方向水平向左，C正确，A、B、D错误. 题型2 洛伦兹力的大小 9 【关键点拨】解答本题的关键是知道点处的磁感应强度是、两点处导线在 点产生磁场的磁 感应强度的矢量和. 题型2 洛伦兹力的大小 10 4.如图所示是电视显像管工作原理示意图（俯视图），电流通过偏转线圈，从而产生偏转磁场， 电子束经过偏转磁场后运动轨迹发生偏转，不计电子的重力，图中 点为荧光屏的中心，若调节 偏转线圈中的电流，使电子束打到荧光屏上的 点，下列说法正确的是( ) D A.电子经过磁场速度增大 B.偏转磁场的方向水平向右 C.偏转磁场的方向垂直纸面向里 D.偏转磁场的方向垂直纸面向外 题型3 电子束的磁偏转（电视显像管的工作原理） 11 解析 电子经过磁场，洛伦兹力不做功，则电子的动能不变，速度大小不变，故A错误；欲使电 子束打到荧光屏上的A点，则电子所受洛伦兹力方向向左，根据左手定则可知，偏转磁场的方向 垂直纸面向外，故B、C错误，D正确. 题型3 电子束的磁偏转（电视显像管的工作原理） 12 5.[山东名校考试联盟2024开学考] 如图，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置， 管底有一带电的小球.整个装置以水平向右的速度匀速运动，垂直于磁场方向进入匀强磁场，由于 外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端开口飞出，小球的电荷量始终保 持不变，则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中( ) C A.洛伦兹力对小球做正功 B.小球的加速度大小增大 C.小球的运动轨迹是抛物线 D.小球的运动轨迹是直线 易错点 对“洛伦兹力不做功”理解不深刻 13 解析 洛伦兹力的方向总是与小球的速度方向垂直，对小球不做功，故A错误；由题可知，小球 向上运动，由左手定则可知小球带正电，设小球的竖直分速度为、水平分速度为 ，以小球为 研究对象，受力分析如图所示，由于小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动，故竖直方向的洛 伦兹力是恒力，由牛顿第二定律得，解得 ，小球的加速 度不随时间变化，故小球在竖直方向做匀加速直线运动，又小球在水平方向做匀速直线运动，则 小球的运动轨迹是抛物线，故C正确，B、D错误. 易错点 对“洛伦兹力不做功”理解不深刻 14 【易错分析】在本题中，带电小球参与了两个运动，一个是水平方向的匀速直线运动，一个是竖 直方向的匀加速直线运动，所以小球的实际速度应为这两个方向分速度的合速度，根据左手定则， 水平方向分速度的洛伦兹力竖直向上，竖直方向分速度的洛伦兹力水平向左，如图1所示，两洛 伦兹力做功的代数和为零；从实际速度来看，，洛伦兹力不做功.实际速度 的增大是 因为管壁对小球的弹力对小球做正功与 的夹角为锐角），如图2所示.做题时易错误地认为 与 同向，所以洛伦兹力对小球做正功而错选A. 易错点 对“洛伦兹力不做功”理解不深刻 15 1 课时1 磁场对运动电荷的作用力 刷提升 16 1.[江苏五市十一校2024联考] 下列有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( ) B A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用 B.若通电直导线在磁场中受到的安培力为零，该处磁场的磁感应强度不一定为零 C.只要带电粒子的速度大小相等，所受的洛伦兹力就相同 D.洛伦兹力对运动电荷一定不做功，安培力是所有运动电荷所受洛伦兹力的总和，因此安培力也 不做功 17 解析 当通电直导线电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，A错误；若通电 直导线在磁场中受到的安培力为零，可能是通电直导线电流方向与磁场方向平行，所以该处磁场 的磁感应强度不一定为零，B正确；当带电粒子速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到的洛 伦兹力为 ，可知速度大小相等，所受的洛伦兹力不一定相同，还要看电荷量、磁感应强 度大小，C错误；洛伦兹力始终与速度方向垂直，对运动电荷一定不做功，安培力是洛伦兹力的 宏观体现，安培力不一定与导体的运动方向垂直，当安培力的方向与导体的运动方向不垂直时会 做功，D错误. 18 2.[江西九江十校联考2023高二下期中] 粗细均匀、半径为 的光滑绝缘半圆环固定在竖直面内， 空间中存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场，是半圆环的水平直径，从 点由静止释放一套 在半圆环上的小球（电荷量为、质量为）.小球第一次运动到半圆环最低点 时对半圆环恰无作 用力，重力加速度为 ，下列说法正确的是( ) C A.小球可能带负电 B.小球经过最低点时的速率为 C.磁场的磁感应强度大小为 D.小球相邻两次经过半圆环最低点 时，所受洛伦兹力的方向相同 19 解析 洛伦兹力不做功，小球从运动到的过程中，根据机械能守恒定律知，小球第一次运动到 点的过程有，解得，则小球在点的合外力大小为 ，方向 指向圆心，则小球第一次运动到点时所受洛伦兹力向上，又小球第一次运动到 点时半圆环对小 球恰无作用力，故有,解得 ，结合左手定则知小球带正电，A、B错误；根 据，结合上述分析可得，C正确；洛伦兹力不做功，则小球相邻两次经过 点时的速度大小相等，方向相反，由左手定则可知，所受洛伦兹力的方向相反，D错误. 20 3.[浙江余姚中学2024高二上期中] 如图所示，空间存在垂直于纸面向里、磁感应强度为 的匀强 磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的夹角为 ，一带电荷量为 、质量 为的小球套在直杆上，从点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为 ，重力加速度 为 ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是( ) C A.小球的加速度一直在减小 B.小球的速度先增大后减小 C.小球下滑的最大加速度为 D.小球下滑的最大速度 21 解析 小球带负电，由左手定则可知小球所受洛伦兹力垂直杆向上，设小球受杆的弹力为 ，受 到杆的摩擦力为，小球开始下滑一段时间内有 ，又 ，由牛顿第二 定律得，即，随着增大， 逐渐增大，当 时，达到最大值 ，此时洛伦兹力等于 ，此后随着速度增大，洛伦兹 力增大，杆的弹力反向增大，有 ，又， ，整理 得，随着增大，逐渐减小，当 时，速度达到最大，解 得速度最大为 ，此后小球速度保持不变，故整个过程中，小球的速度先增大 后不变，加速度先增大后减小至零，C正确，A、B、D错误. 22 4.[辽宁大连八中2024高二上月考] 如图甲所示，一带电物块无初速度地放在绝缘传送带底端，传 送带以恒定大小的速率沿顺时针方向传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端 运动至传送带顶端的过程中，其图像如图乙所示，物块全程运动的时间为 ，下列关 于带电物块及运动过程的说法正确的是( ) D A.物块带负电 B.传送带的传动速度大小一定为 C.若已知传送带的长度，可求出该过程中物块与传送带发生的 相对位移 D.在 内，物块与传送带仍有可能相对运动 23 解析 由题图乙可知，物块先做加速度减小的加速运动再做匀速运动，物块的最大速度是 . 对物块进行受力分析可知，开始时物块受到重力、支持力 和摩擦力的作用，设物块与传送带间 的动摩擦因数为 ，物块质量为，加速度大小为，沿传送带方向有 ;物块 运动后，受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，可知一定是 逐渐减小，即洛伦兹力的方向与 相同，物块沿传送带向上运动，由左手定则可知，物块带正电，故A错误.物块达到最大速度后 有，，可知只要传送带的速度大于等于 ，则物块达 到最大速度后受力平衡，与传送带的速度无关，所以传送带的速度可能等于 ，也可能 大于 ，物块最终可能相对于传送带静止，也可能相对于传送带运动，故B错误，D正确.由于 传送带的速度不能确定，所以不能求出该过程中物块与传送带发生的相对位移，故C错误. 24 5.[内蒙古包头2023高二上期末] 如图所示，真空中竖直放置一长直细金属导线 ，电流向上.空 间中做一与导线同轴的半径为的柱面.光滑绝缘管水平放置，端点、 分别在柱面上.半径略 小于绝缘管内径的带正电小球自点以速度向 点运动过程中，下列说法正确的是( ) C A.小球先加速后减速 B.小球受到的洛伦兹力始终为零 C.小球在 中点受到的洛伦兹力为零 D.小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向向上 25 解析 如图所示为俯视图，根据右手螺旋定则可知，磁感线如图中虚线所示，洛伦兹力不做功， 小球速率不变，A错误.当小球运动到 中点时，小球速度方向与磁感应强度方向平行，不受洛伦 兹力作用，自点到中点，小球受到的洛伦兹力方向竖直向下，自中点至 点，小球受到的 洛伦兹力方向竖直向上，故B、D错误，C正确. 26 【关键点拨】解答本题的关键是将立体图转化为俯视图，作出绝缘管与磁感线相交处的磁感应强 度方向，根据左手定则判断洛伦兹力的方向. 27 $$