课时梯级训练(3) 磁场对运动电荷的作用力(Word练习)-【优化指导】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

课时梯级训练(3)　磁场对运动电荷的作用力 1．在下列四个选项中，正确标明了带正电粒子所受洛伦兹力F方向的是 (　　) D　解析：根据左手定则可知，A项中洛伦兹力方向应该垂直于纸面向里，A错误；B项中洛伦兹力方向应该垂直于纸面向外，B错误；C项中洛伦兹力方向应该竖直向下，C错误；D项中洛伦兹力方向应该竖直向上，D正确。 2．(多选)关于静电场和磁场对电荷的作用力，下列说法正确的是 (　　) A．带电粒子在电场中一定受静电力的作用，在磁场中也一定受洛伦兹力的作用 B．带电粒子在电场中运动时静电力可能不做功，在磁场中运动时洛伦兹力一定不做功 C．运动的正电荷受静电力的方向与电场强度方向相同，受洛伦兹力的方向与磁感应强度方向相同 D．运动的负电荷受静电力的方向与电场强度方向相反，受洛伦兹力的方向与磁感应强度方向垂直 BD　解析：带电粒子在电场中一定会受静电力，磁场只对运动电荷有洛伦兹力作用，且运动电荷的速度方向与磁场方向不能平行，A错误；带电粒子在电场中沿等势面运动时静电力不做功，因为洛伦兹力的方向和运动电荷的速度垂直，洛伦兹力对运动电荷一定不做功，B正确；运动的正电荷受静电力的方向与电场强度方向相同，受洛伦兹力的方向与磁感应强度方向垂直，C错误；运动的负电荷受静电力的方向与电场强度方向相反，受洛伦兹力的方向与磁感应强度方向垂直，D正确。 3．如图所示，在示波器下方有一根与示波器轴线平行放置的通电直导线，直导线中的电流方向向右，在该电流的影响下，关于示波器中的电子束的下列说法正确的是(示波器内两个偏转电场的偏转电压都为零，不考虑地磁场的影响) (　　) A．电子束将向下偏转，电子的速率保持不变 B．电子束将向外偏转，电子的速率逐渐增大 C．电子束将向上偏转，电子的速率保持不变 D．电子束将向里偏转，电子的速率逐渐减小 C　解析：由安培定则可知，通电直导线在电子运动的位置产生的磁场垂直纸面向外，根据左手定则可知，电子束将向上偏转；由于洛伦兹力对电子不做功，故电子的速率保持不变，C正确，A、B、D错误。 4．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束粒子流，不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用，则下列判断不正确的是 (　　) A．1带正电 B．1带负电 C．2不带电 D．3带负电 B　解析：根据左手定则，带正电的粒子向左偏，即粒子1带正电，A正确，B错误；不偏转说明不带电，即粒子2不带电，C正确；带负电的粒子向右偏，即粒子3带负电，D正确。 5．(多选)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，带电粒子(电性已在图中标出)的速率为v，带电荷量为q，则关于带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向说法正确的是 (　　) A．图甲为F洛＝qvB，方向与v垂直斜向上 B．图乙为F洛＝qvB，方向与v垂直斜向上 C．图丙为F洛＝qvB，方向垂直纸面向里 D．图丁为F洛＝qvB，方向垂直纸面向里 AB　解析：A图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该垂直运动方向斜向上，大小为F洛＝qvB，A正确；B图中为负电荷，其受力方向垂直于运动方向指向左上方，大小为F洛＝qvB，B正确；C图中速度方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，C错误；D图中将速度分解为水平和竖直方向，则竖直分速度受洛伦兹力，大小为F洛＝qvB cos 60°＝qvB，方向垂直于纸面向里，D错误。 6．(多选)已知长为L、横截面积为S的均匀圆柱形直导线单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷定向运动的平均速度为v，导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线中电流方向垂直于磁场方向，如图所示，则根据以上已知条件可以求出 (　　) A．通过直导线的电流强度为 B．通过直导线的电流强度为nSqv C．每一个自由电荷所受的洛伦兹力大小为qvB D．导线所受的安培力大小为nqvB BC　解析：通过直导线的电流强度I＝＝＝nqSv，B正确，A错误；导线中电流方向垂直于磁场方向，每一个自由电荷所受的洛伦兹力大小f＝qvB，C正确；导线所受的安培力大小F＝BIL＝BLnqSv，D错误。 7．(多选)足够长的光滑绝缘槽，与水平方向的夹角分别为α和β(α<β)，如图所示，加垂直于纸面向里的匀强磁场，将质量相等且带等量正、负电荷的小球a和b，分别从两个斜面的顶端由静止释放(一次仅有一个小球存在)，关于两球在槽上的运动，下列说法正确的是 (　　) A．在槽上a、b两球都做匀加速直线运动，aa>ab B．在槽上a、b两球都做变加速直线运动，但总有aa>ab C．a、b两球沿直线运动的最大位移分别为xa、xb，则xa<xb D．a、b两球沿槽运动的时间分别为ta、tb，则ta<tb ACD　解析：小球a、b沿槽下滑的加速度大小分别为aa＝g sin β，ab＝g sin α，因α<β，故aa>ab，A正确，B错误；小球受到的洛伦兹力垂直于槽向上，当mg cos β＝qvaB、mg cos α＝qvbB时，a和b离开槽，显然va<vb，而aa>ab，根据位移公式可知xa<xb，C正确；根据速度公式可知D正确。 8．(多选)如图所示，一个质量为m、电荷量为＋q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的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图像可能是下列选项中的 (　　) AD　解析：带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做匀速直线运动，A正确；当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速直线运动，D正确；如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，且摩擦力越来越大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，B、C错误。 9．(多选)如图甲所示，一带电物块无初速度地放上与水平面成θ角的传送带底端，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，物块由传送带底端E运动至顶端F的过程中，其v－t图像如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5 s，关于带电物块及该运动过程的说法中正确的是 (　　) A．该物块带正电 B．传送带的传动速度大小一定为1 m/s C．物块与传送带间的动摩擦因数μ可能等于tan θ D．在2～4.5 s内，物块与传送带可能有相对运动 AD　解析：由题图乙可知，物块做加速度逐渐减小的加速运动。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，设动摩擦因数为μ，沿斜面的方向μFN－mg sin θ＝ma，物块运动后，又受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，物块的加速度逐渐减小，一定是FN逐渐减小，而开始时FN＝mg cos θ，后来FN′＝mg cos θ－f洛，洛伦兹力垂直传送带向上，由左手定则判断物块带正电，A正确；物块加速运动时μ(mg cos θ－f洛)－mg sin θ＝ma，所以可知μ>tan θ，C错误；对物块受力分析如图，加速度为零时，有mg sin θ＝μ(mg cos θ－qvB)，由题图乙知v＝＝1 m/s，只要传送带的速度v带≥1 m/s，物块就能匀速运动，物块相对于传送带可能静止也可能不静止，B错误，D正确。 10．如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一根足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面间的夹角为α，一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tan α，重力加速度为g。现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中： (1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？ (2)圆环A能够达到的最大速度为多大？ 答案：(1)g sin α　　(2) 解析：(1)由于μ<tan α，所以环A将由静止开始沿棒下滑，环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg、洛伦兹力qv1B、棒的弹力FN1和摩擦力Ff1，Ff1＝μFN1 根据牛顿第二定律，沿棒的方向有 mg sin α－Ff1＝ma 垂直棒的方向有FN1＋qv1B＝mg cos α 所以当FN1＝0，即Ff1＝0时 a有最大值am，且am＝g sin α， 此时qv1B＝mg cos α 解得v1＝。 (2)设当环A的速度达到最大值vm时，环A受棒的弹力大小为FN2，方向垂直于棒向下， 摩擦力大小为Ff2＝μFN2，此时应有a＝0 即mg sin α＝Ff2 FN2＋mg cos α＝qvmB 解得vm＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$