1.2 磁场对运动电荷的作用力 达标训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第2节 磁场对运动电荷的作用力 达标训练 一、选择题: 1．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将(　　) A．向上偏转　　　　　　　 B．向下偏转 C．向纸里偏转 D．向纸外偏转 2．一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，则下列选项不正确的是(　　) A．1带正电 B．1带负电 C．2不带电 D．3带负电 3．如图所示，一个带正电荷量为q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，若小带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该(　　) A．使B的数值增大 B．使磁场以速率v＝向上移动 C．使磁场以速率v＝向右移动 D．使磁场以速率v＝向左移动 4.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(　　) A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上 5.如图所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里，一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变(　　) A．粒子速度的大小　　　　B．粒子所带的电荷量 C．电场强度 D．磁感应强度 6．电磁流量计如图甲所示，它利用磁场对电荷的作用测出液体的流量，其原理可以简化为如图乙所示模型，液体内含有大量正、负离子，在竖直向下的匀强磁场作用下，从容器左侧流入，右侧流出。下列说法正确的是(　　) A．离子受到竖直方向的洛伦兹力 B．带负电离子与带正电离子受力方向相同 C．上、下两侧面有电势差 D．前、后两侧面有电势差 7.如图所示，两个平行金属板M、N间为一个正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向由M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为距离两极板相等且平行两极板的直线。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过此场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是(　　) A．电荷量为－q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 B．电荷量为2q的粒子以v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 C．保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，则粒子仍能匀速通过场区 D．粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区 8．如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘物块位于高度略大于物块高度的水平宽敞绝缘隧道中，隧道足够长，物块上、下表面与隧道上、下表面的动摩擦因数均为μ，整个空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。现给物块水平向右的初速度v0，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，则物块(　　) A．一定做匀速直线运动 B．一定做减速运动 C．可能先减速后匀速运动 D．可能加速运动 9．(多选)一个运动电荷在某个空间里没有受到洛伦兹力的作用，那么(　　) A．这个空间一定没有磁场 B．这个空间不一定没有磁场 C．这个空间可能有方向与电荷运动方向平行的磁场 D．这个空间可能有方向与电荷运动方向垂直的磁场 10．(多选)目前世界上一种新型发电机叫磁流体发电机，它的发电原理如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板P、Q，这时金属板上就聚集了电荷。下列说法正确的是(　　) A．P板带正电 B．有电流从b经用电器流向a C．金属板P、Q间的电场方向向上 D．等离子体发生偏转的原因是粒子所受洛伦兹力大于所受电场力 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 11.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，质量为m、带电荷量为q的小球在倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑。若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问： (1)小球的带电性质如何？ (2)此时小球下滑的速度和小球在斜面上运动的位移分别为多大？ 12.两块金属板a、b平行放置，板间存在与匀强电场正交的匀强磁场，假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域．一束电子以一定的初速度v0从两极板中间，沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，无偏转地通过场区，如图6－2－5所示，已知板长l＝10 cm，两板间距d＝3.0 cm，两板间电势差U＝150 V，v0＝2.0×107 m/s.(1)求磁感应强度B的大小； (2)若撤去磁场，求电子穿过电场时偏离入射方向的距离，以及电子通过场区后动能的增加量(电子所带电荷量的大小与其质量之比＝1.76×1011 C/kg，电子带电荷量的大小e＝1.60×10－19 C. 13．如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，其质量为m、带电荷量为＋q，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在正交的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感应强度是B，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度． 参考答案： 1.解析：B　根据安培定则，直导线下方的磁场方向垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知，电子受到向下的洛伦兹力，电子将向下偏转，故选项B正确。 2.解析：B　根据左手定则，带正电的粒子向左偏，即粒子1带正电；不偏转说明不带电，即粒子2不带电；带负电的粒子向右偏，即粒子3带负电。故选B。 3.解析：D　为使小带电体对绝缘面无压力，则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力，磁场不动而只增大B，小带电体在磁场里不受洛伦兹力，故A错误；磁场向上移动相当于小带电体向下运动，洛伦兹力向右，不能平衡重力，故B错误；磁场以速率v向右移动，等同于小带电体以速率v向左运动，此时洛伦兹力向下，也不能平衡重力，故C错误；磁场以速率v向左移动，等同于小带电体以速率v向右运动，此时洛伦兹力向上，由平衡条件可知，当qvB＝mg时，带电体对水平绝缘面无压力，此时v＝，故D正确。 4.解析：C　根据左手定则可知，滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向下，C正确。随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小发生变化，滑块对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小发生变化，A错误。B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，根据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错误。由于开始时滑块静止，不受洛伦兹力，此时滑块开始下滑，所以B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错误。 5.解析：B　带电粒子在电场和磁场中做匀速直线运动，由平衡条件知qE＝qvB，同时消除q，可以看出，带电粒子在电场和磁场中运动时，电场强度、磁感应强度以及带电粒子速度的大小均能影响粒子的运动轨迹，而粒子所带的电荷量不影响运动轨迹，选项A、C、D错误，B正确。 6.解析：D　带电离子在磁场中运动会受到洛伦兹力，根据左手定则判断，带正电离子受到向后的洛伦兹力作用，带负电离子受到向前的洛伦兹力作用，从而积聚在前、后两个侧面，形成电势差，故D正确。 7.解析：C　由题意知带正电的粒子能从左向右匀速通过场区，则竖直向上的洛伦兹力与竖直向下的电场力平衡，有qE＝Bqv0，解得v0＝，可知平衡条件与电荷量的多少无关，因此电荷量为－q和2q的粒子以v0入射，都能从左向右匀速通过场区，A、B错误；当电场方向与磁场方向都与原来相反时，粒子所受电场力和洛伦兹力的方向仍相反，所以粒子以v0从O点沿OO′方向射入时仍能匀速通过场区，C正确；若粒子以速率v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子受到竖直向下的电场力与竖直向下的洛伦兹力，二力不能平衡，因此粒子不能匀速通过场区，D错误。 8.解析：C　根据左手定则可知物块受到的洛伦兹力方向向上，如果洛伦兹力等于重力，则物块做匀速直线运动。如果洛伦兹力小于重力，物块与隧道下表面间存在摩擦力，物块做减速运动；如果洛伦兹力大于重力，物块与隧道上表面间存在摩擦力，物块也做减速运动，当减速到洛伦兹力等于重力时物块做匀速运动，故选项C正确。 9.解析：BC　运动电荷在某空间没有受到洛伦兹力，可能此空间无磁场存在，也可能电荷运动方向与磁场方向平行，故B、C正确。 10.解析：AD　根据左手定则知，带正电的粒子向上偏转，带负电的粒子向下偏转，则P板带正电，Q板带负电，故A正确；因为Q板带负电，P板带正电，所以电流从a经用电器流向b，故B错误；因为P板带正电，Q板带负电，所以金属板间的电场方向向下，故C错误；等离子体发生偏转的原因是粒子所受洛伦兹力大于所受电场力，故D正确。 11.解析　(1)小球沿斜面下滑，其对斜面的压力为零，说明其受到的洛伦兹力应垂直斜面向上，根据左手定则可判断小球带正电。 (2)当小球对斜面压力为零时，有mgcos α＝qvB 得小球此时的速度为v＝ 由于小球沿斜面方向做匀加速运动，加速度为a＝gsin α 由匀变速直线运动的位移公式v2＝2ax 得x＝。 答案　(1)带正电　(2)　 12.【解析】　(1)电子进入正交的电磁场不偏转，有ev0B＝e B＝＝2.5×10－4 T. (2)撤去磁场，电子做类平抛运动． y＝at2＝＝1.1×10－2 m 由动能定理得ΔEk＝ey＝8.8×10－18 J. 【答案】　(1)2.5×10－4 T　(2)1.1×10－2 m　8.8×10－18 J 13.【解析】　 小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律得mg－μFN＝ma　 FN－qE－qvB＝0 所以a＝ 故v＝0时，a最大，amax＝g－.同样可知，a随v的增大而减小， 当a减小到零时v达到最大，故mg＝μ(qvmaxB＋qE) 得vmax＝－. 【答案】　g－　－ 学科网（北京）股份有限公司 $