2.10 磁场对运动电荷的作用力 预习讲义-【鼎力暑假】2026年暑假高二物理查缺补漏提升

2.10 磁场对运动电荷的作用力 目录 【知识梳理】 1 一、洛伦兹力的方向 1 二、洛伦兹力的大小 1 三、电子束的磁偏转 2 四、电磁场中的各种仪器 2 【重点突破】 3 一、洛伦兹力的方向 3 二、洛伦兹力的大小 4 三、带电体在匀强磁场中的直线运动 5 四、电磁场中的各种仪器 6 【随堂练习】 6 一、洛伦兹力的方向 1.洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力。 (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。 2.洛伦兹力的方向 左手定则判定：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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 二、洛伦兹力的大小 1.洛伦兹力公式的推导 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量均为q且定向运动的速率都是v。则导线中的电流是I＝nqvS，导线在磁场中所受的安培力F安＝IlB＝nqvSlB，导线中自由电荷数N＝nSl，则每个自由电荷受到的洛伦兹力F洛＝＝qvB。 2.洛伦兹力与安培力的关系 (1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。 (2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功。 3.洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角。 (1)当θ＝90°时，v⊥B，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。 (2)当θ＝0°时，v∥B，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。 三、电子束的磁偏转 1.显像管的构造：如图所示，显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。 2.原理 (1)电子枪发射电子。 (2)电子束在磁场中偏转。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3.扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。 四、电磁场中的各种仪器 1.速度选择器 如图所示，如果电场强度E和磁感应强度B为定值，当qE＝qvB时，带正电的粒子沿图中的虚线匀速通过速度选择器，这样，选择出来的速度v＝，如果粒子速度大于v将向上偏转，速度小于v将向下偏转。改变所选速度的大小可通过改变B和E的大小来实现。 2.磁流体发电机 磁流体发电机的发电原理图如图甲所示，其平面图如图乙所示。 设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，极板间距离为d，极板间电压为U，根据FB＝FE，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv。 3.电磁流量计 如图甲、乙所示是电磁流量计的示意图。 设管的直径为D，磁感应强度为B，a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后，a、b两点间的电势差达到稳定值U，上、下两侧堆积的电荷不再增多，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE，E＝，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。 一、洛伦兹力的方向 【例题1】在观察阴极射线在磁场中偏转的实验中，当阴极射线管的AB两个电极接到高压电源时，阴极会发射电子，在电场的加速下飞向阳极形成电子束（射线）。电子束在如图的蹄形磁铁的磁场作用下，就会发生偏转。则关于电子束偏转方向及高压电电极连接的情况，哪个选项是正确的（　　） A．电子束向上偏转，A接正极，B接负极 B．电子束向下偏转，A接正极，B接负极 C．电子束向上偏转，A接负极，B接正极 D．电子束向下偏转，A接负极，B接正极 【变式1】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，不考虑重力及粒子间的相互作用，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 二、洛伦兹力的大小 【例题2】如图所示，电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为（　　） A．、竖直向上 B．、竖直向上 C．、竖直向下 D．、竖直向下 【变式2】如图，①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，电荷量均为q。以、、、依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小，则（　　） A． B． C． D． 三、带电体在匀强磁场中的直线运动 【例题3】质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A点，下列说法中正确的是（　　） A．该微粒可能带正电荷 B．微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 C．该磁场的磁感应强度大小为 D．该电场的电场强度为 【变式3】如图所示，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—时间图像不可能是下列选项中的（　　）    A．   B．   C．   D．   四、电磁场中的各种仪器 【例题4】如图所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直，一带电量为+q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，下列说法正确的是（　　） A．若带电粒子带电量为+2q，粒子将向下偏转 B．若带电粒子带电量为-2q，粒子仍能沿直线穿过 C．若带电粒子速度为2v，粒子将向下偏转 D．若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 【变式4】磁流体发电机的工作原理如图所示，A、B是两块处在匀强磁场中的平行金属板，一束高温等离子体沿图示方向射入磁场。则（     ） A．A板为电源的正极 B．电流从到流过电阻 C．仅增大磁场的磁感应强度中电流变小 D．仅增大等离子体射入速度，中电流变大 1．空间中有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。现将一根横截面积为、长度为的铜导线垂直磁场方向放置，固定后通以电流，如图所示。若铜单位体积内的自由电子数为n，则该铜导线中单个自由电子因定向移动所受洛伦兹力的大小为（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，显像管内电子枪射出的电子束射向荧光屏，若不加磁场，电子束将沿图中虚线打在荧光屏的中心。用条形磁铁的S极从下方靠近显像管，电子束将（　　） A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 3．如图所示，水平绝缘地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场，下列四个质量相同的小球（图中未画出）中对地面压力最大的是（    ） A．静止的带正电小球甲 B．水平向右运动的带负电小球乙 C．水平向右运动的不带电小球丙 D．水平向右运动的带正电小球丁 4．从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球后会对地球上的生命造成危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对地球上的生命起到保护作用。如图所示，假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，则下列说法正确的是（　　） 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．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向东偏转 D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转 5．如图所示，绝缘粗糙水平面位于垂直于纸面向里的匀强磁场中，一比荷始终保持不变的带负电小物块以初速度在绝缘粗糙水平面上滑行一段时间后停止运动，下列说法正确的是（　　） A．物块滑动过程中，物块的加速度恒定不变 B．物块滑动过程中，物块的加速度逐渐增大 C．物块滑动过程中，洛伦兹力对物做正功 D．物块滑动过程中，物块克服洛伦兹力做功 6．如图甲所示，水平传送带足够长，沿顺时针方向匀速转动，某绝缘带电物块无初速度地从最左端放上传送带。该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块运动的v－t图像如图乙所示。物块所带电荷量保持不变，下列说法正确的是（　　） A．物块带负电 B．1s后物块与传送带共速，所以传送带的速度一定为1.5 m/s C．传送带的速度可能比1.5 m/s大 D．若增大传送带的速度，其他条件不变，则物块最终达到的最大速度也一定会增大 7．如图所示，一段长为L的导体水平放置，若导体单位体积内有n个自由电子，电子的电荷量为e，定向移动的速度为v、导体横截面积为S。下面说法不正确的是（    ） A．导体中的电流为 B．导体中自由电子个数为 C．导体放置在垂直纸面向外、磁感应强度为B的磁场中，导线所受安培力 D．导体放置在垂直纸面向外、磁感应强度为B的磁场中，导线中每个电子所受的洛伦兹力 8．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段（　　） A．a对b的压力变小 B．a对b的压力不变 C．a、b物块间的摩擦力不变 D．a、b物块间的摩擦力变小 9．医院中需要用血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是（　　） A．离子所受洛伦兹力方向均竖直向下 B．血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势 C．血液流速为 D．血液流量 10．电磁流量计如图甲所示，它是利用磁场对电荷的作用力测出流过容器液体的流量，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，从容器左侧流入，右侧流出。在竖直向下的匀强磁场作用下，下列说法正确的是（　　） A．带正电离子受到向前的洛伦兹力 B．带负电的离子与带正电的离子受力方向相同 C．上、下两侧面有电势差 D．前、后两侧面有电势差 11．磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行正对金属极板，板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压，不计带电粒子的重力，则下列说法正确的是（　　） A．上极板MN是发电机的负极 B．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 C．仅增大两极板的长度，极板间的电压增大 D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大 12．距离为的两平行金属板、之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为，一束速度大小为的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与、相连。质量为且电阻为的金属棒垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的（　　） A．棒中的电流由流到 B．导轨所处磁场的方向垂直于导轨平面向上 C．金属棒所受安培力方向水平向右，大小为 D．等离子体的速度大小 13．如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是（    ） A．粒子一定带正电 B．粒子射入的速度一定是 C．粒子射出时的速度可能大于射入速度 D．粒子射出时的速度一定小于射入速度 14．关于图所示的速度选择器，以下说法正确的是（不计粒子重力）（　　） A．当粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，粒子做加速直线运动通过速度选择器 B．当粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，粒子做匀速直线运动通过速度选择器 C．速度选择器只能选择带负电的粒子沿直线通过 D．速度选择器只能选择带正电的粒子沿直线通过 15．排污管道对于一个城市的正常运转是不可或缺的。管道中的污水通常含有大量的正负离子。如图所示，管道内径为d，污水流速大小为v，方向水平向右。现将方向与管道横截面平行，且垂直纸面向内的匀强磁场施于某段管道，磁感应强度大小为B，M、N为管道上的两点，当污水的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）一定时（　　） A．M点电势低，N点电势高 B．M、N间电势差与污水流速无关 C．由于沉淀物导致管道内径变小时，污水流速变小 D．由于沉淀物导致管道内径变小时，M、N间的电势差变大 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.10 磁场对运动电荷的作用力 目录 【知识梳理】 1 一、洛伦兹力的方向 1 二、洛伦兹力的大小 1 三、电子束的磁偏转 2 四、电磁场中的各种仪器 2 【重点突破】 3 一、洛伦兹力的方向 3 二、洛伦兹力的大小 4 三、带电体在匀强磁场中的直线运动 5 四、电磁场中的各种仪器 7 【随堂练习】 9 一、洛伦兹力的方向 1.洛伦兹力 (1)定义：运动电荷在磁场中受到的力。 (2)与安培力的关系：通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。 2.洛伦兹力的方向 左手定则判定：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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 二、洛伦兹力的大小 1.洛伦兹力公式的推导 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量均为q且定向运动的速率都是v。则导线中的电流是I＝nqvS，导线在磁场中所受的安培力F安＝IlB＝nqvSlB，导线中自由电荷数N＝nSl，则每个自由电荷受到的洛伦兹力F洛＝＝qvB。 2.洛伦兹力与安培力的关系 (1)安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。 (2)洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功。 3.洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角。 (1)当θ＝90°时，v⊥B，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。 (2)当θ＝0°时，v∥B，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。 三、电子束的磁偏转 1.显像管的构造：如图所示，显像管由电子枪、偏转线圈和荧光屏组成。 2.原理 (1)电子枪发射电子。 (2)电子束在磁场中偏转。 (3)荧光屏被电子束撞击发光。 3.扫描：在偏转区的水平方向和竖直方向都有偏转磁场，其方向、强弱都在不断变化，使得电子束打在荧光屏上的光点从上向下、从左向右不断移动。 四、电磁场中的各种仪器 1.速度选择器 如图所示，如果电场强度E和磁感应强度B为定值，当qE＝qvB时，带正电的粒子沿图中的虚线匀速通过速度选择器，这样，选择出来的速度v＝，如果粒子速度大于v将向上偏转，速度小于v将向下偏转。改变所选速度的大小可通过改变B和E的大小来实现。 2.磁流体发电机 磁流体发电机的发电原理图如图甲所示，其平面图如图乙所示。 设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，极板间距离为d，极板间电压为U，根据FB＝FE，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv。 3.电磁流量计 如图甲、乙所示是电磁流量计的示意图。 设管的直径为D，磁感应强度为B，a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后，a、b两点间的电势差达到稳定值U，上、下两侧堆积的电荷不再增多，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE，E＝，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。 一、洛伦兹力的方向 【例题1】在观察阴极射线在磁场中偏转的实验中，当阴极射线管的AB两个电极接到高压电源时，阴极会发射电子，在电场的加速下飞向阳极形成电子束（射线）。电子束在如图的蹄形磁铁的磁场作用下，就会发生偏转。则关于电子束偏转方向及高压电电极连接的情况，哪个选项是正确的（　　） A．电子束向上偏转，A接正极，B接负极 B．电子束向下偏转，A接正极，B接负极 C．电子束向上偏转，A接负极，B接正极 D．电子束向下偏转，A接负极，B接正极 【答案】D 【详解】AC．根据题意可知，电子由A极向B极运动，根据左手定则可知，电子束向下偏转，故AC错误； BD．电子由A极向B极运动，则电流由B到A，则A接负极，B接正极，故B错误，D正确。 故选D。 【变式1】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，不考虑重力及粒子间的相互作用，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 【答案】B 【详解】AB．由图可知，1束粒子向左偏，粒子受到向左的洛伦兹力，由左手定则可知1带正电，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； C．由图可知，2束粒子没有发生偏转，则2在磁场中没有受到洛伦兹力作用，说明2不带电，故C正确，不符合题意； D．由图可知，3束粒子向右偏，粒子受到向右的洛伦兹力，由左手定则可知3带负电，故D正确，不符合题意。故选B。 二、洛伦兹力的大小 【例题2】如图所示，电荷量为的氦原子核以水平向右、大小为的速度射入垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，则氦原子核射入磁场时受到的洛伦兹力大小、方向分别为（　　） A．、竖直向上 B．、竖直向上 C．、竖直向下 D．、竖直向下 【答案】A 【详解】氦原子核带正电，由左手定则可知，氦原子核受到的洛伦兹力方向竖直向上，大小故A正确。 【变式2】如图，①②③④各图中匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，电荷量均为q。以、、、依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小，则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由图可知洛伦兹力的大小分别为，；， 故故选B。 三、带电体在匀强磁场中的直线运动 【例题3】质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A点，下列说法中正确的是（　　） A．该微粒可能带正电荷 B．微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 C．该磁场的磁感应强度大小为 D．该电场的电场强度为 【答案】C 【详解】AB．若微粒带正电荷，它受竖直向下的重力，向左的电场力和斜向右下方的洛伦兹力，此时合力不可能为零，故可知微粒不能做直线运动，据此可知微粒应带负电荷，且只能做匀速运动，故AB错误； CD．由题意可得微粒受力情况如下图所示 由平衡条件有 解得，故C正确，D错误。 故选C。 【变式3】如图所示，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—时间图像不可能是下列选项中的（　　）    A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】根据左手定则可知圆环所受洛伦兹力的方向向上，如果 则环和杆之间无弹力，圆环也不受摩擦力，环在杆上匀速直线运动，圆环运动的速度—时间图像如A所示； 如果 则环和杆之间有摩擦力作用，环做减速运动，根据牛顿第二定律可得 环的加速度减小，当减速到 时，环和杆之间无弹力，此后环做匀速运动，圆环运动的速度—时间图像如D所示； 如果 则环和杆之间有摩擦力作用，根据牛顿第二定律可得 环做减速运动，环的加速度增大，当速度减小到零时，环静止在杆上，圆环运动的速度—时间图像如B所示，故圆环运动的速度—时间图像不可能是C。故选C。 四、电磁场中的各种仪器 【例题4】如图所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直，一带电量为+q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，下列说法正确的是（　　） A．若带电粒子带电量为+2q，粒子将向下偏转 B．若带电粒子带电量为-2q，粒子仍能沿直线穿过 C．若带电粒子速度为2v，粒子将向下偏转 D．若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 【答案】B 【详解】A．若粒子带电量为，平衡条件变为，仍然满足平衡，粒子不偏转，A错误； B．若粒子带电量为，电场力和洛伦兹力的方向同时反向，大小仍然满足，依然平衡，粒子仍沿直线穿过，B正确； C．若速度为，洛伦兹力，原正粒子洛伦兹力向上，粒子向上偏转，C错误； D．若粒子从右侧水平射入，电场力和洛伦兹力方向相同，合力不为零，粒子会偏转，不能沿直线穿过，D错误。 故选 B。 【变式4】磁流体发电机的工作原理如图所示，A、B是两块处在匀强磁场中的平行金属板，一束高温等离子体沿图示方向射入磁场。则（     ） A．A板为电源的正极 B．电流从到流过电阻 C．仅增大磁场的磁感应强度中电流变小 D．仅增大等离子体射入速度，中电流变大 【答案】D 【详解】A． 磁场方向由N极指向S极，水平向右；等离子体向里运动，根据左手定则：正电荷受洛伦兹力向下，向B板偏转，负电荷受洛伦兹力向上，向A板偏转，因此B板是电源正极，A板为电源负极，故A错误； B．B板（正极）接端，A板（负极）接端，外电路电流从高电势流向低电势，因此电流从经电阻流向，故B错误； C．当电荷受力平衡时（为板间距，为发电机电动势） 整理得电动势 设电路总电阻为，则电流 仅增大时，电流与成正比，电流会变大，故C错误； D．根据电流公式可知，电流与射入速度成正比，仅增大时，中电流变大，故D正确。 故选 D。 1．空间中有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。现将一根横截面积为、长度为的铜导线垂直磁场方向放置，固定后通以电流，如图所示。若铜单位体积内的自由电子数为n，则该铜导线中单个自由电子因定向移动所受洛伦兹力的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设单个电子的带电量为e，导体中的电子平均速率为v，则有 根据洛伦兹力公式 代入电量与平均速率，可求得 故选B。 2．如图所示，显像管内电子枪射出的电子束射向荧光屏，若不加磁场，电子束将沿图中虚线打在荧光屏的中心。用条形磁铁的S极从下方靠近显像管，电子束将（　　） A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向上偏转 D．向下偏转 【答案】B 【详解】显像管下方磁体S极靠近时，电子束通过的路径上有竖直向下的磁场；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力方向垂直纸面向外，即电子束向纸面外侧偏转。 故选B。 3．如图所示，水平绝缘地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场，下列四个质量相同的小球（图中未画出）中对地面压力最大的是（    ） A．静止的带正电小球甲 B．水平向右运动的带负电小球乙 C．水平向右运动的不带电小球丙 D．水平向右运动的带正电小球丁 【答案】B 【详解】设小球的重力均为。小球甲静止在地面上，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，根据平衡条件可知，地面对小球甲的支持力大小为 根据牛顿第三定律可得，小球甲对地面的压力大小为 不带电的小球丙水平向右运动，在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，根据平衡条件可知，地面对小球丙的支持力大小为 根据牛顿第三定律可得，小球丙对地面的压力大小为 带负电小球乙水平向右运动，根据左手定则可得，小球乙受到竖直向下的洛伦兹力，则小球乙在竖直方向上受到竖直向下的重力、竖直向下的洛伦兹力和竖直向上的支持力，根据平衡条件可知，地面对小球乙的支持力大小为 根据牛顿第三定律可得，小球乙对地面的压力大小为 带正电小球丁水平向右运动，根据左手定则可得，小球丁受到竖直向上的洛伦兹力，则小球丁在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力以及竖直向上的支持力，根据平衡条件可知，地面对小球丁的支持力大小满足 根据牛顿第三定律可得，小球丁对地面的压力大小为 所以 对地面压力最大的是小球乙。 故选B。 4．从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球后会对地球上的生命造成危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，从而对地球上的生命起到保护作用。如图所示，假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，则下列说法正确的是（　　） 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．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向东偏转 D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转 【答案】C 【详解】A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用取决于洛伦兹力的大小。在南北两极，宇宙射线垂直射向地球表面，速度方向与地磁场方向几乎平行，根据 洛伦兹力很小，粒子容易沿磁感线进入大气层，阻挡作用最弱；在赤道处，速度方向与磁场方向垂直，洛伦兹力最大，阻挡作用最强。故A错误； B．由A项分析可知，南北极处虽然磁场较强，但粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力很小，阻挡作用最弱。故B错误； C．地磁场在赤道处的方向是由南向北。沿地球赤道平面射来的高能正电荷，速度方向垂直射向地球表面。根据左手定则判断，正电荷受力向东，即正电荷向东偏转。故C正确； D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷，受力方向与正电荷相反，应向西偏转。故D错误； 故选C。 5．如图所示，绝缘粗糙水平面位于垂直于纸面向里的匀强磁场中，一比荷始终保持不变的带负电小物块以初速度在绝缘粗糙水平面上滑行一段时间后停止运动，下列说法正确的是（　　） A．物块滑动过程中，物块的加速度恒定不变 B．物块滑动过程中，物块的加速度逐渐增大 C．物块滑动过程中，洛伦兹力对物做正功 D．物块滑动过程中，物块克服洛伦兹力做功 【答案】B 【详解】AB．根据左手定则可知，小物块所受洛伦兹力竖直向上，根据牛顿第二定律有 又 联立得 根据题意可知，v逐渐减小，所以加速度逐渐增大，故A错误，B正确； CD．物块滑动过程中，所受洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故CD错误。 故选B。 6．如图甲所示，水平传送带足够长，沿顺时针方向匀速转动，某绝缘带电物块无初速度地从最左端放上传送带。该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块运动的v－t图像如图乙所示。物块所带电荷量保持不变，下列说法正确的是（　　） A．物块带负电 B．1s后物块与传送带共速，所以传送带的速度一定为1.5 m/s C．传送带的速度可能比1.5 m/s大 D．若增大传送带的速度，其他条件不变，则物块最终达到的最大速度也一定会增大 【答案】C 【详解】A．若物块带负电，洛伦兹力向下，根据牛顿第二定律得 解得 随着v增大，加速度a增大，速度图像的斜率增大，图像向上弯曲，与乙图不符合；若物块带正电，洛伦兹力向上，根据牛顿第二定律得 解得 随着v增大，加速度a减小，速度图像的斜率减小，图像向下弯曲，与乙图符合；综上所述，物块一定带正电，A错误； BCD．1s后物块开始做匀速直线运动，合力等于零，有两种可能： ①与传送带共速，随传送带一起做匀速直线运动，传送带的速度一定等于1.5m/s； ②物块飘起来，洛伦兹力等于重力，物块以1.5m/s做匀速直线运动，传送带的速度大于或等于1.5m/s，若增大传送带的速度，其他条件不变，物块仍然以1.5m/s运动，速度不会增大，BD错误，C正确。 故选C。 7．如图所示，一段长为L的导体水平放置，若导体单位体积内有n个自由电子，电子的电荷量为e，定向移动的速度为v、导体横截面积为S。下面说法不正确的是（    ） A．导体中的电流为 B．导体中自由电子个数为 C．导体放置在垂直纸面向外、磁感应强度为B的磁场中，导线所受安培力 D．导体放置在垂直纸面向外、磁感应强度为B的磁场中，导线中每个电子所受的洛伦兹力 【答案】A 【详解】A．根据电流的定义，可得导体中的电流为 故A错误，与题意相符； B．导体中自由电子个数为 故B正确，与题意不符； C．导体放置在垂直纸面向外、磁感应强度为B的磁场中，导线所受安培力 故C正确，与题意不符； D．导线中每个电子所受的洛伦兹力 故D正确，与题意不符。 本题选不正确的，故选A。 8．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段（　　） A．a对b的压力变小 B．a对b的压力不变 C．a、b物块间的摩擦力不变 D．a、b物块间的摩擦力变小 【答案】D 【详解】AB．a、b一起无相对滑动地向左加速运动时，由左手定则可知，a受到向下的洛伦兹力，因此a对b的压力变大，AB错误； CD．a、b整体向左加速运动，则有整体速度越来越大，由洛伦兹力公式可知，a受到向下的洛伦兹力逐渐变大，整体对水平面的压力增大，则b与水平地面间的滑动摩擦力增大，由牛顿第二定律可得 则整体的加速度减小，对a物块则有 可知a、b物块间的摩擦力变小，C错误，D正确。 故选D。 9．医院中需要用血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是（　　） A．离子所受洛伦兹力方向均竖直向下 B．血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势 C．血液流速为 D．血液流量 【答案】C 【详解】AB．根据左手定则可知，正离子受到向下的洛伦兹力而向下偏转，负离子受到向上的洛伦兹力而向上偏转，形成的电场线是从N指向M，所以M点的电势低于N点的电势，故AB错误； C．正负离子达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力互相平衡，则 解得 故C正确； D．由于流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积，血液流量为 故D错误。 故选C。 10．电磁流量计如图甲所示，它是利用磁场对电荷的作用力测出流过容器液体的流量，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，从容器左侧流入，右侧流出。在竖直向下的匀强磁场作用下，下列说法正确的是（　　） A．带正电离子受到向前的洛伦兹力 B．带负电的离子与带正电的离子受力方向相同 C．上、下两侧面有电势差 D．前、后两侧面有电势差 【答案】D 【详解】A．根据左手定则，磁感线竖直向下穿过手心（手心朝上），四指指向正离子运动方向（向右），大拇指指向垂直纸面向里（即向后），故带正电离子受到向后的洛伦兹力，故A错误； B．负离子运动方向向右，等效电流方向向左，根据左手定则，带负电离子受到垂直纸面向外（即向前）的洛伦兹力，与正离子受力方向相反，故B错误； CD．离子在洛伦兹力作用下向前后侧面偏转（正离子向后、负离子向前），导致前后两侧面分别积聚正负电荷，从而产生电势差；上下侧面没有电荷积聚，无电势差，故C错误，D正确。 故选D。 11．磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行正对金属极板，板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压，不计带电粒子的重力，则下列说法正确的是（　　） A．上极板MN是发电机的负极 B．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 C．仅增大两极板的长度，极板间的电压增大 D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大 【答案】B 【详解】A．根据左手定则判断，可知带正电的粒子向极板MN偏转，则极板MN带正电，带负电的粒子向极板PQ偏转，则极板PQ带负电，故A错误； BCD．当极板间产生的电压稳定时，带电粒子在极板间所受到的电场力与洛伦兹力平衡，则有，其中v是粒子喷入磁场的速率，d为两极板间距，可得极板间的电压 仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压U增大； 极板间的电压大小与极板长度和喷入等离子体的正、负带电粒子数密度无关，故CD错误，B正确。 故选B。 12．距离为的两平行金属板、之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为，一束速度大小为的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨平面与水平面夹角为，两导轨分别与、相连。质量为且电阻为的金属棒垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的（　　） A．棒中的电流由流到 B．导轨所处磁场的方向垂直于导轨平面向上 C．金属棒所受安培力方向水平向右，大小为 D．等离子体的速度大小 【答案】D 【详解】A．根据左手定则可知P板聚集了等离子体中的负电荷，Q板聚集了等离子体中的正电荷，所以Q板为正极，所以通过金属棒ab的电流由a流到b，故A错误； BC．根据平衡条件，金属棒ab所受安培力方向沿导轨平面向上，大小为 根据左手定则可知导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，故BC错误； D．当P、Q之间电压稳定时，等离子体所受电场力与洛伦兹力大小相等，即 流过导体棒的电流为 安培力为 联立解得，故D正确。 故选D。 13．如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是（    ） A．粒子一定带正电 B．粒子射入的速度一定是 C．粒子射出时的速度可能大于射入速度 D．粒子射出时的速度一定小于射入速度 【答案】C 【详解】假设粒子带正电，则所受电场力向下，由左手定则知所受洛伦兹力方向向上，由受力分析结合运动轨迹知qvB>qE 则v> 运动过程中洛伦兹力不做功，电场力做负功，则粒子速度减小；若粒子带负电，所受电场力向上，则由左手定则知所受洛伦兹力方向向下，由受力分析结合运动轨迹知qvB<qE 则v< 运动过程中洛伦兹力不做功，电场力做正功，则粒子速度增大。 故选C。 14．关于图所示的速度选择器，以下说法正确的是（不计粒子重力）（　　） A．当粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，粒子做加速直线运动通过速度选择器 B．当粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，粒子做匀速直线运动通过速度选择器 C．速度选择器只能选择带负电的粒子沿直线通过 D．速度选择器只能选择带正电的粒子沿直线通过 【答案】B 【详解】电场强度为E，磁感应强度为B，根据平衡条件有 解得 由此可知粒子以速度做匀速直线运动通过速度选择器，与粒子的电性无关。 故选B。 15．排污管道对于一个城市的正常运转是不可或缺的。管道中的污水通常含有大量的正负离子。如图所示，管道内径为d，污水流速大小为v，方向水平向右。现将方向与管道横截面平行，且垂直纸面向内的匀强磁场施于某段管道，磁感应强度大小为B，M、N为管道上的两点，当污水的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）一定时（　　） A．M点电势低，N点电势高 B．M、N间电势差与污水流速无关 C．由于沉淀物导致管道内径变小时，污水流速变小 D．由于沉淀物导致管道内径变小时，M、N间的电势差变大 【答案】D 【详解】A．根据左手定则可知，带正电的粒子所受洛伦兹力向上，则M点电势高，N点电势低，故A错误; B．温度后满足 得，即M、N间电势差与污水流速有关，故B错误； C．由于污水流量一定，根据 当沉淀物导致管道内径变小时，S变小，则污水流速变大，故C错误； D．由于沉淀物导致管道内径变小时，根据 故M、N间的电势差U变大，故D正确。 故选D。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $