2020学年高中物理 第三章 磁场 专题第5节 运动电荷在磁场中受到的力 9页

第5节 运动电荷在磁场中受到的力 ‎ ‎1．（2020·甘肃省兰州市）关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是 A．安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断 B．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直 C．电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 D．安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功 ‎【答案】A ‎【名师点睛】通电导线在磁场中受到力为安培力，而运动电荷在磁场中受到力为洛伦兹力。它们均属于磁场力，本质上是一种力，方向都由左手定则来确定，由于洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功。‎ ‎2．一电子进入如右图所示的匀强磁场，在某一时刻电子的速度正好是竖直向上，则电子在此时所受洛伦兹力的方向是 A．向左 B．向右 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向内 ‎【答案】D ‎【解析】把磁场分解为与速度反方向和与速度垂直方向，据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向电荷运动的相反，拇指指向洛伦兹力方向，可知，与速度反方向的磁场没有产生洛伦兹力力的作用，与速度垂直方向的磁场产生的洛伦兹力方向垂直纸面向内，故D正确，ABC错误。‎ ‎3．（2020·云南省通海二中）如图所示，有一带正电的小球在光滑、绝缘的大球面内小幅度地来回滑动，现在空间加一垂直纸面向里的匀强磁场，若小球始终未离开球面，则 A．洛伦兹力对小球不做功 B．洛伦兹力对小球做功 C．洛伦兹力不影响小球的振动周期 D．洛伦兹力只改变小球的速度方向，不改变小球的速度大小 ‎【答案】ACD ‎4．（2020·福建省福州市八县一中高二联考）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，带电粒子的速率为v，带电荷量为q，下列带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向正确的是 A．图（1）为，方向与v垂直斜向上 B．图（2）为，方向与v垂直斜向下 C．图（3）为，方向垂直纸面向外 D．图（4）为，方向垂直纸面向里 ‎【答案】AD ‎【解析】图（1）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Bqv，故A正确；图（2）中为负电荷，其受力方向垂直于运动方向向左上方；大小为Bqv，故B错误；图（3）中速度方向与磁场方向平行，不受洛仑兹力，故C错误；图（4）中将速度分解为水平和竖直方向，则竖直分速度受洛仑兹力，大小为，方向垂直于纸面向里，故D正确。‎ ‎【名师点睛】本题考查了左手定则的直接应用，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。同时注意判断几何关系的判断，特别是平行的判断。‎ ‎5．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动。下列说法正确的是 A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向与磁场方向平行 D．速度方向与磁场方向垂直 ‎【答案】D ‎6．（2020·广西南宁市马山县高二期中）如图所示，匀强磁场沿水平方向垂直纸面向里，正、负粒子以相同的速度沿水平方向垂直射入匀强磁场时，不计粒子间相互作用力，下列说法正确的是 A．正粒子所受洛伦兹力方向向上 B．正粒子所受洛伦兹力方向向下 C．负粒子所受洛伦兹力方向向上 D．负粒子所受洛伦兹力方向向下 ‎【答案】AD ‎【解析】磁场的方向向里，正电荷运动的方向与电流的方向是相同的，方向向右，由左手定则可知，正电荷受到的洛伦兹力的方向平行于纸面向上。故A正确，B错误。磁场的方向向里，负电荷运动的方向与电流的方向是相反的，所以负电荷的等效电流方向向左，由左手定则可知，负电荷受到的洛伦兹力的方向平行于纸面向下。故C错误，D正确。‎ ‎7．关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是 A．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直 B．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同 C．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同 D．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动 ‎【答案】A ‎8．（2020·四川省乐山市高三第三次调查研究）如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线通有大小相等、方向相反的电流I ‎。已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中k是常数，I是导线中的电流，r为点到导线的距离，一带正电的小球（图中未画出）以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是 A．小球先做加速运动后做减速运动 B．小球一直做匀速直线运动 C．小球对桌面的压力先增大后减小 D．小球对桌面的压力一直在增大 ‎【答案】BC ‎【解析】根据右手螺旋定则及矢量合成法则，可知直线MN处的磁场方向垂直于MN向里，磁场大小先减小后增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力竖直向上，根据F=qvB可知，洛伦兹力是先减小后增大，由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力先增大后减小，故AD错误，BC正确。‎ ‎9．如图所示，带等量异种电荷的平行板之间，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是曲线的最低点，不计重力，以下说法正确的是 A．这个粒子带正电荷 B．A点和B点必定位于同一水平面上 C．在C点洛伦兹力大于电场力 D．粒子达到B点后将沿曲线返回A点 ‎【答案】ABC ‎10．（2020·安徽省六安二中河西校区高二抽考）用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等。在霍尔效应实验中，如图所示，ab宽为‎1cm，ad长为‎4 cm，ae厚为的导体，沿ad方向通有‎3 A的电流，当磁感应强度的匀强磁场垂直向里穿过前表面abcd时，产生了的霍尔电压。已知导体内定向移动的自由电荷是电子，则下列说法正确的是 A．在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率 B．在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率 C．在其它条件不变的情况下，增大ad的长度，可增大霍尔电压 D．每立方米的自由电子数为个 ‎【答案】BD ‎【解析】根据左手定则可得，载流子受力的方向向上，所以向上运动，聚集在上极板上。所以在导体的上表面聚集自由电子。稳定时载流子，在沿宽度方向上受到的磁场力和电场力平衡；解得，故A错误，B正确；稳定时载流子，在沿宽度方向上受到的磁场力和电场力平衡，所以在其它条件不变的情况下，增大ab的长度，可增大霍尔电压。故C错误；根据电流的微观表达式得，I=nqSv；则单位体积内的载流子个数 个。故D正确。‎ ‎11．如图所示，导电的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则 A．霍尔元件前表面的电势低于后表面 B．若电源的正负极对调，电压表将反偏 C．IH与I成正比 D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比 ‎【答案】CD ‎12．（2020·山东省烟台市高三模拟）如图所示，一个粗糙且足够长的斜面体静止于水平面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为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，斜面体静止不动。下列判断正确的是 A．滑块受到的摩擦力逐渐增大 B．滑块沿斜面向下做匀加速直线运动 C．滑块最终要离开斜面 D．滑块最终可能静止于斜面上 ‎【答案】C ‎13．（2020·四川省南充高级中学高三考前模拟）如图，有3块水平放置的长薄金属板a、b和c，a、b之间相距为L。紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管，两管口正好位于小孔M、N处。板a与b、b与c之间接有电压可调的直流电源，板b与c间还存在方向垂直纸面向外的匀强磁场。当体积为V0、密度为ρ、电荷量为q的带负电油滴，等间隔地以速率v0从a板上的小孔竖直向下射入，调节板间电压Uba和Ubc，当Uba=U1、Ubc=U2时，油滴穿过b板M孔进入细管，恰能与细管无接触地从N孔射出。忽略小孔和细管对电场的影响，不计空气阻力，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）油滴进入M孔时的速度v1；‎ ‎（2）b、c两板间的电场强度E和磁感应强度B的值；‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎（2）油滴进入电场、磁场共存区域，恰与细管无接触地从N孔射出，须电场力与重力平衡，‎ 有：mg=qE 得：‎ 油滴在半圆形细管中运动时，洛伦兹力提供向心力，有：qv1B=m 得：B==。‎