磁场对运动电荷的作用力.doc

第5节 磁场对运动电荷的作用力
1.(2009·南通高二检测)以下说法正确的是 (　　)
A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小
2．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是 (　　)
A．一定不存在电场
B．一定不存在磁场
C．一定存在磁场
D．可以既存在磁场，又可以存在电场
3．在你身边，若有一束电子从上而下运动，在地磁场的作用下，它将 (　　)
A．向东偏转　　　　　 B．向西偏转
C．向北偏转 D．向南偏转
4．一个长螺线管中通有交流电，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中 (　　)
A．做圆周运动 B．沿轴线来回运动
C．做匀加速直线运动 D．做匀速直线运动
5．右图为一“滤速器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用，可能达到上述目的的办法是(　　)

A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里
B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里
C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外
D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外
6．(2009·东台高二检测)如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时(　　)

A．小球的动能相同
B．丝线所受的拉力相同
C．小球所受的洛伦兹力相同
D．小球的向心加速度相同
7．(2009·淮安模拟)北半球某处，地磁场水平分量B1＝0.8×10－4T，竖直分量B2＝0.5×10－4T，海水向北流动，海洋工作者测量海水的流速时，将两极板插入此海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距d＝20m，如图所示，与两极板相连的电压表(可看做是理想电压表)示数为U＝0.2mV，则
(　　)

A．西侧极板电势高，东侧极板电势低
B．西侧极板电势低，东侧极板电势高
C．海水的流速大小为0.125m/s
D．海水的流速大小为0.2m/s
8．质量为m，电量为q带正电荷的小物块从半径为R的光滑圆槽顶点由静止下滑，整个装置处于电场强度为E，磁感应强度为B的区域内如图所示，则小物块滑到底端时对轨道的压力为________．

9．如图所示，在一个倾角为θ的斜面上，有一个质量为m、电量为q的带电物体，空间存在着方向垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，带电物体与斜面间的动摩擦因数为μ，它在斜面上沿什么方向、以多大的速度运动，可以保持匀速直线的运动状态不变？

1.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的压力不变
B．a对b的压力变大
C．a、b物块间的摩擦力变小
D．a、b物块间的摩擦力不变
2．如图甲所示，一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动．飞离桌子边缘A，最后落在地板上，设有磁场时其飞行时间为t1，水平射程为s1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为s2，着地速度大小为v2，则(　　)

A．s1>s2 B．t1>t2
C．v1>v2 D．v1＝v2
3．如图所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向水平(垂直纸面向里)，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使球从较低的b点开始滑下，经P点进入板间，则球在板间运动过程中，下列说法正确的是 (　　)

A．其动能将会增大
B．其电势能将会增大
C．小球所受的磁场力将会增大
D．小球所受的电场力将会增大
4．(2009·苏北四市联考)如图所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装置处在由水平匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的v－t图象如图所示，其中错误的是 (　　)

5．匀强电场E竖直向下，匀强磁场B垂直纸面向里，现有三个带有等量同种电荷的油滴M，N、P，若将它们分别置入该区域内，油滴M保持静止，油滴N能水平向左匀速运动，油滴P能水平向右匀速运动，不考虑空气阻力，如图所示．则三个油滴重力的大小关系为________．

6．一种测量血管中血流速度的仪器原理图，如图所示，在动脉血管两侧分别安装电极并加磁场，设血管直径为2mm，磁场的磁感应强感度为0.080T，电压表测出的电压为0.10mV，则血流速度大小为________m/s.

7．一个质量m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷放置在倾角θ＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如下图所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，求：

(1)小滑块带何种电荷？
(2)小滑块离开斜面的瞬时速度多大？
(3)该斜面的长度至少多长？(g＝10m/s2)
8．目前世界上正在研究新型发电机——磁流体发电机，它的原理图如图所示，设想在相距为d的两平行金属板间加磁感应强度为B的匀强磁场，两板通过开关和灯泡相连．将气体加热电离后，由于正负离子一样多，且带电荷量均为q，因而称为等离子体，将其以速度v喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机的原理，它可以直接把内能转化为电能，试问：

(1)图中哪个极板是发电机的正极？
(2)发电机的电动势为多大？
(3)设喷入两极板间的离子流每立方米中有n个负电荷，离子流的横截面积为S，则发电机的最大功率为多大？

第5节 磁场对运动电荷的作用力
课时训练答案

1.答案：C
2.答案：D
解析：当运动电荷运动方向与电场线方向相同或运动方向与磁感线平行，均不会发生偏
转．
3.答案：B
解析：由左手定则判定．
4.答案：D
解析：通有交流电的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动
时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变．
5.答案：AD
6.答案：AD
解析：带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过O点时速度大小不变，动能相同，A正确；小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O点洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故B、C错；由a＝可知向心加速度相同，D正确．
7.答案：AD
解析：由于海水向北流动，地磁场有竖直向下的分量，由左手定则可知，正电荷偏向西极板，负电荷偏向东极板，即西侧极板电势高，东侧极板电势低，故选项A正确；对于流过两极板间的带电粒子有：qvB2＝q，即v＝＝m/s＝0.2m/s，故选项D正确．
8.答案：3mg－2qE＋qB
解析：小物块由静止滑到最低点由动能定理得：mgR－qER＝mv2，在最低点由牛顿第二定律得：N－mg－qvB＝m，联立以上两式得：N＝3mg－2qE＋qB.由牛顿第三定律，物块对轨道的压力N′＝N.
9.答案：如图所示，设速度与水平线夹角为α，F为洛伦兹力，方向与v垂直，所以也与摩擦力Ff垂直，Ff与F的合力与重力的下滑分量Gsinθ平衡才能匀速运动，

而Ff＝μmgcosθ，
故F＝
＝mg
又因为F＝Bqv，
所以v＝
速度与水平线夹角α由力的关系知
sinα＝＝＝μcotθ.
即α＝arcsinμcotθ.

1.答案：BC
2.答案：ABD
解析：没有磁场影响时，小球飞落过程为平抛运动．当空间有匀强磁场时，分析小球飞落过程中任一位置受力情况．
由时刻跟瞬时速度垂直的f洛对小球竖直分运动的影响可知，在同样落差下与平抛运动只受重力作用相比，小球落地时间加长，所以t1>t2.
由f洛对水平分运动的影响可知，小球水平分速度将比平抛时加大，且飞行时间又有t1>t2，则水平射程必有s1>s2.
由于洛伦兹力做功为零，而两种情况重力对小球做功相等，所以落地速度大小相同．
3.答案：ABC
解析：带电小球一定带正电荷，从a点滑下时，电场力qE和磁场力qBv方向均向上，它们的合力与重力mg相平衡，因此在板间做匀速直线运动．当小球从较低的b点滑下到达P点时的速度v′<v，则qBv′<qBv，有mg>qE＋qBv′，带电小球轨迹将向下弯曲，重力做正功，电场力做负功，磁场力不做功，但mg>qE，则带电小球的动能增大，电场力做负功，电势能将增大，小球所受电场力大小和方向都不会改变，而由于动能增大，则小球所受磁场力将会增大．
4.答案：ABD
解析：小球下滑过程中，qE与qvB反向，开始下落时qE>qvB，所以a＝，随下落速度v的增大a逐渐增大；当qE<qvB之后，其a＝，随下落速度v的增大a逐渐减小；最后a＝0小球匀速下落，故图C正确，A、B、D错误．
5.答案：GN>GM>GP
解析：由静止或匀速运动的条件∑F＝0可知，三个油滴均带负电，且有
GM＝Eq
GN＝Eq＋Bqv
GP＝Eq－Bqv
三者相比较，结论GN>GM>GP.
6.答案：0.63m/s
解析：血液中有正、负离子，当血液流动时，血液中的正负离子受到洛伦兹力，使血管上、下壁出现等量异号电荷，使血管内又形成一个电场，当离子所受电场力和洛伦兹力相等时，血液上、下两壁间形成稳定电场，存在稳定电压，血液在血管中匀速流动．即qE＝qvB，q＝qvB，v＝＝m/s＝0.63m/s.
7.答案：(1)负电　(2)3.4m/s　(3)1.2m
解析：(1)小滑块沿斜面下滑过程中，受重力mg，斜面支持力N和洛伦兹力F，若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．
(2)小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为0，有：Bqv＋N－mgcosθ＝0
当N＝0时，小滑块开始脱离斜面，所以
v＝＝m/s＝3.4m/s
(3)下滑过程中，只有重力做功，由动能定理：
mgs·sinθ＝mv2
斜面的长度至少应是：
s＝＝m＝1.2m.
8.答案：(1)甲　(2)Bdv　(3)2ndqSBv2
解析：(1)等离子体从左侧射入磁场，正离子受到向上的洛伦兹力的作用而偏向甲板，使甲板上积累正电荷，相应的乙板上积累负电荷，成为电源的正、负两极，甲板是发电机的正极；
(2)当开关断开时，甲、乙两极间的电压即为电源的电动势，稳定时，甲、乙两板积累的电荷不再增加，此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡，则有＝qvB，即得电源的电动势为U＝Bdv；
(3)理想状态下，喷入两极板间的离子流全部流向两极板，这时电源达到最大功率．此时，电路中的最大电流为Im＝.式中N为在t时间内喷入两极板间的正、负离子数的总和，即N＝2nSvt，所以发电机的最大功率为Pm＝UIm＝2ndqSBv2.