新課改高中物理選修二同步專題講義：02 A磁場對運(yùn)動電荷的作用力 基礎(chǔ)版（教師版）

磁場對運(yùn)動電荷的作用力知識點(diǎn)：磁場對運(yùn)動電荷的作用力一、洛倫茲力的方向和大小1．洛倫茲力(1)定義：運(yùn)動電荷在磁場中受到的力．(2)與安培力的關(guān)系：通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)．2．洛倫茲力的方向左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向．負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反．3．洛倫茲力的大小(1)當(dāng)v與B成θ角時，F(xiàn)＝qvBsinθ.(2)當(dāng)v⊥B時，F(xiàn)＝qvB.(3)當(dāng)v∥B時，F(xiàn)＝0.二、電子束的磁偏轉(zhuǎn)1．顯像管的構(gòu)造：如下圖所示，由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏組成．2．顯像管的原理(1)電子槍發(fā)射高速電子．(2)電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)．(3)熒光屏被電子束撞擊時發(fā)光．3．掃描：在偏轉(zhuǎn)區(qū)的水平方向和豎直方向都有偏轉(zhuǎn)磁場，其方向、強(qiáng)弱都在不斷變化，使得電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)從上向下、從左向右不斷移動．技巧點(diǎn)撥一、洛倫茲力的方向1．洛倫茲力的方向總是與電荷運(yùn)動的方向及磁場方向垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面．即F、B、v三個量的方向關(guān)系是：F⊥B，F(xiàn)⊥v，但B與v不一定垂直，如圖甲、乙所示．2．在用左手定則判斷運(yùn)動的電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向時，對于正電荷，四指指向電荷的運(yùn)動方向；但對于負(fù)電荷，四指應(yīng)指向電荷運(yùn)動的反方向．二、洛倫茲力的大小1．洛倫茲力與安培力的關(guān)系(1)安培力是導(dǎo)體中所有定向移動的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)．(2)洛倫茲力對電荷不做功，但安培力卻可以對導(dǎo)體做功．2．洛倫茲力的大小：F＝qvBsinθ，θ為電荷運(yùn)動的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角．(1)當(dāng)θ＝90°時，v⊥B，sinθ＝1，F(xiàn)＝qvB，即運(yùn)動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大．(2)當(dāng)v∥B時，θ＝0°，sinθ＝0，F(xiàn)＝0，即運(yùn)動方向與磁場平行時，不受洛倫茲力．三、帶電體在洛倫茲力作用下的運(yùn)動1．帶電體在勻強(qiáng)磁場中速度變化時洛倫茲力的大小往往隨之變化，并進(jìn)一步導(dǎo)致彈力、摩擦力的變化，帶電體將在變力作用下做變加速運(yùn)動．2．利用牛頓運(yùn)動定律和平衡條件分析各物理量的動態(tài)變化時要注意彈力為零的臨界狀態(tài)，此狀態(tài)是彈力方向發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)．四、求解帶電體在磁場中的運(yùn)動問題的解題步驟1．確定研究對象，即帶電體；2．確定帶電體所帶電荷量的正、負(fù)以及速度方向；3．由左手定則判斷帶電體所受洛倫茲力的方向，并作出受力分析圖；4．由平行四邊形定則、矢量三角形或正交分解法等方法，根據(jù)物體的平衡條件或牛頓第二定律列方程求解．5．對于定性分析的問題還可以采用極限法進(jìn)行推理，從而得到結(jié)論．例題精練1．（2021?吉林模擬）如圖所示，光滑的水平面上有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，水平面上平放著一個試管，試管內(nèi)壁光滑，底部有一個帶電小球.現(xiàn)在對試管施加一個垂直于試管的水平拉力F，在拉力F作用下，試管向右做勻速運(yùn)動，帶電小球?qū)墓芸陲w出。下列說法正確的是（）A．小球帶負(fù)電 B．小球離開試管前，洛倫茲力對小球做正功 C．維持試管做勻速運(yùn)動的拉力F應(yīng)為恒力 D．小球離開試管前的運(yùn)動軌跡是一條拋物線【分析】小球能從管口處飛出，說明小球受到指向管口洛倫茲力，由左手定則，分析電性。將小球的運(yùn)動分解為沿管子向里和垂直于管子向右兩個方向。根據(jù)受力情況和初始條件分析兩個方向的分運(yùn)動情況，研究軌跡，確定F如何變化。【解答】解：A、小球能從管口處飛出，說明小球受到指向管口洛倫茲力，根據(jù)左手定則判斷，小球帶正電，故A錯誤；B、由小球的水平方向的運(yùn)動而產(chǎn)生的沿管方向的洛倫茲力分力，由沿管方向的運(yùn)動而產(chǎn)生的垂直管向左的洛倫茲力分力，兩個洛倫茲力分力與合運(yùn)動方向垂直，故洛倫茲力不做功，故B錯誤；CD、設(shè)管子運(yùn)動速度為v1，小球垂直于管子向右的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。小球沿管子方向受到洛倫茲力的分力F1＝qv1B，q、v1、B均不變，F(xiàn)1不變，則小球沿管子做勻加速直線運(yùn)動。與平拋運(yùn)動類似，小球運(yùn)動的軌跡是一條拋物線；設(shè)小球沿管子的分速度大小為v2，則小球受到垂直管子向左的洛倫茲力的分力F2＝qv2B，v2增大，則F2增大，而拉力F＝F2，則F逐漸增大，故C錯誤，D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】本題是洛倫茲力做功的問題，小球受到洛倫茲力，同時受到試管對小球的約束，倫茲力是不可能做功的。若帶電粒子僅僅受到洛倫茲力的作用，洛倫茲力一定不做功，要注意題目提供的條件。2．（2021春?寧江區(qū)校級月考）如圖所示，電子槍接入電路后發(fā)射電子，其正下方水平直導(dǎo)線內(nèi)通有向右的電流，則（）A．電子束從B射向A B．電子束向上偏轉(zhuǎn)，速率保持不變 C．電子束向上偏轉(zhuǎn)，速率越來越小 D．電子束向下偏轉(zhuǎn)，速率越來越大【分析】明確電子是由電子槍的負(fù)極發(fā)射的；由安培定則判斷出通電導(dǎo)線中的電流在電子槍位置的磁場方向；然后由左手定則判斷出電子束受到的洛倫茲力方向，最后根據(jù)電子束的受力方向判斷電子束如何偏轉(zhuǎn)；根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn)分析是否做功?！窘獯稹拷猓篈、電子是由負(fù)極發(fā)射，則電子束從A射向B，故A錯誤；BCD、由安培定則可知，在電子槍處電流磁場方向垂直于紙面向外；電子束由左向右運(yùn)動，由左手定則可知，電子束受到的洛倫茲力豎直向上，則電子束向上偏轉(zhuǎn)；因洛倫茲力不做功，故電子速的速率保持不變，故CD錯誤，B正確。故選：B。【點(diǎn)評】明確電子（陰極射線）的性質(zhì)，知道電流方向與電子運(yùn)動方向相反，熟練掌握安培定則、左手定則是正確解題的關(guān)鍵，同時注意電子帶負(fù)電，四指的方向要與運(yùn)動方向相反。隨堂練習(xí)1．（2020秋?北碚區(qū)校級期末）關(guān)于運(yùn)動電荷在勻強(qiáng)磁場中所受的洛倫茲力，下列說法正確的是（）A．大小跟速度方向與磁場方向的夾角無關(guān) B．可以對運(yùn)動電荷做功 C．方向可以不與速度垂直 D．方向總是與磁場方向垂直【分析】當(dāng)粒子垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)粒子平行于磁場進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，粒子做勻速直線運(yùn)動，此時不受洛倫茲力；洛倫茲力的大小與電荷的運(yùn)動方向和磁力方向的夾角有關(guān)．【解答】解：A、洛倫茲力大小跟速度方向與磁場方向的夾角有關(guān)，速度方向與磁場方向平行時洛倫茲力為0，故A錯誤；BC、洛倫茲力方向總是與速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功，故BC錯誤；D、洛倫茲力方向總是垂直于速度與磁場組成的平面，則洛倫茲力方向總是與磁場方向垂直，故D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】本題考查洛倫茲力相關(guān)內(nèi)容，比較簡單。解題過程中注意正確理解洛倫茲力方向與大小，洛倫茲力方向總是與速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功。2．（2020秋?合肥期末）如圖所示，將一根通以強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，平行放置在陰極射管的正上方，則陰極射線將（）A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn) C．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn)【分析】首先由安培定則分析判斷通電直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的磁場方向，再由左手定則判斷出電子流的受力方向，可知電子流的偏轉(zhuǎn)方向?！窘獯稹拷猓宏帢O射線中的電子向右運(yùn)動，由安培定則判斷可知，通電直導(dǎo)線上方所產(chǎn)生的磁場方向向里，電子向右運(yùn)動，運(yùn)用左手定則可判斷出電子流受到向下的洛倫茲力作用，所以電子流要向下偏轉(zhuǎn)，故B正確，ACD錯誤。故選：B?！军c(diǎn)評】本題要求要會熟練的使用安培定則和左手定則分析解決問題，要明確電流、磁場、磁場力的關(guān)系，能正確的運(yùn)用左手定則和安培定則分析問題是解決該題的關(guān)鍵，注意電子帶負(fù)電，判斷洛倫茲力時四指指向運(yùn)動的反方向。3．（2020秋?陽泉期末）試判斷圖中的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向，其中垂直于紙面向外的是（）A． B． C． D．【分析】本題考查了左手定則的直接應(yīng)用，根據(jù)左手定則即可正確判斷磁場、運(yùn)動方向、洛倫茲力三者之間的關(guān)系，特別注意的是四指指向和正電荷運(yùn)動方向相同和負(fù)電荷運(yùn)動方向相反?！窘獯稹拷猓篈、圖中負(fù)電荷在向里的磁場中向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向應(yīng)該向下，故A錯誤；B、圖中負(fù)電荷在向外的磁場中向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向應(yīng)該向上，故B錯誤；C、圖中正電荷在向上的磁場中向右運(yùn)動，所受洛倫茲力方向垂直于紙面向外，故C正確；D、圖中正電荷在向下的磁場中向右運(yùn)動，粒子所受洛倫茲力方向垂直于紙面向里，故D錯誤。故選：C。【點(diǎn)評】本題考查左手定則的應(yīng)用，安培定則、左手定則、右手定則是在電磁學(xué)中經(jīng)常用到的，要掌握它們的區(qū)別，并能熟練應(yīng)用。綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2020秋?濟(jì)南期末）如圖所示為陰極射線管的截面圖，高速運(yùn)動的電子從O點(diǎn)水平向右射出。若電子在外磁場作用下的徑跡向右下偏轉(zhuǎn)，則磁場的方向可能為（）A．水平向右 B．豎直向下 C．垂直紙面向里 D．垂直紙面向外【分析】電子帶負(fù)電，電子在磁場中受到洛倫茲力的作用向下偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可以判斷磁場的方向?！窘獯稹拷猓弘娮酉蛴疫\(yùn)動，受洛倫茲力向下偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，四指指向電子運(yùn)動的反方向，大拇指向下，則可知磁場垂直紙面向里，故C正確，ABD錯誤。故選：C。【點(diǎn)評】本題就是對洛倫茲力的考查，掌握住左手定則，明確電子帶負(fù)電，四指指向運(yùn)動的反方向。2．（2020秋?普寧市期末）如圖所示，一個帶負(fù)電的滑塊從粗糙絕緣斜面頂端由靜止下滑到底端時速度為v，若加一個垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，則滑塊滑到底端時速度大小將（）A．等于v B．大于v C．小于v D．無法確定【分析】明確洛倫茲力的性質(zhì)，分別對沒有磁場和加上磁場兩種情況進(jìn)行分析，根據(jù)動能定理即可明確兩種情況下速度的大小關(guān)系?！窘獯稹拷猓何醇哟艌鰰r，根據(jù)動能定理，有mgh﹣Wf＝mv2﹣0。加磁場后，多了洛倫茲力，根據(jù)左手定則判斷可知，洛倫茲力方向垂直于斜面向下，洛倫茲力不做功，但使物體對斜面的壓力變大，摩擦力變大，根據(jù)動能定理，有mgh﹣Wf′＝mv′2﹣0，Wf′＞W(wǎng)f，所以v′＜v．故C正確，ABD錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵兩次運(yùn)用動能定理，兩種情況重力做功相同，多了磁場后多了洛倫茲力，洛倫茲力不做功，但導(dǎo)致摩擦力變大，即兩種情況摩擦力做功不同，從而比較出到達(dá)底端的速率。3．（2020秋?沈陽期末）下列有關(guān)安培力和洛倫茲力的說法正確的是（）A．判斷安培力的方向用左手定則，判斷洛倫茲力的方向用右手定則 B．安培力與洛倫茲力的本質(zhì)相同，所以安培力和洛倫茲力都不做功 C．一小段通電導(dǎo)體在磁場中某位置受到的安培力為零，但該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 D．靜止的電荷在磁場中一定不受洛倫茲力作用，運(yùn)動的電荷在磁場中一定受到洛倫茲力的作用【分析】通電導(dǎo)線在磁場中受到力為安培力，而運(yùn)動電荷在磁場中受到力為洛倫茲力，它們均屬于磁場力，所以方向都由左手定則來確定，由于洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功?！窘獯稹拷猓篈、安培力、洛倫茲力的方向都用左手定則，安培力和洛倫茲力是性質(zhì)相同的力，故A錯誤；B、安培力做功，但洛倫茲力始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力不做功，故B錯誤；C、磁場中的通電直導(dǎo)線，當(dāng)磁場與電流平行時，不受到安培力作用，故C正確；D、靜止的電荷在磁場中一定不受洛倫茲力作用，運(yùn)動的電荷在磁場中也不一定受到洛倫茲力作用，當(dāng)帶電粒子平行于磁場中運(yùn)動時，不受洛倫茲力作用，故D錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】本題知道安培力和洛倫茲力的聯(lián)系和區(qū)別，以及會根據(jù)左手定則判斷安培力和洛倫茲力的方向。4．（2020秋?隆德縣期末）下列各圖中，帶負(fù)電粒子的運(yùn)動方向、所受洛倫茲力的方向與磁場方向的關(guān)系正確的是（）A． B． C． D．【分析】根據(jù)左手定則，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向。根據(jù)左手定則來判斷洛倫茲力即可?！窘獯稹拷猓篈、磁場向外，帶負(fù)電粒子向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力向上，故A錯誤；B、磁場向里，帶負(fù)電粒子向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力向下，故B正確；C、磁場豎直向上，帶負(fù)電粒子向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力向里，故C錯誤；D、磁場豎直向下，帶負(fù)電粒子向右運(yùn)動，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力向外，故D錯誤；故選：B。【點(diǎn)評】洛倫茲力的方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度和粒子速度確定的平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度和粒子速度的方向可以不垂直，當(dāng)粒子的速度的方向與磁場的方向同向時，粒子一定不受洛倫茲力的作用。5．（2021?定遠(yuǎn)縣模擬）如圖所示，光滑的水平面上有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，水平面上平放著一個試管，試管內(nèi)壁光滑，底部有一個帶電小球?，F(xiàn)在對試管施加一個垂直于試管的水平拉力F，在拉力F作用下，試管向右做勻速運(yùn)動，帶電小球?qū)墓芸陲w出。下列說法正確的是（）A．小球帶負(fù)電 B．小球離開試管前，洛倫茲力對小球做正功 C．小球離開試管前的運(yùn)動軌跡是一條拋物線 D．維持試管做勻速運(yùn)動的拉力F應(yīng)為恒力【分析】小球能從管口處飛出，說明小球受到指向管口洛倫茲力，由左手定則，分析電性。將小球的運(yùn)動分解為沿管子向里和垂直于管子向右兩個方向。根據(jù)受力情況和初始條件分析兩個方向的分運(yùn)動情況，研究軌跡，確定F如何變化?！窘獯稹拷猓篈、小球能從管口處飛出，說明小球受到指向管口洛倫茲力，根據(jù)左手定則判斷，小球帶正電。故A錯誤。B、由小球的水平方向的運(yùn)動而產(chǎn)生的沿管方向的洛倫茲力分力，由沿管方向的運(yùn)動而產(chǎn)生的垂直管向左的洛倫茲力分力，兩個洛倫茲力分力與合運(yùn)動方向垂直，故洛倫茲力不做功，故B錯誤。C、設(shè)管子運(yùn)動速度為v1，小球垂直于管子向右的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。小球沿管子方向受到洛倫茲力的分力F1＝qv1B，q、v1、B均不變，F(xiàn)1不變，則小球沿管子做勻加速直線運(yùn)動。與平拋運(yùn)動類似，小球運(yùn)動的軌跡是一條拋物線。故C正確。D、設(shè)小球沿管子的分速度大小為v2，則小球受到垂直管子向左的洛倫茲力的分力F2＝qv2B，v2增大，則F2增大，而拉力F＝F2，則F逐漸增大。故D錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】本題是洛倫茲力做功的問題，小球受到洛倫茲力，同時受到試管對小球的約束，倫茲力是不可能做功的。若帶電粒子僅僅受到洛倫茲力的作用，洛倫茲力一定不做功，要注意題目提供的條件。6．（2020秋?潞州區(qū)校級月考）關(guān)于安培力和洛倫茲力的說法，下列正確的是（）A．安培力不做功 B．洛倫茲力可以做正功也可以做負(fù)功 C．安培力一定垂直于磁場，洛倫茲力不一定垂直于磁場 D．洛倫茲力不改變物體的動能，但可以改變物體的動量【分析】通電導(dǎo)線在磁場中受到力為安培力，而運(yùn)動電荷在磁場中受到力為洛倫茲力，它們均屬于磁場力，本質(zhì)上是一種力，方向都由左手定則來確定，由于洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力不做功?！窘獯稹拷猓篈B、安培力可以做功，洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故洛倫茲力不做功，故AB錯誤；C、安培力方向與洛倫茲力方向都可以用左手定則判斷，由左手定則可知，安培力方向與電流方向垂直，與磁場方向垂直，洛倫茲力方向與速度方向垂直，與磁場方向垂直，故C錯誤；D、洛倫茲力方向與速度方向垂直，故洛倫茲力不做功，不改變物體動能，但是速度方向可以改變，即可以改變物體的動量，故D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】本題知道安培力和洛倫茲力的聯(lián)系和區(qū)別，以及會根據(jù)左手定則判斷安培力和洛倫茲力的方向。7．（2020秋?連城縣校級期中）關(guān)于洛倫茲力，下列說法正確的是（）A．洛倫茲力方向與磁場方向一定平行 B．洛倫茲力方向與磁場方向一定垂直 C．運(yùn)動電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受洛倫茲力作用 D．運(yùn)動電荷在某處不受洛倫茲力作用，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零【分析】運(yùn)動電荷在磁場中受到的磁場力為洛倫茲力，其方向由左手定則來確定，而大小是由F＝Bqv求得，當(dāng)磁場與粒子運(yùn)動方向平行時導(dǎo)線不受洛倫茲力?！窘獯稹拷猓篈B、根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向一定與磁場方向相互垂直，故A錯誤，B正確；C、運(yùn)動電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，當(dāng)運(yùn)動方向與磁場方向平行時，不會受洛倫茲力作用，故C錯誤；D、根據(jù)洛倫茲力產(chǎn)生條件可知，運(yùn)動電荷在某處不受洛倫茲力作用，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零，運(yùn)動方向可能與磁場平行，故D錯誤。故選：B?！军c(diǎn)評】本題考查洛倫茲力的性質(zhì)，要明確洛倫茲力由左手定則來確定，其方向垂直于磁場、運(yùn)動電荷的方向．且電荷在磁場中的運(yùn)動關(guān)系決定了洛倫茲力是否存在，或大小。8．（2021春?通州區(qū)期中）如圖所示，金屬棒MN中的自由電荷為電子，電子隨著導(dǎo)體棒以速度v向右勻速運(yùn)動，同時沿著導(dǎo)體棒以速度u勻速運(yùn)動，下列說法正確的是（）A．電子受到的總洛倫茲力為evB B．電子受到的總洛倫茲力為euB C．非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為evB D．非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為euB【分析】電子的合速度為v′＝，電子受到的總洛倫茲力f′＝qBv′；這里指的非靜電力是電子在水平方向的速度v產(chǎn)生的洛倫茲力?！窘獯稹拷猓篈B、電子的合速度為：v′＝，電子受到的總洛倫茲力為：f′＝qBv′＝qB，故AB錯誤。非靜電力是電子受到的沿棒方向的洛倫茲力，大小為f＝evB，故C正確，D錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】洛倫茲力為非靜電力，總是和速度方向垂直；用左手定則判斷負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動所受的洛倫茲力時，要注意將四指指向電荷運(yùn)動的反方向。9．（2020秋?茂名期末）甲、乙兩個帶電粒子帶電量分別為2q和q，運(yùn)動速度分別為v和2v，當(dāng)它們都進(jìn)入到同一勻強(qiáng)磁場，且速度方向都與磁場方向垂直時，甲、乙受到的洛倫茲力大小之比為（）A．4：1 B．2：1 C．1：2 D．1：1【分析】根據(jù)洛倫茲力公式f＝qvB，分別計(jì)算甲乙的洛倫茲力大小，從而可以求出甲、乙受到的洛倫茲力大小之比。【解答】解：帶電粒子垂直于磁場運(yùn)動時，受到的洛倫茲力：f＝qvB，甲受到的洛倫茲力：f甲＝2qvB乙受到的洛倫茲力：f乙＝q?2vB＝2qvB所以f甲＝f乙，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！军c(diǎn)評】本題考查了洛倫茲力公式。熟記洛倫茲力公式是解決本題的關(guān)鍵，是基礎(chǔ)題。10．（2020?云南學(xué)業(yè)考試）如圖所示，下列運(yùn)動電荷或通電直導(dǎo)線受到的磁場力的方向，正確的是（）A． B． C． D．【分析】根據(jù)左手定則，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是安培力的方向，根據(jù)左手定則來判斷安培力（或洛倫茲力）的方向即可?！窘獯稹拷猓篈、圖中磁場的方向垂直于紙面向里，正電荷運(yùn)動的方向向下，正電荷運(yùn)動的方向與電流的方向是相同的，由左手定則可知，洛倫茲力的方向向右，故A錯誤；B、圖中磁場的方向垂直于紙面向外，負(fù)電荷運(yùn)動的方向向右，負(fù)電荷運(yùn)動的方向與電流的方向是相反的，由左手定則可知，洛倫茲力的方向向上，故B正確；C、圖中磁場的方向垂直于紙面向里，電流的方向水平向右，由左手定則可知，洛倫茲力的方向向上，故C錯誤；D、圖中磁場的方向垂直于紙面向外，電流的方向向下，由左手定則可知，洛倫茲力的方向向左，故D錯誤。故選：B?！军c(diǎn)評】本題就是對左手定則的直接考查，注意在判斷洛倫茲力的方向時，四指指向等效電流的方向，即如果是負(fù)電荷，應(yīng)指向運(yùn)動的反方向。11．（2020?浙江學(xué)業(yè)考試）下列表示運(yùn)動電荷在磁場中所受到洛倫茲力的方向正確的是（）A． B． C． D．【分析】根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力的方向，即磁感線垂直穿過左手手心，四指指向正電荷的運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的負(fù)方向，大拇指的方向就是洛倫茲力方向?！窘獯稹拷猓篈B、電荷的速度方向與磁場方向平行時，電荷不受洛倫茲力，故AB錯誤；CD、根據(jù)左手定則可知，磁感線垂直穿過左手手心，四指指向正電荷的運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的負(fù)方向，大拇指的方向就是洛倫茲力方向，故C錯誤，D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】此題考查了洛倫茲力方向的判斷，明確知道洛倫茲力的方向的判斷方法，知道四指應(yīng)指向負(fù)電荷的運(yùn)動方向的反方向。12．（2020?朝陽區(qū)模擬）一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則（）A．此空間一定不存在磁場 B．此空間一定不存在電場 C．此空間可能同時有電場和磁場 D．此空間可能只有勻強(qiáng)磁場，方向與電子速度方向垂直【分析】通過對電子的運(yùn)動分析可知，電子在該區(qū)域可能不受力的作用，有兩種情況，一是電場和磁場都不存在，二是只存在磁場，但是電子的初速度方向與磁場的方向在同一條直線上；電子也可能只受電場力作用，電子的初速度與電場力的方向在通一條直線上；或者可能既受電場力又受洛倫茲力作用，但是二力為一對平衡力。【解答】解：A、可以存在磁場，當(dāng)電子沿著磁感線進(jìn)入磁場時，電子不受洛倫茲力作用，電子不會偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；BC、若電子在該區(qū)域內(nèi)即受到電場力作用，又受到洛倫茲力作用，但這兩個力大小相等，方向相反時，電子運(yùn)動不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時電場與磁場是正交的，故B錯誤，C正確；D、此空間可能只有勻強(qiáng)磁場，方向與電子速度垂直，則電子受到洛倫茲力的向作用，而且洛倫茲力的方向與速度的方向垂直，電子就一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。故選：C。【點(diǎn)評】帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，主要研究兩種情況，一是初速度的方向與電場的方向在一條直線上，此時做勻變速直線運(yùn)動。二是垂直于電場射入，此時做類平拋運(yùn)動。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，有三種情況，一是初速度的方向與磁場方向在同一條直線上，此時帶電粒子不受洛倫茲力作用，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動，二是垂直于磁場射入，在洛倫茲力的作用下，帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動。三是帶電粒子的初速度與磁場有一定的夾角，帶電粒子做等距螺旋運(yùn)動。帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動時，主要研究是電場與磁場正交的情況，此時既受到電場力作用，又受到洛倫茲力作用。此種情況有一種特例即為電場力和洛倫茲力是一對平衡力。13．（2020秋?攀枝花期末）如圖所示是電子受到的洛倫茲力f與磁場B、電子運(yùn)動速度v三者方向之間關(guān)系的示意圖，其中正確的是（）A． B． C． D．【分析】左手定則的使用是伸開左手，讓磁感線從掌心穿過并使四指正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是洛倫茲力的方向；磁場方向向里、電荷運(yùn)動方向，和洛倫茲力的方向不能都在同一個平面內(nèi)?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)左手定則可知圖中負(fù)電荷向上運(yùn)動，受到的洛倫茲力方向向右，故A正確；B、該圖中帶電粒子運(yùn)動的方向與磁感線的方向平行所以不受洛倫茲力的作用，故B錯誤；C、根據(jù)左手定則可知圖中磁場向外、負(fù)電荷運(yùn)動方向向上，故洛倫茲力向左，故C錯誤；D、磁場向上，負(fù)電荷向左運(yùn)動，故洛倫茲力垂直紙面向外，故D錯誤。故選：A?！军c(diǎn)評】本題考查了左手定則的直接應(yīng)用，根據(jù)左手定則即可正確判斷磁場、運(yùn)動方向、洛倫茲力三者之間的關(guān)系。對于左手定則要熟練掌握，加強(qiáng)應(yīng)用，為學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動打好基礎(chǔ)，本題中要注意電子帶負(fù)電。14．（2020秋?深圳期末）準(zhǔn)確理解物理概念、基本規(guī)律以及它們的適用條件是極為重要的，你認(rèn)為下列說法中正確的是（）A．帶電粒子在電場中一定受電場力的作用，在磁場中一定受洛倫茲力的作用 B．電勢降低的方向就是電場強(qiáng)度的方向 C．通電導(dǎo)體棒在磁場中可能不受安培力的作用 D．閉合線圈做切割磁感線運(yùn)動，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流【分析】靜止的帶電粒子在磁場中或者帶電粒子的速度方向與磁場平行時，不受洛倫茲力作用；電勢降低最快的方向是電場的方向；通電導(dǎo)體棒在磁場中受到的安培力大小與其放置方式有關(guān)；產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過線圈的磁通量發(fā)生變化?！窘獯稹拷猓簬щ娏Ｗ釉陔妶鲋幸欢ㄊ茈妶隽Φ淖饔?，在磁場中如果粒子的速度為零，或速度方向與磁場方向平行則不受洛倫茲力的作用，故A錯誤；B、電勢降低最快的方向是電場強(qiáng)度的方向，故B錯誤；C、當(dāng)通電導(dǎo)體中電流方向與磁場方向平行時，通電導(dǎo)體棒受安培力為零，故C正確；D、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，當(dāng)閉合線圈做切割磁感線運(yùn)動時，穿過線圈的磁通量不一定變化，所以線圈中不一定有感應(yīng)電流，故D錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力大小與其放置方式有關(guān)，當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，受安培力最大，當(dāng)平行時受安培力為零。15．（2020秋?德陽期末）下列四幅圖，分別是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力及運(yùn)動電荷在磁場中所受洛倫茲力的示意圖，其中正確的是（）A． B． C． D．【分析】通電導(dǎo)線在磁場中受到力為安培力，而運(yùn)動電荷在磁場中受到力為洛倫茲力。它們均屬于磁場力，本質(zhì)上是一種力，方向都由左手定則來確定，根據(jù)左手定則判斷即可。【解答】解：A、根據(jù)左手定則知，A圖中安培力方向應(yīng)該向上，故A錯誤；B、根據(jù)左手定則知，B圖中安培力方向應(yīng)該垂直紙面向外，故B錯誤；C、根據(jù)左手定則知，C圖中洛倫茲力方向向下，故C正確；D、根據(jù)左手定則知，D圖中洛倫茲力方向應(yīng)該向上，故D錯誤；故選：C?！军c(diǎn)評】本題考查了根據(jù)左手定則判斷安培力和洛倫茲力的方向，要求熟練掌握。16．（2020秋?黃山期末）下列說法正確的是（）A．判斷洛倫茲力的方向，四指指向表示電荷運(yùn)動方向 B．洛倫茲力是安培力的宏觀表現(xiàn) C．運(yùn)動電荷在磁場中受到的洛倫茲力大小一定等于Bqv D．洛倫茲力不做功【分析】用左手定則判斷洛倫茲力時：四指表示正電荷運(yùn)動方向；當(dāng)帶電粒子運(yùn)動的方向與磁場平行時，不受洛倫茲力的作用，垂直時，洛倫茲力最大為Bqv；洛倫茲力始終與運(yùn)動的方向垂直，所以洛倫茲力不做功。【解答】解：A、用左手定則判定洛倫茲力的方向時，“四指指向”為正電荷運(yùn)動的方向，所以與正電荷運(yùn)動方向相同，與負(fù)電荷運(yùn)動的方向相反，故A錯誤；B、安培力是大量運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，故B錯誤；C、當(dāng)帶電粒子運(yùn)動的方向與磁場平行時，就不受洛倫茲力的作用，故C錯誤；D、洛倫茲力方向與運(yùn)動方向垂直，所以洛倫茲力不做功，故D正確；故選：D?！军c(diǎn)評】理解左手定則中“四指指向”的含義，另外要牢記洛倫茲力始終與運(yùn)動的方向垂直，所以洛倫茲力不做功。17．（2020秋?西安期末）如圖四幅圖表示了電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、通電直導(dǎo)線電流I、電荷速度v電場力和磁場力F的方向之間的關(guān)系，其中正確的是（）A． B． C． D．【分析】明確帶電粒子在電場和磁場中受力的不同，知道在正電荷受電場力沿電場線方向，而負(fù)電荷受力逆著電場線方向；粒子和通電導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動時，受力要根據(jù)左手定則進(jìn)行判斷：伸開左手，讓大拇指與四指方向垂直，并且在同一個平面內(nèi)，磁感線通過掌心，四指方向與正電荷運(yùn)動方向相同，大拇指所指的方向?yàn)槁鍌惼澚Ψ较?。【解答】解：A、電場線水平向右，正電荷受力沿電場線方向，即水平向右，不受洛倫茲力，故A錯誤；B、磁場方向向外，帶正電粒子速度方向向右，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向向下，故B正確。C、磁場方向向內(nèi)，帶負(fù)電粒子速度方向向右，根據(jù)左手定則，洛倫茲力方向豎直向下，故C錯誤。D、磁場方向向左，電流向里，根據(jù)左手定則可知，安培力豎直向上，故D錯誤。故選：B?！军c(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵掌握電場和磁場的區(qū)別，特別注意在磁場中要用到左手定則判斷運(yùn)動電荷和電流的受力方向，而電荷運(yùn)動方向與磁場方向平行時不受洛倫茲力的作用。18．（2020秋?開封期末）有關(guān)帶電粒子（不計(jì)重力）所受靜電力和洛倫茲力的說法中，正確的是（）A．粒子在磁場中一定受洛倫茲力的作用 B．粒子在電場中可能不受靜電力的作用 C．粒子若僅受洛倫茲力，則其速度不變 D．粒子若僅受洛倫茲力，則其動能不變【分析】注意電荷在磁場中受洛倫茲力是“有條件”的即運(yùn)動電荷和磁場方向有夾角，若是平行或電荷與磁場相對靜止則不受洛倫茲力作用，而電荷在電場中受電場力是“無條件”的即電場力與電荷的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)?！窘獯稹拷猓篈、電荷在磁場中受洛倫茲力時是有條件的，即運(yùn)動電荷和磁場方向有夾角，故A錯誤；B、電場的基本性質(zhì)就是對其中的電荷有力的作用，粒子在電場中一定受靜電力的作用。故B錯誤；C、D、若僅受洛倫茲力，則其動能不變，速度大小不變，而方向改變，故C錯誤，D正確；故選：D。【點(diǎn)評】重力、電場力、洛倫茲力是高中階段學(xué)習(xí)的三種重要的“場力”，一定正確理解它們的受力特點(diǎn)以及大小和方向的求法。19．（2020秋?蘭州期中）如圖所示，重力不計(jì)的帶正電粒子水平向右進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，對該帶電粒子進(jìn)入磁場后的運(yùn)動情況，以下判斷正確的是（）A．粒子不偏轉(zhuǎn) B．粒子向下偏轉(zhuǎn) C．粒子向上偏轉(zhuǎn) D．粒子很快停止運(yùn)動【分析】帶電粒子在磁場中運(yùn)動，才受到洛倫茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)．由左手定則可確定洛倫茲力的方向，再根據(jù)運(yùn)動與力的關(guān)系可確定運(yùn)動軌跡．【解答】解：A、B、C、帶正電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，根據(jù)左手定則，粒子受到垂直向上的洛倫茲力作用，從而使粒子向上偏轉(zhuǎn)。故AB錯誤，C正確；D、由于洛倫茲力對運(yùn)動的電荷不做功，所以粒子將做勻速圓周運(yùn)動，不會停止。故D錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】電荷在磁場中靜止，則一定沒有磁場力，而電荷在磁場中運(yùn)動，才可能有洛倫茲力，當(dāng)運(yùn)動方向與磁場垂直時，洛倫茲力最大．20．（2020秋?古城區(qū)校級期末）關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中所受的洛倫茲力，下列說法不正確的是（）A．靜止粒子不會受洛倫茲力 B．平行磁場入射的粒子不會受洛倫茲力 C．垂直磁場入射的粒子不會受洛倫茲力 D．粒子在磁場中受力方向與磁場方向垂直【分析】洛倫茲力的方向根據(jù)左手定則進(jìn)行判斷，其方向一定與磁場和運(yùn)動方向所決定的平面相互垂直；洛倫茲力大小F＝Bqvsinθ；故其大小與運(yùn)動方向有關(guān)．【解答】解：A、當(dāng)粒子在磁場中保持靜止時不受洛倫茲力，故A正確；B、當(dāng)粒子平行磁感線運(yùn)動時不受洛倫茲力，故B正確；C、當(dāng)粒子垂直磁場入射時一定受洛倫茲力，故C不正確；D、根據(jù)左手定則可知，粒子在磁場中受力方向與磁場方向一定相互垂直，故D正確。本題選不正確的，故選：C?！军c(diǎn)評】該題考查帶電粒子在磁場中的受力和運(yùn)動情況，要注意明確洛倫茲力垂直于運(yùn)動方向，知道當(dāng)粒子受洛倫茲力F＝Bqvsinθ，當(dāng)粒子平行磁場時不受洛倫茲力．二．多選題（共10小題）21．（2020秋?九龍坡區(qū)期末）如圖所示，用絕緣細(xì)線懸吊著的帶正電小球在勻強(qiáng)磁場中做往返運(yùn)動，細(xì)線始終處于伸直狀態(tài)，圖中實(shí)線位置為平衡位置，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，動能相同 B．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，動量相同 C．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，加速度的大小相同 D．當(dāng)小球每次通過平衡位置時，絲線受到的拉力相同【分析】帶電小球在磁場中運(yùn)動時，受重力、洛倫茲力和拉力，動能是標(biāo)量，動量是矢量，要考慮方向；根據(jù)牛頓第二定律分析最低點(diǎn)拉力情況。【解答】解：A、小球運(yùn)動過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，故每次經(jīng)過最低點(diǎn)時動能相同，故A正確；B、動量是矢量，故小球向左經(jīng)過最低點(diǎn)和向右經(jīng)過最低點(diǎn)時動量的大小相等而方向不同，故B錯誤；C、當(dāng)小球每次通過平衡位置時，向心加速度，故C正確；D、當(dāng)小球每次通過平衡位置時，重力、洛倫茲力和拉力的合力提供向心力，向左經(jīng)過最低點(diǎn)時刻，根據(jù)左手定則，洛倫茲力向下，故：T1?qvB?mg＝，向右經(jīng)過最低點(diǎn)時刻，根據(jù)左手定則，洛倫茲力向上，故：T2+qvB?mg＝，故T1＞T2，故D錯誤；故選：AC?！军c(diǎn)評】本題綜合考查了洛倫茲力、向心力、牛頓第二定律等知識，要注意動能和動量的區(qū)別。22．（2020秋?百色期末）如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子（電性已在圖中標(biāo)出）的速率為v，帶電荷量為q，則關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力的大小和方向說法正確的是（）A．圖甲為F洛＝qvB，方向與v垂直斜向上 B．圖乙為F洛＝qvB，方向與v垂直斜向上 C．圖丙為F洛＝qvB，方向垂直紙面向里 D．圖丁為F洛＝qvB，方向垂直紙面向里【分析】本題考查了左手定則的直接應(yīng)用，根據(jù)左手定則即可正確判斷磁場、運(yùn)動方向、洛倫茲力三者之間的關(guān)系，特別注意的是四指指向和正電荷運(yùn)動方向相同和負(fù)電荷運(yùn)動方向相反?！窘獯稹拷猓篈、圖中根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向應(yīng)該垂直運(yùn)動方向斜向上，大小為Bqv，故A正確；B、圖中為負(fù)電荷，其受力方向垂直于運(yùn)動方向向左上方，大小為Bqv，故B正確；C、圖中速度方向與磁場方向平行，不受洛倫茲力，故C錯誤；D、圖中將速度分解為水平和豎直方向，則豎直分速度受洛倫茲力，大小為Bqvcos60°＝Bqv，方向垂直于紙面向里，故D錯誤。故選：AB?！军c(diǎn)評】本題考查洛倫茲力方向的判斷，要注意明確左手與正電荷的運(yùn)動方向相同，與負(fù)電荷運(yùn)動方向相反；同時注意判斷幾何關(guān)系的判斷，特別是平行時的判斷。23．（2020秋?宜昌期末）下列圖中畫出了帶電粒子在磁場中運(yùn)動方向和所受洛倫茲力的分向，其中正確的是（）A． B． C． D．【分析】根據(jù)左手定則，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動的方向，這時拇指所指的方向就是正電荷所受的洛倫茲力的方向，即可判斷出洛倫茲力方向。【解答】解：根據(jù)左手定則，可判斷出洛倫茲力方向。A、圖中正電荷的洛倫茲力的方向向左，故A正確；B、圖中負(fù)電荷的洛倫茲力的方向向左下，故B錯誤；C、圖中負(fù)電荷的洛倫茲力的方向向左上，故C正確；D、圖中正電荷的洛倫茲力的方向向左，故D錯誤。故選：AC。【點(diǎn)評】本題考查洛倫茲力的方向，注意要右手定則與左手定則的區(qū)分，并理解正電荷與負(fù)電荷洛倫茲力的方向的不同。24．（2020秋?黃陵縣校級期末）帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時，只受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是（）A．洛倫茲力對帶電粒子做功 B．洛倫茲力對帶電粒子不做功 C．洛倫茲力改變帶電粒子的速度方向 D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向【分析】洛倫茲力的方向與速度方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大?。窘獯稹拷猓郝鍌惼澚Φ姆较蚺c速度方向垂直，所以洛倫茲力不做功，不改變速度的大小，只改變速度的方向，所以不改變粒子的動能。故A、D錯誤，BC正確。故選：BC?！军c(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵掌握洛倫茲力的大小公式，知道洛倫茲力的方向，注意洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大?。?5．（2020秋?維西縣校級期末）關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法中正確的是（）A．帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，有可能不受洛倫茲力作用 B．洛倫茲力對運(yùn)動電荷一定不做功 C．放置在磁場中的通電直導(dǎo)線，一定受到安培力作用 D．放置在磁場中的通電直導(dǎo)線，有可能不受安培力作用【分析】根據(jù)安培力公式F＝BILsinθ與洛倫茲力公式f＝qvBsinθ及做功的條件分析答題．【解答】解：A、當(dāng)帶電粒子運(yùn)動方向與磁場反向在同一直線上時，帶電粒子不受洛倫茲力，故A正確；B、洛倫茲力總垂直于電荷運(yùn)動方向，在洛倫茲力方向上，粒子位移為零，因此洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功，故B正確；C、當(dāng)電流方向與磁場方向平行時，通電導(dǎo)線不受安培力作用，故C錯誤，D正確；故選：ABD。【點(diǎn)評】本題難度不大是一道基礎(chǔ)題，知道洛倫茲力與安培力公式、知道力做功的必要條件即可正確解題．26．（2020秋?河南月考）關(guān)于磁場，下列說法正確的是（）A．通電導(dǎo)線在磁場中可能不受安培力的作用 B．運(yùn)動電荷在磁場中一定會受到洛倫茲力的作用 C．當(dāng)用磁感線表示磁場時，沒有磁感線表示該處沒有磁場 D．當(dāng)用磁感線表示磁場時，磁感線越密表示該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大【分析】根據(jù)安培力公式與洛倫茲力公式分析答題，磁感線是一種理想化的物理模型，可以用磁感線的疏密描述磁場的強(qiáng)弱，磁感線密集的地方磁場強(qiáng)?！窘獯稹拷猓篈、當(dāng)通電導(dǎo)線方向與磁場方向平行時，通電導(dǎo)線不受安培力作用，故A正確；B、當(dāng)運(yùn)動電荷的速度方向與磁場方向平行時，運(yùn)動電荷不受洛倫茲力作用，故B錯誤；CD、磁感線是描出磁場強(qiáng)弱的一種理想化物理模型，可以用磁感線的疏密描述磁場的強(qiáng)弱，磁感線密集的地方磁場前，磁感線稀疏的地方磁場弱，沒有磁場線處并把表示該處沒有磁場，故C錯誤，D正確；故選：AD?！军c(diǎn)評】本題考查了安培力、洛倫茲力與磁感線問題，本題是一道基礎(chǔ)知識，掌握基礎(chǔ)知識即可解題，平時要注意基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與積累。27．（2020秋?長沙縣校級月考）如圖所示，一個質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，套在水平放置的粗糙絕緣細(xì)桿上，圓環(huán)直徑略大于細(xì)桿直徑。已知細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，給圓環(huán)初速度v0使其向右運(yùn)動起來，在運(yùn)動過程中圓環(huán)的電荷量不變，經(jīng)歷變速運(yùn)動后圓環(huán)最終處于平衡狀態(tài)。則從開始運(yùn)動到最終處于平衡狀態(tài)，圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為（）A．0 B． C． D．【分析】分析圓環(huán)的受力明確洛倫茲力與重力的大小關(guān)系，從而有確摩擦力是否存在，從而確定摩擦力做功情況；分情況討論圓環(huán)的受力和運(yùn)動情況，根據(jù)動能定理求解摩擦力做功的大小?！窘獯稹拷猓篈、圓環(huán)經(jīng)歷變速運(yùn)動后圓環(huán)最終處于平衡狀態(tài)，故qv0B≠mg，因而圓環(huán)在速度為v0受到桿的作用力不為零，存在摩擦力，故摩擦力做功不為零，故A錯誤；B、當(dāng)qv0B＜mg時，圓環(huán)做減速運(yùn)動到靜止，只有摩擦力做功。根據(jù)動能定理得：，解得：，故B正確；CD、當(dāng)qv0B＞mg時，圓環(huán)先做減速運(yùn)動，當(dāng)qvB＝mg時，不受摩擦力，做勻速直線運(yùn)動，則有；根據(jù)動能定理得：，代入解得：，故C錯誤，D正確。故選：BD?！军c(diǎn)評】本題考查分析問題的能力，摩擦力是被動力，要分情況討論，同時明確動能定理的準(zhǔn)確應(yīng)用是解題的關(guān)鍵。28．（2020秋?蒙山縣校級月考）關(guān)于電荷在磁場中的受力，下列說法中正確的是（）A．靜止電荷一定不受洛倫茲力作用，運(yùn)動電荷也不一定受洛倫茲力作用 B．洛倫茲力的方向不可能與磁場方向平行 C．洛倫茲力的方向與帶電粒子運(yùn)動的速度方向有可能平行 D．粒子運(yùn)動的方向與磁場不垂直時，一定不受洛倫茲力作用【分析】當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場方向不平行，帶電粒子受到洛倫茲力作用，根據(jù)左手定則可以得出洛倫茲力的方向?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)F＝qvBsinθ可知靜止的電荷一定不收洛倫茲力作用；若運(yùn)動的電荷的運(yùn)動方向與磁場方向平行，則運(yùn)動電荷不受洛倫茲力作用。故A正確。BC、根據(jù)左手定則，洛倫茲力的方向與磁場方向、粒子的運(yùn)動方向垂直。故B正確，C錯誤。D、帶電粒子運(yùn)動方向與磁場方向平行時，一定不受洛倫茲力的作用，成一定夾角時會受到洛倫茲力作用。故D錯誤。故選：AB?！军c(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵知道洛倫茲力方向與速度方向和磁場方向的關(guān)系，以及會運(yùn)用左手定則進(jìn)行判斷。29．（2020秋?奉新縣校級期末）如圖所示，一根水平光滑的絕緣直槽軌連接一個豎直放置的半徑為R＝0.50m的絕緣光滑圓槽軌。槽軌處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，有一質(zhì)量為m＝0.10g的帶正電的電量為q＝1.6×10﹣3C的小球在水平軌道上向右運(yùn)動，小球恰好能通過光滑圓槽軌的最高點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是（）A．小球在最高點(diǎn)只受到洛倫茲力和重力的作用 B．小球在最高點(diǎn)時受到的洛倫茲力為1×10﹣3N C．小球到達(dá)最高點(diǎn)的線速度是1m/s D．小球在水平軌道上的初速度v0為6m/s【分析】小球恰好通過最高點(diǎn)時，軌道對球無作用力，向心力由重力和洛倫茲力的合力提供；因洛倫茲力和支持力始終與速度垂直，因此不做功，則小球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒；由F向＝m，結(jié)合牛頓第二定律，可知在最高點(diǎn)時的速度和受到的洛倫茲力及重力的關(guān)系；從水平軌道到最高點(diǎn)的過程中，只有重力做功，由機(jī)械能守恒可得知小球的初速度?！窘獯稹拷猓篈、設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v，則小球在最高點(diǎn)所受洛倫茲力為：F＝qvB，方向豎直向上；由于小球恰好能通過最高點(diǎn)，故小球在最高點(diǎn)由洛倫茲力和重力共同提供向心力，故A正確；BCD、由上可知：mg﹣F＝m，小球運(yùn)動過程機(jī)械能守恒：＝，聯(lián)立得：v＝1m/s，F(xiàn)＝8×10﹣4N，v0＝4.6m/s，故BD錯誤，C正確；故選：AC?！军c(diǎn)評】解答該題要挖掘出恰能通過圓形軌道的最高點(diǎn)所隱藏的隱含條件，就是對軌道無壓力，該題在此時提供向心力的是重力和洛倫茲力的合力，這是解決此題的關(guān)鍵。30．（2020秋?滁州期末）如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的P環(huán)套在固定不光滑的水平長直絕緣桿上，整個裝置處在垂直于桿的水平勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．現(xiàn)給環(huán)一向右的初速度v0（v0＞），則（）A．環(huán)將向右減速，最后勻速 B．環(huán)將向右減速，最后停止運(yùn)動 C．從環(huán)開始運(yùn)動到最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，損失的機(jī)械能是mv02 D．從環(huán)開始運(yùn)動到最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，損失的機(jī)械能是mv02﹣m（）2【分析】環(huán)受重力、支持力、洛倫茲力以及摩擦力作用做減速運(yùn)動，當(dāng)洛倫茲力等于重力時，支持力為零，摩擦力等于零，環(huán)做勻速直線運(yùn)動。根據(jù)能量守恒求出損失的機(jī)械能?！窘獯稹拷猓篈B、當(dāng)環(huán)受到重力、支持力、摩擦力和洛倫茲力，由于v0＞，支持力的方向向下；物體先向右做減速運(yùn)動，速度減小，洛倫茲力減小，當(dāng)洛倫茲力等于重力時，支持力為零，摩擦力為零，環(huán)將做勻速直線運(yùn)動。故A正確，B錯誤。CD、根據(jù)能量守恒知，損失的機(jī)械能等于環(huán)動能的減小量，勻速直線運(yùn)動時有qvB＝mg，解得v＝．損失的機(jī)械能△E＝mv02﹣m（）2．故C錯誤，D正確。故選：AD?！军c(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵能夠根據(jù)物體的受力，通過合力的變化以及與速度方向的關(guān)系判斷出環(huán)的運(yùn)動情況。三．填空題（共5小題）31．（2020秋?陽泉期末）磁體和電流的周圍都存在著磁場，磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫洛倫茲力。【分析】明確磁場存在于磁體和電流周圍；磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫洛倫茲力?！窘獯稹拷猓捍朋w和電流的周圍存在著磁場，磁場對運(yùn)動電荷的作用叫洛倫茲力。故答案為：電流；運(yùn)動電荷。【點(diǎn)評】本題考查對磁場和洛倫茲力的認(rèn)識，要注意明確磁場存在于磁體和電流周圍。32．（2020?海陵區(qū)校級學(xué)業(yè)考試）如圖所示，在x軸上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個電子（電荷量為q）從x軸上的O點(diǎn)以速度v斜向上射入磁場中，速度方向與x軸的夾角為45°．電子進(jìn)入磁場瞬間受到洛倫茲力（填“洛倫茲力”或“安培力”），其大小為Bqv。【分析】帶電粒子在磁場中洛倫茲力充當(dāng)向心力而做圓周運(yùn)動，明確洛倫茲力的大小F＝Bqv?！窘獯稹拷猓弘娮舆M(jìn)入磁場時受到洛倫茲力，洛倫茲力的大小F＝Bqv。故答案為：洛倫茲力；Bqv?！军c(diǎn)評】本題考查洛倫茲力的公式，要注意明確電流受力為安培力，而運(yùn)動電荷受到的力為洛倫茲力。33．（2020秋?南開區(qū)校級期中）如圖表示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，有一足夠長的絕緣細(xì)棒OO'在豎直面內(nèi)垂直磁場方向放置，細(xì)棒與水平面夾角為θ。一質(zhì)量為m、帶電荷為+q的圓環(huán)A套在OO'棒上，圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為μ，且μ＜tanθ?，F(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中：（1）圓環(huán)A的最大加速度為gsinα，獲得最大加速度時的速度為。（2）圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度為?！痉治觥浚?）小球受重力、洛倫茲力、桿的彈力和滑動摩擦力，然后根據(jù)牛頓第二定律列式分析求解．（2）圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度做勻速運(yùn)動，合外力為零，根據(jù)平衡條件列式求出最大速度．【解答】解：（1）由于μ＜tanα，所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑．環(huán)A沿棒運(yùn)動的速度為v1時，受到重力mg、洛倫茲力qv1B、桿的彈力N1和摩擦力f1＝μN(yùn)1．根據(jù)牛頓第二定律，對沿棒的方向有mgsinα﹣f1＝ma垂直棒的方向有N1+qv1B＝mgcosα所以當(dāng)f1＝0，即N1＝0時，a有最大值am，且am＝gsinα此時qv1B＝mgcosα解得v1＝（2）設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值vm時，環(huán)受桿的彈力為N2，方向垂直于桿向下，摩擦力為f2＝μN(yùn)2．此時應(yīng)有a＝0，即mgsinα＝f2N2+mgcosα＝qvmB解得vm＝故答案為：（1）gsinα；；（2）【點(diǎn)評】本題關(guān)鍵根據(jù)環(huán)的受力情況，分析清楚環(huán)的運(yùn)動情況，明確速度最大時，加速度最小．要注意桿對環(huán)的彈力方向與洛倫茲力和重力分力大小有關(guān)．34．（2020秋?望奎縣校級月考）磁場對運(yùn)動電荷有力的作用，這種力叫做洛倫茲力。電視機(jī)顯像管就是利用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的原理。【分析】本題考查了洛倫茲力的產(chǎn)生以及簡單應(yīng)用，了解相關(guān)內(nèi)容即可求解?！窘獯稹拷猓寒?dāng)運(yùn)動電荷進(jìn)入磁場時，若磁場方向與電荷運(yùn)動方向不在同一直線上，則將受到磁場的作用力，叫做洛倫茲力，電視機(jī)的顯像管就是利用了當(dāng)電子進(jìn)入磁場時，受到洛倫茲力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)制成的。故答案為：洛倫茲【點(diǎn)評】本題比較簡單，考查了有關(guān)洛倫茲力的基礎(chǔ)知識，但對于簡單知識也不可忽略，在平時要加強(qiáng)記憶。35．（2020秋?永安市校級月考）一正電荷以速度v＝100m/s垂直進(jìn)入磁場，已知該電荷的電荷量為q＝2×10﹣3C，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2T，則該電荷受到的洛倫茲力為0.4N?！痉治觥扛鶕?jù)垂直磁場方向飛入，則洛倫茲力的大小公式F＝qvB求出洛倫茲力的大小，從而即可求解【解答】解：速度垂直磁場方向飛入一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2T的磁場，根據(jù)F＝qvB得：F＝100×2×10﹣3×2＝0.4N。故答案為：0.4【點(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵掌握洛倫茲力的大小公式，同時注意公式成立條件：速度方向與磁場垂直。四．計(jì)算題（共2小題）36．（2020秋?西城區(qū)期末）如圖，一段橫截面積為S、長為l的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有n個自由電子，電子電量為e。該導(dǎo)線通有電流時，假設(shè)自由電子定向移動的速率均為v。將導(dǎo)線放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，且電流方向與B垂直。導(dǎo)線所受安培力大小為F安，導(dǎo)線內(nèi)自由電子所受洛倫茲力大小的總和為F，推導(dǎo)F安＝F。【分析】由電流的定義式和電荷量的表達(dá)式推導(dǎo)出電流的微觀表達(dá)式，從而求出安培力的大小，再求出每個自由電子所受到的洛倫茲力，從而推導(dǎo)出安培力與