1.2 磁场对运动电荷的作用力 一、单选题 1．关于带电粒子在匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（　　） A．带电粒子沿着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功 B．带电粒子逆着磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做负功 C．带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子不做功 D．带电粒子垂直于磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做功的情况与电荷的正负 有关 2．一带电粒子在匀强磁场中沿磁感线方向运动，现将磁场的磁感应强度增大一倍，则 带电粒子受到的洛伦兹力（　　） A．增大两倍 B．增大一倍 C．减小一半 D．仍然为零 3．某物质发射的射线在磁场中分裂为如图所示的三束，向右偏转的粒子带电情况为( ) A．带正电 B．带负电 C．不带电 D．带正、负电都可以 4．当电荷在垂直于磁场方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力 F 等于电荷量 q、 速率 v、磁感应强度 B 三者的乘积，即 F=qvB。该式中四个物理量在国际单位制中的单 位依次为（　　） A．J C m/s C．N C m/s T T B．N A m/s T D．N C m/s Wb 5．如图所示，三根通电长直导线 P 、 Q 、 R 互相平行，垂直纸面放置，其间距均为 a ， 电流大小均为 I ，方向垂直纸面向里（已知电流为 I 的长直导线产生的磁场中，距导线 kI 处的磁感应强度 B  r 其中 k 为常数）．某时刻有一电子（质量为 m 、电荷量为 e ） r 正好经过坐标原点 O ，速度大小为 v ，方向沿 y 轴正方向，则电子此时所受磁场力（　 ） A．方向垂直纸面向里，大小为 2 3evkI 3a B．方向指向 x 轴正方向，大小为 2 3evkI 3a 3evkI C．方向垂直纸面向里，大小为 3a D．方向指向 x 轴正方向，大小为 3evkI 3a 6．如图所示，两根长直导线垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为 M 和 N，两导线内通有大小相等、方向相反的电流。A、B 是该平面内 MN 连线的中垂线上 的两点，一带正电的小球从 B 点以某一指向 A 点的初速度开始运动，则带电小球的运 动情况是（　　） A．小球将做匀速直线运动 B．小球将先做减速运动后做加速运动 C．小球将向左做曲线运动 D．小球将向右做曲线运动 二、多选题 7．关于电荷在磁场中受力，下列说法中正确的是（　　） A．静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用，运动电荷一定受洛伦兹力的作用 B．洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行 C．洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直 D．带电粒子运动方向与磁场平行时，一定不受洛伦兹力的作用 8．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是 A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第提出场的概念 B．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 C．牛顿首次发现地球周围存在磁场；安培揭示了地磁场的规律 D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律 9．一个不计重力的带电粒子只在磁场中运动,它可能做 A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀加速曲线运动 D．变加速运动 10．一个带电粒子在匀强磁场 B 中所受的洛伦兹力 F 的方向如图所示，则该粒子所带 电性和运动方向可能是（　　） A．粒子带负电，向左运动 B．粒子带正电，向上运动 C．粒子带负电，向下运动 D．粒子带正电，向右运动 11．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 三、填空题 12．若 v∥B，带电粒子以速度 v 做匀速直线运动，其所受洛伦兹力 F＝______. 13．质量相同的两个小球，一个带电，另一个不带电，它们从同一高度同时由静止下 落，经一个水平方向的场（可能是匀强电场，也可能是匀强磁场）先后落地，那么先 落地的是_____（填“带电”、“不带电”）的小球，水平方向所加的场是______ 14．如图所示，电子射线管，放在蹄形磁铁的 N、S 两极间，当射线管的 A 端接在直 流高压电源的________填（“正”、“负”）极时，可观察到荧光屏上的电子束运动径迹是： 靠近 B 端的部分向_______（填“上”、“下”）偏转． 15．如图所示，一束 β 粒子（即高速电子流）自下而上进入一垂直于纸面的匀强磁场 后发生偏转，则磁场方向向__________，进入磁场后 β 粒子的动能____________（填 “增加”“减少”或“不变”）。 四、解答题 16．地球的磁场可以使太空来的宇宙射线发生偏转 . 已知北京上空某处的磁感应强度为 1.2 �104 T，方向由南指向北，如果有一速度 q  1.6 �1019 v  5.0 �105 m / s ( 的质子 带电荷量 C 竖直向下运动，则质子受到的洛伦兹力多大？向哪个方向偏转？ 17．我们已经知道，垂直于匀强磁场磁感线的通电导线所受的安培力 F  IlB ，由此， 我们用 B F Il 来定义磁感应强度。同样，运动方向垂直于匀强磁场磁感线的带电粒子 所受的洛伦兹力 F  qvB ，由此也可以用洛伦兹力来定义磁感应强度，这样得到磁感 应强度的定义式是怎样的？把这个定义式与电场强度的定义式 E F q 进行对比，这两 个定义式的差别在哪里？通过对这两个定义式的对比，你能获得哪些认识？ 18．法国拥有目前世界上最先进的高危病毒实验室——让·梅里厄 P4 实验室，该 P4 实 验室中进行的实验全程都在高度无接触物理防护性条件下操作，一方面防止实验人员 和其他物品携带上病毒，同时也防止病毒释放到环境中。为了无损测量生物实验废弃 液体的流量，常用到一种电磁流量计，如图甲所示。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，从容器右侧流入，左侧流出，空间存在垂直纸面向里 的匀强磁场，流量 Q 在数值上等于单位时间内通过容器横截面的液体的体积。 （1）该电磁流量计能用于测量不带电液体的流速吗? （2）液体中离子受到的洛伦兹力方向如何? （3）当废液稳定流动后，你能计算出 M、N 两端的电压 U 吗?废液的流量 Q 是多少? （用图乙中的字母表示） 参考答案： 1．C 【解析】 【详解】 不管带电粒子沿什么方向进入磁场，如果粒子受到洛伦兹力，洛伦兹力总是跟速度垂直， 不做功。 故选 C。 2．D 【解析】 【详解】 ABCD．因为带电粒子在匀强磁场中的运动方向与磁场平行，所以无论磁感应强度是多大， 带电粒子所受的洛伦兹力都是零，故 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 3．B 【解析】 【详解】 根据左手定则可知，磁场的方向向里，粒子运动的方向向上，向右偏转的粒子带负电，向 左偏转的粒子带正电，不偏转的粒子不带电．故 B 正确，ACD 错误 4．C 【解析】 【详解】 洛伦兹力 F 的单位是 N；电荷量 q 的单位是 C；速率 v 的单位是 m/s；磁感应强度 B 的单位 是 T； 故选 C。 5．A 【解析】 【详解】 P 、 Q 两根导线距离 O 点的距离相等，根据安培定则，在 O 点产生的磁感应强度方向相反， 大小相等，合磁感应强度为零，所以 O 点实际磁感应强度等于 R 在 O 点产生的磁感应强度， 根据安培定则， O 点的磁感应强度方向沿 x 轴负方向 RO  3 a 2 磁感应强度的大小 B kI 2 3kI  r 3a 根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，大小为 F  evB  2 3evkI 3a 故选 A。 6．A 【解析】 【详解】 根据安培定则可知，两电流在 A 点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据对称性和平行 四边形定则可知，A 点处的合磁感应强度的方向沿着 AB 方向，同理可得在 AB 连线上各点 的合磁感应强度的方向都沿 AB 方向，与带电小球的初速度方向平行，则带电小球在光滑 水平面上不受洛伦兹力作用，小球受到的合外力为 0，小球做匀速直线运动，A 正确， BCD 错误。 故选 A。 7．CD 【解析】 【详解】 A．运动的电荷不一定受到洛伦兹力作用，若电荷的运动方向与磁场方向平行，则运动电 荷不受洛伦兹力作用，故 A 错误； BC．根据左手定则，洛伦兹力的方向与磁场方向、粒子的运动方向垂直，故 B 错误，C 正 确； D．带电粒子运动方向与磁场方向平行时，一定不受洛伦兹力的作用，故 D 正确。 故选 CD。 8．AB 【解析】 【分析】 本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆， 这也是考试内容之一． 【详解】 A 项：奥斯特发现了电流磁效应，法拉第首先提出场的概念，并用电场线来形象直观地描 述电场，故 A 正确； B 项：库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故 B 正确； C 项：地球周围存在磁场并不是牛顿发现的，故 C 错误； D 项：安培磁场对电流的作用规律，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，故 D 错误． 故应选：AB． 【点睛】 本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆， 这也是考试内容之一． 9．AD 【解析】 【详解】 A．如果带电粒子运动方向与磁场方向平行则带电粒子不受磁场力，所以带电粒子可能会 做匀速直线运动，故 A 正确； BC．磁场里对带电粒子 洛伦兹力方向不断变化，故不会做匀加速运动，故 BC 错误； D．当带电粒子运动方向与匀强磁场垂直时，带电粒子就会做匀速圆周运动，为变加速运 动，故 D 正确． 10．BC 【详解】 磁场的方向垂直纸面向外，洛伦兹力的方向水平向右，根据左手定则，粒子若带正电，则 向上运动，若带负电，向下运动，故 BC 正确，AD 错误。 故选 BC。 11．BC 【解析】 【详解】 AB．a 向左加速时，由左手定则受到的竖直向下的洛伦兹力变大，所以对 b 的压力变大， 故 A 错误，B 正确； CD．从 a、b 整体看，由于 a 受到的洛伦兹力变大，引起 b 对地面的压力变大，滑动摩擦 力变大，整体的加速度变小，再隔离 a，b 对 a 的静摩擦力 Fba 使 a 产生加速度，由 Fba＝ maa 知，a、b 间的摩擦力变小，故 C 正确