2021-2022高中物理人教版选修3-1作业：第三章第5节运动电荷在磁场中受到的力2含解析

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《运动电荷在磁场中受到的力》

1．洛伦兹力是指磁场对运动电荷的作用力．洛伦兹力的方向用左手定则判定，其内

容为：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．

洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力不改变带电粒子运动速

度的大小，只改变粒子运动的方向．洛伦兹力对带电粒子不做功．

2．若带电粒子运动方向与磁感应强度方向垂直．则 F＝Bqv.若带电粒子运动方向与

磁感应强度方向的夹角为 θ，则 F＝Bqvsin_θ

3．关于带电粒子所受洛伦兹力 F、磁感应强度 B和粒子速度 v三者方向之间的关系，

下列说法正确的是(　　)

A．F、B、v三者必定均保持垂直

B．F必定垂直于 B、v，但 B不一定垂直于 v

C．B必定垂直于 F，但 F不一定垂直于 v

D．v必定垂直于 F、B，但 F不一定垂直于 B

答案　B

4．下列说法正确的是(　　)

A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用

B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零

C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度

D．洛伦兹力对带电粒子不做功

答案　D

解析　运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力 F＝qvBsin θ，所以 F的大小不但与

q、v、B有关系，还与 v的方向与 B的夹角 θ有关系，当 θ＝0°或180°时，F＝0，此时

B不一定等于零，所以 A、B错误；又洛伦兹力与粒子的速度始终垂直，所以洛伦兹力对

带电粒子不做功，粒子的动能也就不变，但粒子速度方向要变，所以 C错，D对．

5．关于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的是(　　)

A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力

B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作用力

C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的

D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功

答案　BD

解析　安培力和洛伦兹力实际上都是磁场对运动电荷的作用力，但二者不是等价的，

安培力实际上是洛伦兹力的宏观表现，它可以对通电导体做功，但洛伦兹力不能对运动电

荷做功．

6．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图 1所示电流的直导

线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会(　　)

图1

A．向上偏转 B．向下偏转

C．向纸内偏转 D．向纸外偏转

答案　B

解析　由题意可知，直线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的

磁场方向为垂直纸面向里，而阴极射线电子运动方向由左向右，由左手定则知 (电子带负电，

四指要指向其运动方向的反方向)，阴极射线将向下偏转，故 B选项正确．

【概念规律练】

知识点一　洛伦兹力的方向

1．以下四个图是表示磁场磁感应强度 B、负电荷运动方向 v和磁场对负电荷洛伦兹力

F的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、F两两垂直)(　　)

答案　ABC

解析　由左手定则可知四指指向正电荷运动的方向，当负电荷在运动时，四指指向的

方向应与负电荷运动方向相反．

2．如图 2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，

求各带电粒子所受洛伦兹力的大小和方向．

图2

答案　(1)qvB，方向与 v垂直斜向上

(2)qvB，方向与 v垂直斜向上

(3)0

(4)qvB，方向垂直纸面向里

解析　(1)因v⊥B，所以 F洛＝qvB，方向与 v垂直斜向上．

(2)因v⊥B，所以 F洛＝qvB，方向与 v垂直斜向上．

(3)由于 v与B平行，所以不受洛伦兹力．

(4)v 与B的夹角为 30°，所以 F洛＝qvBsin 30°＝qvB，方向垂直纸面向里．

知识点二　洛伦兹力的特点

3．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是(　　)

A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同

B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变

C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直

D．粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变

答案　BD

4．有关洛伦兹力和安培力的描述，下列说法中正确的是(　　)

A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用

B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现

C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功

D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行

答案　B

解析　通电直导线与磁场平行时，不受安培力，选项 A错误；洛伦兹力对带电粒子不

做功，选项 C错误；安培力方向与磁场方向垂直，选项 D错误；安培力是大量运动电荷受

洛伦兹力的宏观表现，选项 B正确．

点评　本题考查了洛伦兹力和安培力的内在联系以及安培力公式 F安＝BIL 和洛伦兹力

公式 F洛＝qvB 的成立条件，即 B和I垂直以及 B和v垂直．

5．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是(　　)

A．带电粒子沿电场线方向射入，电场力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加

B．带电粒子垂直于电场线方向射入，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变

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