2025年高中物理新教材版专题第十一章 微专题80　磁场对运动电荷(带电体)的作用.docx

微专题80磁场对运动电荷(带电体)的作用

1．判断洛伦兹力方向：洛伦兹力既垂直于速度方向又垂直于磁感应强度方向，即洛伦兹力要垂直于速度与磁感应强度构成的平面。2.带电粒子斜射入匀强磁场时，要将速度沿平行磁场方向和垂直磁场方向分解。平行磁场方向粒子不受力做匀速直线运动，垂直磁场方向做匀速圆周运动。3.安培力可以做功，但洛伦兹力对运动的带电粒子不做功，即洛伦兹力只改变运动粒子速度方向，不改变速度大小。

1．太阳风(含有大量高能质子与电子)射向地球时，地磁场改变了这些带电粒子的运动方向，从而使很多粒子到达不了地面，另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度为B＝3.5×10－5T，方向由南指向北，假设太阳风中的一质子以速度v＝2×105m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场，如图所示。已知质子电荷量为q＝1.6×10－19C，此时该质子受到的洛伦兹力()

A．方向向北 B．方向向南

C．方向向东 D．大小为11.2N

答案C

解析质子以速度v＝2×105m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场，地磁场方向由南指向北，根据左手定则知质子受到的洛伦兹力方向向东，当速度与磁场方向垂直时，则由F＝Bvq，代入数据，解得：F＝3.5×10－5×2×105×1.6×10－19N＝1.12×10－18N，故C正确，A、B、D错误。

2.(多选)在范围足够大的匀强磁场中，静止的钠核eq\o\al(24,11)Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一新核，新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示。以下说法正确的是()

A．新核为eq\o\al(24,12)Mg

B．发生的是α衰变

C．轨迹2是新核的轨迹

D．新核沿顺时针方向旋转

答案AC

解析根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变。根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，可知新核为eq\o\al(24,12)Mg，故A正确，B错误；由题意，静止的钠核eq\o\al(24,11)Na发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r＝eq\f(mv,qB)得知，新核的半径小于β粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故C正确；根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核沿逆时针方向旋转，故D错误。

3．(多选)(2023·安徽合肥市模拟)如图甲所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电圆环，可在水平的、足够长的绝缘粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。现给圆环水平向左的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的v－t图像如图乙所示，重力加速度大小为g，下列说法正确的是()

A．初速度v0满足v0＞eq\f(mg,qB)

B．初速度v0满足v0＜eq\f(mg,qB)

C．圆环克服摩擦力做的功为eq\f(1,2)mv02

D．圆环克服摩擦力做的功为eq\f(1,2)mv02－eq\f(m3g2,2q2B2)

答案AD

解析由题图乙分析可知，圆环先减速运动，当qv0B＝mg时，做匀速直线运动，故可知初始时洛伦兹力大于重力，即qv0B＞mg，得v0＞eq\f(mg,qB)，故A正确，B错误。根据牛顿第二定律Ff＝ma，联立可得：a＝eq\f(μ?qvB－mg?,m)；由于速度越来越小，则洛伦兹力越来越小，当洛伦兹力等于重力时，竖直方向上FN＝0，则滑动摩擦力Ff＝0，圆环开始匀速运动，此时由mg＝qv′B，得v′＝eq\f(mg,qB)，设此过程中圆环克服摩擦力做的功为Wf，根据动能定理－Wf＝eq\f(1,2)mv′2－eq\f(1,2)mv02，联立解得Wf＝eq\f(1,2)mv02－eq\f(m3g2,2q2B2)，故C错误，D正确。

4．(多选)如图所示，两个倾角分别为30°和60°的绝缘光滑斜面固定于水平地面上，都处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中。两个质量均为m、带电荷量均为＋q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，在此过程中()

A．甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大

B．甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短

C．两滑块在斜面上运动的过程中，重力的平均功率相等

D．甲滑块在斜面上运动的位移与乙滑块在斜面上运动的位移大小相同

答案AC

解析滑块沿斜面运动时，