磁场对运动电荷的作用力
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1.[2019·江苏省东台创新学校调研](多选)以下说法正确的是( )
A.电荷处于电场中一定受到静电力
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方向和速度大小
答案:AC
解析:电荷处于电场中一定受到静电力,故A项正确;运动电荷的速度方向与磁场平行时,运动电荷不受洛伦兹力,故B项错误;洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,洛伦兹力对运动电荷一定不做功,故C项正确;洛伦兹力对运动电荷一定不做功,由动能定理得,洛伦兹力不能改变运动电荷的动能,即洛伦兹力不能改变速度的大小,只能改变速度的方向,故D项错误.
2.
[2019·四川省成都九校联考]1931年,著名的英国物理学家狄拉克认为,既然电有基本电荷——电子存在,磁也应有基本磁荷——磁单极子存在,这样,电磁现象的完全对称性就可以得到保证,他从理论上用极精美的数学物理公式预言,磁单极子是可以独立存在的,其周围磁感线呈均匀辐射状分布,类似于孤立的点电荷的电场线.以某一磁单极子N为原点建立如图所示O—xyz坐标系,z为竖直方向,则一带电微粒可以在此空间做圆周运动的平面为( )
A.一定是z>0且平行于xOy的平面
B.一定是在xOy平面
C.一定是z<0且平行于xOy的平面
D.只要是过坐标原点O的任意平面均可
答案:A
解析:在z>0的区域,磁场的方向是斜向上的圆锥形状,带电微粒若能在平行于xOy的平面内做圆周运动,所受的洛伦兹力方向为垂直磁感线斜向上,重力竖直向下,合力的方向水平指向z轴,故可满足做圆周运动的条件,故选项A正确,B、C、D错误.
3.[2019·江西省红色七校联考]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,电流强度均为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r处的磁感应强度B=,其中k为常量).某时刻有一电子(质量为m、电荷量为e)正好经过原点O,速度大小为v,方向沿y轴正方向,则电子此时所受的洛伦兹力为( )
A.方向垂直纸面向里,大小为
B.方向指向x轴正方向,大小为
C.方向垂直纸面向里,大小为
D.方向指向x轴正方向,大小为
答案:A
解析:P、Q两根导线到O点的距离相等,根据安培定则,两导线在O点产生的磁场方向相反,大小相等,所以最终磁场的磁感应强度大小等于R在O点产生的磁场的磁感应强度大小,根据安培定则,磁场的方向沿x轴负方向,RO=a,磁感应强度的大小B==,根据左手定则,洛伦兹力方向垂直纸面向里,大小F=evB=,故A正确.
4.
[2019·安徽省合肥质检](多选)如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一带电粒子以某速度由圆周上A点沿与直径AB成30°角的方向垂直射入磁场,其后从C点射出磁场.已知CD为圆的直径,∠BOC=60°,E、F分别为劣弧AD和AC上的点,粒子重力不计,则下列说法正确的是( )
A.该粒子可能带正电
B.粒子从C点射出时的速度方向一定垂直于直径AB
C.若仅将粒子的入射位置由A点改为E点,则粒子仍从C点射出
D.若仅将粒子的入射位置由A点改为F点,则粒子仍从C点射出
答案:BCD
解析:粒子由A点射入,C点射出,可确定洛伦兹力方向,由左手定则可知,粒子带负电,A项错误;轨迹圆弧关于磁场圆心与轨迹圆圆心连线对称,所以粒子从C点射出时速度方向与DC夹角也是30°,垂直于直径AB,B项正确;轨迹圆半径与磁场圆半径相同,由磁聚焦原理可知,C、D项正确.