《电场力与洛伦兹力的比较》电场力与洛伦兹力的比较

1单选题

下列说法正确的是（　　）

因为电场、磁场都是物质，所以电场线、磁感线都是客观存在的

电场线越密的地方电场越强；同样，磁感线越密的地方磁场越强

电场对电荷总有电场力的作用，磁场对电荷总有洛伦兹力的作用

电荷在只有电场力的作用下总是沿电场线运动，运动电荷在只有洛伦兹力的作用下沿磁感线运动

题目答案

答案解析

分析：

电场磁场是客观存在的一种物质，而电场线、磁场线是人们为了形象的描述它们而引入的物理量，不存在；带电粒子在电场中一定受到电场力，而带电粒子在磁场中不一定受到洛伦兹力．

解答：

解：A、电场、磁场是客观存在的，但电场线、磁场线是人们为了形象的描述电场磁场引入的，不存在，故A错误．

B、电场线越密的地方电场越强；同样，磁感线越密的地方磁场越强，故B正确．

C、电场对电荷总有电场力的作用，磁场对电荷不一定有洛伦兹力的作用，故C错误．

D、电荷在只有电场力的作用下不一定沿电场线运动，运动电荷在只有洛伦兹力的作用下垂直于磁感线运动，故D错误．

故选B

点评：

本题主要考查电场磁场及电场线磁场线的知识，属于基本知识．

2单选题

关于电场和磁场的概念，以下说法正确的是（　　）

电荷在磁场中一定会受到磁场力的作用

放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置的电场强度一定不为零

一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，则该位置的磁感应强度一定为零

一小段长为L的通有电流为I的导体，在磁场中受到的安培力为F，则该磁场的磁感应强度B一定为$\frac {F}{IL}$

题目答案

答案解析

分析：

电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量，电场强弱可由试探电荷所受的力与试探点电荷带电量的比值确定，电场方向与正电荷受力方向一致与负电荷受力方向相反．

磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度．比值与磁场力及电流元均无关．

解答：

解：A、运动的电荷放入磁场中，才会受到磁场力的作用，故A错误；

B、由电场的基本性质可知，对放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置电场强度一定不为零，故B正确；

C、一小段通电导体在磁场中某位置受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度不一定为零，还受到导体与磁场夹角有关，故C错误；

D、一小段长为L的通有电流为I的导体，在磁场中受到的安培力为F，则该磁场的磁感应强度B不一定为$\frac {F}{IL}$，注意导体与磁场是否垂直放置，故D错误．

故选：B

点评：

电场强度是用比值法定义的物理量之一，电场中某点的电场强度是由电场本身决定的，与该点是否有试探电荷无关，本题是考查基础知识的好题．

磁感应强度是通过比值定义得来，例如电场强度也是这种定义，电场强度与电场力及电荷量均没有关系．再如密度也是，密度与物体的质量及体积均无关．同时电流元放入磁场中不一定有磁场力，还与放置的角度有关．

3单选题

关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是（　　）

带电粒子沿电场线方向射入时，电场力对带电粒子做正功，粒子的动能一定增加

带电粒子垂直于电场线方向射入时，电场力对带电粒子不做功，粒子的动能不变

带电粒子沿磁感线方向射入时，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子的动能一定增加

不论带电粒子如何射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子的动能不变

题目答案

答案解析

分析：

带电粒子在匀强磁场中可能做圆周运动，也可能做匀速直线运动，或匀速螺旋运动；粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功．

但带电粒子在电场中运动时一定受电场力，则电场力一定做功．

解答：

解：A、若粒子带负电，则电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，故动能减小，故A错误；

B、垂直于电场线作用下，电场力会改变物体的运动轨迹对粒子做功，故动能也会变化，故B错误；

C、带电粒子沿磁感线射入时，粒子不受洛仑兹力，故洛仑兹力不做功，动能不变，故C错误；

D、洛仑兹力永不做功，故不论带电粒子如何射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子的动能不变；故D正确；

故选：D．

点评：

电场和磁场有共同点也有不同点，在学习时要注意区分，特别是要牢记洛仑兹力永不做功．

4多选题

如图所示空间的匀强电场和匀强磁场相互垂直，电场的方向竖直向上，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒a处于静止状态，下列操作能使微粒做匀速圆周运动的是(　　)

只撤去电场

只撤去磁场

给a一个竖直向下的初速度

给a一个垂直纸面向里的初速度

题目答案

答案解析

分析：

物体做匀速圆周运动的条件是物体受到的合力大小不变，方向时刻指向圆心，带电微粒在复合场中，只有满足重力与电场力大小相等方向相反，且微粒的速度与洛伦兹力垂直时．微粒才能做匀速圆周运动，否则不能．

解答：

解：A、微粒静止时有mg=qE，若只撤去电场，微粒不可能做匀速圆周运动，A错误．

B、若只撤去磁场，则微粒始终处于平衡状态，不可能做匀速圆周运动，B错误．

C、若给a一个竖直向下的初速度，由于微粒受到的重力和电场力抵消，相当于只受洛伦兹力且与速度垂直，故做匀速圆周运动，C正确．

D、若给a一个垂直纸面向里的初速度，微粒将向里做匀速直线运动，D错误．

故选C．

点评：

遇到带电粒子在复合场中的运动物体，关键是正确受力分析，然后再根据相应规律求解即可．

5单选题

如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始，自A沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点．有以下说法：

①液滴一定带负电；

②液滴在C点时的动能最大；

③如果不计摩擦力，液滴机械能守恒；

④液滴在C点时的机械能最小．

以上说法中正确的是(　　)

①②

①②③

①②④

②③

题目答案

答案解析

分析：

带电液滴由静止开始，在电场力和重力的作用下会向下运动，在运动过程中，带电粒子会受到洛伦兹力，所以粒子会沿逆时针方向偏转，到达C点时，洛伦兹力方向向上，此时粒子具有最大速度，在之后的运动中，粒子的电势能会增加速度越来越小，到达B点时速度为零．除重力以外的力做的功等于机械能的变化量．

解答：

解：①、从图中可以看出，带电粒子由静止开始向下运动，说明重力和电场力的合力向下，洛伦兹力指向弧内，根据左手定则可知，液滴带负电．故①正确．

②、从A到C的过程中，重力正功，而电场力做负功，洛伦兹力不做功，但合力仍做正功，导致动能仍增大，从C到B的过程中，重力和电场力都做负功，洛伦兹力不做功，动能减小，所以滴在C点动能最大．故②正确．

③、液滴除重力做功外，还有电场力做功，则液滴的机械能不守恒，故③错误；

④、除重力以外的力做的功等于机械能的变化量，从A到C的过程中，电场力都做正功，洛伦兹力不做功，机械能增大，从B到C的过程中，电场力都做负功，洛伦兹力不做功，机械能减小，所以液滴在C点机械能最大．故④错误．

故选：A．

点评：

带电粒子在复合场中运动问题的分析思路

　　1．正确的受力分析

　　除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析．

　　2．正确分析物体的运动状态

　　找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程．如果出现临界状态，要分析临界条件．

　　带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况．

　　(1)当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动(如速度选择器)．

　　(2)当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．

　　(3)当带电粒子所受的合力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成．

6单选题

如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)

若撤去磁场，P可能做匀加速直线运动

若撤去电场，P一定做匀加速直线运动

若给P一初速度，P可能做匀速直线运动

若给P一初速度，P一定做匀速曲线运动

题目答案

答案解析

分析：

(1)油滴静止说明油滴此时不受洛伦兹力，重力和电场力相互抵消，若仅撤去磁场对油滴没有影响，若仅撤去电场，物体受重力有竖直向下的速度，油滴受洛伦兹力，根据受力情况即可判断运动情况；

(2)若给P一初速度，要考虑速度方向与磁场方向平行不平行，平行时不受洛伦兹力，再根据受力情况去分析运动情况即可．

解答：

解：A．油滴静止说明不受洛伦兹力，重力和电场力相互抵消，所以仅撤去磁场仍然静止，故A错误；

B．仅撤去电场，油滴受重力有竖直向下的速度，油滴受洛伦兹力，速度改变，洛伦兹力方向随速度方向的变化而变化，不可能做匀加速直线运动，故B错误；

C．若P初速度方向与磁场平行，不受洛伦兹力，重力和电场力抵消，P受力平衡，所以可以做匀速直线运动，故C正确，D错误．

故选：C．

点评：

本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，特别要注意带点粒子在磁场中受洛伦兹力的条件，难度适中．

7多选题

(多选)下列有关带电粒子运动的说法中正确的是(不计重力)（　　）

沿着电场线方向飞入匀强电场，动能、速度都变化

沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能、速度都变化

垂直于电场线方向飞入匀强电场，动能、速度都变化

垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能不变、速度变化

题目答案

ACD

答案解析

分析：

根据粒子的速度方向与受到的电场力或磁场力，由力与速度的夹角来决定是否做功，做正功还是负功，从而确定动能是否变化．

解答：

解：AC、粒子当平行电场进入时，与电场力同向时电场力做正功，动能增加；当与电场力反向时，电场力做负功，动能减小．当垂直进入电场时，电场力做正功，导致动能增加．故AC正确．

BD、当粒子平行磁场方向进入时，不受到磁场力的作用．而当垂直进入磁场时，所受到的磁场力始终垂直于速度的方向，因此磁场力不做功，则动能不变、但速度方向变化．故B错误、D正确．

故选：ACD．

点评：

本题注意力与速度的关系，掌握力做正功，还是负功，进而确定物体的动能增加与否．并理解洛伦兹力存在受到条件限制．

8单选题

关于电场力与洛伦兹力，以下说法正确的是（　　）

电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷静止在磁场中，有可能受到洛伦兹力

电场力对在其电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷一定不会做功

电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线和磁感线上

只有运动的电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力的作用

题目答案

答案解析

分析：

电荷在电场中一定受到电场力，而静止的电荷在磁场中不受到洛伦兹力，即使运动，当运动的方向与磁场平行时，也不受到洛伦兹力；

当电场力与运动速度的方向相垂直时，电场力不做功，而洛伦兹力一定与速度垂直，则洛伦兹力一定不做功；

电场力的方向在电场线切线方向，而洛伦兹力与磁场线方向相垂直；

解答：

解：A电荷处在电场中，只要该处的合电场强度不为零，就会受到电场力；而电荷静止在磁场中，一定不会受到洛伦兹力，选项A错误．

B、当电场力与电荷的速度方向相垂直时，则电场力对在其电场中的电荷不会做功，而洛伦兹力对磁场中的电荷不会做功，故B错误；

C、电场力与电场线某点切线方向平行，洛伦兹力与磁场线相互垂直，故C错误；

D、只有运动电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力作用，静止的电荷子在磁场中不会受洛伦兹力作用，故D正确；

故选：D

点评：

考查电场力、洛伦兹力与电场线及磁场线的方向关系，掌握左手定则，注意与右手定则的区别，理解洛伦兹力产生的条件．对于洛伦兹力的理解，还应注意一下几点：1．洛伦兹力方向总与运动方向垂直．2．洛伦兹力不做功．3．洛伦兹力不改变运动电荷的速率和动能，只能改变电荷的运动方向使之偏转．

9单选题

在真空环境中，原来匀速直线运动的电子进入到与它运动方向垂直的匀强磁场中，在洛伦兹力的作用下，形成圆弧运动轨迹，下面的说法中正确的是（　　）

电子所受的洛伦兹力是恒力

进入磁场后电子动能不变

进入磁场后电子的动量不变

若加一个方向与磁场方向相反的匀强电场后，就有可能使电子沿直线运动

题目答案

答案解析

分析：

洛伦兹力方向总是与粒子的速度方向垂直，对粒子不做功，不能改变粒子的动能，但可以改变动量．

解答：

解：A、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力总是与电子的速度方向垂直，方向时刻在改变，所以洛伦兹力是变力．故A错误．

B、由于洛伦兹力总是与电子的速度方向垂直，对电子不做功，不能改变电子的动能，故B正确．

C、进入磁场后电子的动量大小不变，但方向时刻在改变．所以电子的动量是变化的．故C错误．

D、若加一个方向与磁场方向相反的匀强电场后，电子所受的电场力与洛伦兹力不在一条直线上，则合力与初速度不在一条直线上，电子仍做曲线运动．故D错误．

故选B

点评：

本题要理解并掌握洛伦兹力的特点，抓住洛伦兹力方向总是与粒子的速度方向垂直，对粒子不做功是关键．

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