20192020學年高中物理第三章磁場5運動電荷在磁場中遇到的力練習(含分析)新人教版選修3120192020學年高中物理第三章磁場5運動電荷在磁場中遇到的力練習(含分析)新人教版選修3111/11膀PAGE11衿肆膈芅芄罿膃20192020學年高中物理第三章磁場5運動電荷在磁場中遇到的力練習(含分析)新人教版選修31

運動電荷在磁場中碰到的力

課后篇牢固提升

基礎牢固

1.在赤道平面上無風的時候,雨滴是豎直下落的。若雨滴帶負電,則它的下落方向?qū)⑵?)

分析在赤道平面上地磁場方向水平由南向北,帶負電的雨滴豎直向下運動,由左手定則可知,雨滴受

向西的洛倫茲力作用,故B項正確。

答案B

.

一束混雜粒子流從一發(fā)射源射出后,進入以下列圖的磁場,分別為1、2、3三束粒子流,則以下選項

不正確的選項是()

分析依照左手定則,帶正電的粒子向左偏,即粒子1;不偏轉(zhuǎn)說明不帶電,即粒子2;帶負電的粒子向

右偏,說明是粒子3,應選B。

答案B

3.(多項選擇)一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn),則()

此空間必然不存在磁場

此空間可能有磁場,方向與電子速度方向平行

,方向與電子速度方向垂直

,它們的方向均與電子速度方向垂直

分析由洛倫茲力公式可知:當v的方向與磁感覺強度B的方向平行時,運動電荷不受洛倫茲力作用,因此電子未發(fā)生偏轉(zhuǎn),不能夠說明此空間必然不存在磁場,只能說明此空間可能有磁場,磁場方向與電

子速度方向平行,則選項B正確,選項A、C錯誤。此空間也可能有正交的磁場和電場,它們的方向

均與電子速度方向垂直,以致電子所受合力為零,則選項D正確。

答案BD

4.(多項選擇)電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動,下面說法正確的選項是()

,所受洛倫茲力就相同

1

B.若是把+q改為-q,且速度反向、大小不變,則洛倫茲力的大小不變

C.洛倫茲力方向必然與電荷運動方向垂直,磁場方向必然與電荷運動方向垂直

D.粒子只碰到洛倫茲力的作用,不能能做勻速直線運動

答案BD

.

以下列圖,一束電子流沿管的軸線進入螺線管,忽略重力,電子在管內(nèi)的運動應該是()

A.當從a端通入電流時,電子做勻加速直線運動

B.當從b端通入電流時,電子做勻加速直線運動

C.無論從哪端通入電流,電子都做勻速直線運動

D.無論從哪端通入電流,電子都做勻速圓周運動

分析電子的速度v∥B,F洛=0,電子做勻速直線運動。

答案C

.

(多項選擇)速度選擇器以下列圖,電場強度為E的勻強電場與磁感覺強度為B的勻強磁場互相垂直。一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子(不計重力)以速度v水平向右射入,粒子恰好沿直線穿過,則以下說法正確的選項是()A.若帶電粒子帶的電荷量為2,粒子將向下偏轉(zhuǎn)+qB.若帶電粒子帶的電荷量為-2,粒子還可以沿直線穿過qC.若帶電粒子速度為2v,粒子不與極板相碰,則從右側射出時電勢能必然增加D.若帶電粒子從右側水平射入,粒子還可以沿直線穿過分析粒子恰好沿直線穿過,電場力和洛倫茲力均垂直于速度,故合力為零,粒子做勻速直線運動;根據(jù)平衡條件,有,解得????,只要粒子速度為,就能沿直線勻速經(jīng)過選擇器;若帶電粒子帶的qvB=qEv=????電荷量為2,速度不變,依舊沿直線勻速經(jīng)過選擇器,故A錯誤;若帶電粒子帶的電荷量為-2,只要??粒子速度為??,電場力與洛倫茲力依舊平衡,依舊沿直線勻速經(jīng)過選擇器,故B正確;若帶電粒子速度為2v,電場力不變,洛倫茲力變?yōu)?倍,故會偏轉(zhuǎn),戰(zhàn)勝電場力做功,電勢能增加,故C正確;若帶電粒子從右側水平射入,電場力方向不變,洛倫茲力方向反向,故粒子必然偏轉(zhuǎn),故D錯誤。

答案BC

7.關于帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動,以下說法正確的選項是()A.帶電粒子沿電場線方向射入,靜電力對帶電粒子做正功,粒子動能必然增加B.帶電粒子垂直于電場線方向射入,靜電力對帶電粒子不做功,粒子動能不變C.帶電粒子沿磁感線方向射入,洛倫茲力對帶電粒子做正功,粒子動能必然增加D.無論帶電粒子怎樣射入磁場,洛倫茲力對帶電粒子都不做功,粒子動能不變

2

分析帶電粒子在電場中碰到的靜電力F=qE,只與電場有關,與粒子的運動狀態(tài)沒關,做功的正負由

角(力與位移方向的夾角)決定。對選項A,只有粒子帶正電時才成立,A錯誤;垂直射入勻強電場的帶電粒子,無論帶電性質(zhì)怎樣,靜電力都會做正功,動能必然增加,B錯誤;帶電粒子在磁場中的受

力——洛倫茲力F洛=qvBsinθ,其大小除與運動狀態(tài)有關,還與θ角(磁場方向與速度方向之間的

夾角)有關,帶電粒子沿磁感線方向射入,不受洛倫茲力作用,粒子做勻速直線運動,粒子動能不變,C

錯誤;由于洛倫茲力方向向來與速度方向垂直,故洛倫茲力對帶電粒子向來不做功,粒子動能不變,

選項D正確。

答案D

8.

以下列圖,在豎直絕緣的水平臺上,一個帶正電的小球以水平速度v0拋出,落在地面上的A點,若加

一垂直紙面向里的勻強磁場,小球還可以落到地面上,則小球的落點()

A.仍在A點B.在A點左側

C.在A點右側D.無法確定

分析

小球在運動中任一地址的受力以下列圖,小球此時碰到了斜向上的洛倫茲力的作用,小球在豎直方向的加速度ay=????-??????cos??<g,故小球在空中做曲線運動的時間將增加,同時水平方向上加速,故落??點應在A點的右側,選項C正確。

答案C

能力提升

.

以下列圖,帶負電荷的擺球在一勻強磁場中搖動。勻強磁場的方向垂直紙面向里。擺球在、B間A搖動過程中,由A擺到最低點C時,擺線拉力大小為1,擺球加速度大小為1;由B擺到最低點C時,Fa擺線拉力大小為2,擺球加速度大小為2,則()FaA.12,12B.12,12F>Fa=aF<Fa=aC.12,12D.12,12F>Fa>aF<Fa<a

3

??2分析由于洛倫茲力不做功,因此擺球從B到達C點的速度和從A到達C點的速度大小相等。由a=??

可得a1=a2。當由A運動到C時,以擺球為研究對象,對擺球進行受力分析如圖甲所示,F1+qvB-mg=ma1。

當由B運動到C時,對擺球受力分析如圖乙所示,F2-qvB-mg=ma2。由以上兩式可得:F2>F1,故B正確。

答案B

2.(多項選擇)

在圖中虛線所示的地域存在勻強電場和勻強磁場。取坐標如圖,一帶電粒子沿x軸正方向進入此區(qū)域,在穿過此地域的過程中運動方向向來不發(fā)生偏轉(zhuǎn),不計重力的影響,電場強度E和磁感覺強度B的方向可能是()A.E和B都沿x軸方向B.E沿y軸正向,B沿z軸正向C.E沿z軸正向,B沿y軸正向D.、B都沿z軸方向E分析本題沒有說明帶電粒子的帶電性質(zhì),為便于分析,假定粒子帶正電。A選項中,磁場對粒子作用力為零,電場力與粒子運動方向在同素來線上,運動方向不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A正確;B選項中,電場力方向向上,洛倫茲力方向向下,當這兩個力平衡時,粒子運動方向能夠向來不變,B正確;C選項中,電場力、洛倫茲力都沿z軸正方向,將做曲線運動,C錯;D選項中,電場力沿z軸方向,洛倫茲力沿y軸方向,兩力不能能平衡,粒子將做曲線運動,D錯。若是粒子帶負電,仍有上述結果。答案AB3.如圖甲所示,一個質(zhì)量為、電荷量為q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動,細桿m處于勻強磁場中,不計空氣阻力,現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在今后的運動過程中的速度圖象如圖乙所示。則關于圓環(huán)所帶的電性、勻強磁場的磁感覺強度B和圓環(huán)戰(zhàn)勝摩擦力所做的功,以下正確W的是(重力加速度為g)()

4

????2????A.圓環(huán)帶負電,B=????B.圓環(huán)帶正電,B=????0033C.圓環(huán)帶負電,W=????02D.圓環(huán)帶正電,W=????0244分析因圓環(huán)最后做勻速直線運動,依照左手定則可知,圓環(huán)帶正電;由圓環(huán)在豎直方向上平衡得??????,因此2????120B=,故A錯誤,B正確;由動能定理得,圓環(huán)戰(zhàn)勝摩擦力所做的功W=????0-2????021??232,故C、D錯誤。??(0),因此W=????2280答案B

.

(多項選擇)以下列圖,空間存在向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場。已知一離子在電場力和洛

倫茲力的作用下,從靜止開始自A點沿曲線ACB運動,到達B點時速度為零。C點是運動的最低點。

忽略重力,以下說法正確的選項是()

這離子必帶正電荷

A點和B點位于同一高度

C.離子在C點時速度最大

D.離子到達B點后,將沿原曲線返回A點

分析①依照離子運動的軌跡ACB曲線分析出——離子碰到向下的電場力和向右的洛倫茲力。

②由于離子所受電場力的方向與圖示已知的電場強度的方向相同(都豎直向下),能夠判斷此離

子必帶正電荷。再依照左手定則判斷,此離子若碰到向右的洛倫茲力,則其必定帶正電荷。從這兩

方面分析得出的一致結論——離子帶正電荷,由此可知:選項A是正確的。

③由于洛倫茲力只能改變離子運動的方向而不做功,因此只有電場力對此離子做功了,離子由A

到C的過程中,電場力對此正離子做正功;由C到B的過程中,電場力對此正離子做負功,只有當正功和負功相等時,此離子的速度才能為零(即與初始的靜止狀態(tài)相同),由此可知:A點和B點應位于同一高度,因此選項B也是正確的。

④再對此正離子的運動狀態(tài)進行分析——在電場力作用下,正離子由A到C的過程是加速的;由C到B的過程是減速的,由此可知:此離子在點時速度最大,因此選項C也是正確的。C⑤最后分析離子到達B點后的受力情況和運動趨勢——離子到達B點時速度為零,并且碰到向下的電場力作用應向下做加速運動。再依照左手定則可判斷出向下運動的正離子所受的洛倫茲力的方向仍應是向右的,于是離子應向右下方回旋,而不能能向左下方回旋沿原曲線返回A點,由此可知:選項D是錯誤的。答案ABC

5.

5

磁流體發(fā)電機發(fā)電原理表示圖以下列圖,將一束等離子體(高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和負

電的微粒)射入磁場,磁場中有兩塊金屬板P、Q,這時金屬板上就匯齊聚電荷,產(chǎn)生電壓。兩金屬板的板長為L1,板間距離為L2,勻強磁場的磁感覺強度為B且平行于兩金屬板,等離子體充滿兩板間的空間。等離子體的初速度v與磁場方向垂直,當發(fā)電機牢固發(fā)電時,P板和Q板間電勢差UPQ為()A.1B.2C.??????2D.??????1vBLvBL??1??2分析等離子體進入兩金屬板間,在洛倫茲力作用下帶正電的離子向P板運動、帶負電的離子向Q板運動,平行板間形成一個向下的勻強電場,并且電場強度越來越大,當離子碰到的洛倫茲力和電場力平衡時,正負離子便做勻速直線運動經(jīng)過金屬板,發(fā)電機便牢固發(fā)電了。則有qE=qvB,又UPQ=EL2,可得UPQ=vBL2,選項B對。答案B

6.

(多項選擇)以下列圖,某空間存在正交的勻強磁場和勻強電場,電場方向水平向右,磁場方向垂直紙面向里,一帶電微粒從a點進入場區(qū)并恰好能沿ab直線向上運動,不能忽略重力,以下說法正確的選項是

()

A.微粒必然帶負電B.微粒的動能必然減少

C.微粒的電勢能必然增加D.微粒的機械能必然增加

分析微粒進入場區(qū)后沿直線ab運動,則微粒碰到的合力也許為零,也許合力方向在ab直線上(垂直于運動方向的合力仍為零)。若微粒所受合力不為零,則必然做變速運動,由于速度的變化會以致洛

倫茲力變化,則微粒在垂直于運動方向上的合力不再為零,微粒就不能夠沿直線運動,因此微粒所受合

力只能為零而做勻速直線運動;若微粒帶正電,則受力分析如圖甲所示,合力不能能為零,故微粒必然帶負電,受力分析如圖乙所示,故A正確,B錯誤;靜電力做正功,微粒電勢能減少,機械能增加,故C錯誤,D正確。

答案AD

7.以下列圖,質(zhì)量為m=1kg、電荷量為q=5×10-2C的帶正電的小滑塊,從半徑為R=0.4m的圓滑

6

1絕緣4圓弧軌道上由靜止自A端滑下。整個裝置處在方向互相垂直的勻強電場與勻強磁場中。已知

E=100V/m,方向水平向右,B=1T,方向垂直紙面向里,g取10m/s2。求:

滑塊到達C點時的速度。

在C點時滑塊所受洛倫茲力。

在C點滑塊對軌道的壓力。

分析以滑塊為研究對象,自軌道上A點滑到C點的過程中,受重力mg,方向豎直向下;靜電力qE,方向水平向右;洛倫茲力F洛=qvB,方向向來垂直于速度方向。