2023高中物理第3章磁場5運動電荷在磁場中受到的力課時作業(yè)新人教版選修3-1

PAGE運動電荷在磁場中受到的力基礎夯實一、選擇題(1～4題為單項選擇題，5、6題為多項選擇題)1．(浙江省高二學業(yè)水平測試)下面四幅圖表示了磁感應強度B、電荷速度v和洛倫茲力F三者方向之間的關系，其中正確的選項是eq\x(導學號50232666)(B)解析：根據(jù)左手定那么，A中F方向應向下，B中F方向應向上，故A錯、B對。C、D中都是v∥B，F(xiàn)＝0，故C、D都錯。2．如下圖，一束電子流沿管的軸線進入螺線管，忽略重力，電子在管內的運動應該是eq\x(導學號50232667)(C)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．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運動D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運動解析：不管通有什么方向的電流，螺線管內部磁場方向始終與軸線平行，帶電粒子沿著磁感線運動時不受洛倫茲力，所以應一直保持原運動狀態(tài)不變。3．每時每刻都有大量宇宙射線射向地球，地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向，使它們不能到達地面，這對地球上的生命有著十分重要的意義。假設有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它的偏轉方向和所受洛倫茲力的大小，以下說法中正確的選項是eq\x(導學號50232668)(D)A．向西偏轉，不變 B．向南偏轉，不變C．向北偏轉，減小 D．向東偏轉，增大解析：地球外表地磁場的方向由南向北，宇宙射線帶電，根據(jù)左手定那么可判定，射線自赤道上空豎直下落過程中所受洛倫茲力方向向東，所以向東偏轉，越靠近地球磁場越強，所受的洛倫茲力越大，選項D正確。4．(遼寧沈陽二中2022～2022學年高二上學期期末)一個帶正電荷的粒子(重力不計)，穿過圖中相互垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域時，恰能沿直線運動，那么欲使粒子向上偏轉應采用的方法是eq\x(導學號50232669)(B)A．增大磁感應強度 B．增大粒子質量C．減小粒子的入射速度 D．增大電場強度解析：開始時粒子恰能做直線運動，電場力向下，洛倫茲力向上，合力為零，故：qE＝qvB；增大磁感應強度，那么向上的洛倫茲力增大，合力向上，向上偏轉，故A正確；增加質量，那么電場力與洛倫茲力都不變，合力為0，做直線運動，故B錯誤；減小入射速度，那么洛倫茲力減小，電場力不變，合力向下，向下偏轉，故C錯誤；增大電場強度，那么電場力增大，洛倫茲力不變，合力向下，向下偏轉，故D錯誤。5．(河北正定中學2022～2022學年高二下學期期中)以下圖為顯像管原理示意圖，電子束經(jīng)電子槍加速后，進入偏轉磁場偏轉，不加磁場時，電子束打在熒光屏正中的O點。假設要使電子束打在熒光屏上位置由O逐漸向A移動，那么eq\x(導學號50232670)(CD)A．在偏轉過程中，洛倫茲力對電子束做正功B．在偏轉過程中，電子束做勻加速曲線運動C．偏轉磁場的磁感應強度應逐漸變大D．偏轉磁場的方向應垂直于紙面向外解析：在偏轉過程中，洛倫茲力不做功，A錯誤；在偏轉過程中，加速度的方向要指向圓心，即加速度方向時刻改變，故電子束做變加速曲線運動，B錯誤；電子束打在熒光屏上的OA之間，即電子受向上偏左的洛倫茲力，由左手定那么可知磁場方向垂直紙面向外，電子束打在熒光屏上的位置由中心O逐漸向A點移動，電子偏轉角度越來越大，由f＝qvB知，B逐漸變大；故CD正確。6．(石家莊一中2022～2022學年高二檢測)用細線和帶電小球做成的擺，把它放置在某勻強磁場中，如下圖，在帶電小球擺動的過程中，連續(xù)兩次經(jīng)過最低點時，相同的物理量是(不計空氣阻力)eq\x(導學號50232671)(CD)A．小球受到的洛倫茲力 B．擺線的張力C．小球的向心加速度 D．小球的動能解析：設小球帶正電，那么小球向右擺到最低點時，洛倫茲力的方向向上，小球向左擺到最低點時，洛倫茲力的方向向下，故A錯誤；設擺球所帶電量為q，擺線長為r，磁感應強度為B，在最低點時的速度為v，在擺動過程中，洛倫茲力不做功，只有重力做功，機械能守恒，所以到達最低點速度大小相等，小球的動能相等，小球的向心加速度a＝eq\f(v2,r)相等。小球向右擺到最低點時：F1＋Bqv－mg＝meq\f(v2,r)，小球向左擺到最低點時：F2－Bqv－mg＝meq\f(v2,r)，解得：F1<F2，所以擺線的張力不相等，故B錯誤，C、D正確。二、非選擇題7．質量為m，帶電量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間，如下圖，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動，求：eq\x(導學號50232672)(1)電場強度的大小，該帶電粒子帶何種電荷。(2)磁感應強度的大小。答案：(1)正電，eq\f(mg,q)(2)eq\f(\r(2)mg,qv)解析：(1)微粒做勻速直線運動，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場力qE，洛倫茲力qvB，由此可知，微粒帶正電，受力如下圖，qE＝mg，那么電場強度E＝eq\f(mg,q)(2)由于合力為零，那么qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv)。能力提升一、選擇題(1、2題為單項選擇題，3～5題為多項選擇題)1．(江蘇蘇州中學2022～2022學年高二上學期期末)一個帶正電的小球沿光滑絕緣的桌面向右運動，速度方向垂直于一個水平向里的勻強磁場，如下圖，球飛離桌面后落到地板上，設飛行時間為t1，水平射程為x1，著地速度為v1。撤去磁場，其余的條件不變，小球飛行時間為t2，水平射程為x2，著地速度為v2，那么以下論述錯誤的選項是eq\x(導學號50232673)(D)A．x1>x2 B．t1>t2C．v1和v2大小相等 D．v1和v2方向相同解析：當桌面右邊存在磁場時，由左手定那么可知，帶正電的小球在飛行過程中受到斜向右上方的洛倫茲力作用，此力在水平方向上的分量向右，豎直分量向上，因此小球水平方向上存在加速度，豎直方向上的加速度a<g，所以t1>t2，x1>x2，A、B對；又因為洛倫茲力不做功，故C對；兩次小球著地時速度方向不同，D錯。2．目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如下圖表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(沿初速度方向)為L，板間距離為d，金屬板的正對面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于離子初速度方向，負載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表的示數(shù)為I，那么板間電離氣體的電阻率為eq\x(導學號50232674)(B)A．eq\f(S,d)(eq\f(Bdv,I)－R) B．eq\f(S,d)(eq\f(BLv,I)－R)C.eq\f(S,L)(eq\f(Bdv,I)－R) D．eq\f(S,L)(eq\f(BLv,I)－R)解析：發(fā)電機穩(wěn)定工作時，離子所受電場力等于洛倫茲力eq\f(U,d)q＝qvB得：U＝Bvd，又R＋R1＝eq\f(U,I)，R1為板間電離氣體的電阻，且R1＝ρeq\f(d,S)，聯(lián)立得到電阻率ρ的表達式為ρ＝eq\f(S,d)(eq\f(Bdv,I)－R)，應選A。3．如下圖，a為帶正電的小物塊，b是一不帶電的絕緣物塊(設a、b間無電荷轉移)，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無相對滑動地向左加速運動，在加速運動階段eq\x(導學號50232675)(AD)A．a(chǎn)、b一起運動的加速度減小B．a(chǎn)、b一起運動的加速度增大C．a(chǎn)、b物塊間的摩擦力不變D．a(chǎn)、b物塊間的摩擦力減小解析：(1)以a為研究對象，分析a的受力情況a向左加速→受洛倫茲力方向向下→對b的壓力增大(2)以a、b整體為研究對象，分析整體受的合外力b對地面壓力增大→b受的摩擦力增大→整體合外力減小→加速度減小(3)再分析a，b對a的摩擦力是a的合外力a的加速度減小→a的合外力減小→a、b間的摩擦力減小。應選項AD正確。4．(北京十二中2022～2022學年高二上學期期末)為了測量某化工廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如下圖的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應強度為B的勻強磁場，在前后兩個內側固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。假設用Q表示污水流量(單位時間內排出的污水體積)，以下說法中正確的選項是eq\x(導學號50232676)(BD)A．假設污水中正離子較多，那么前外表比后外表電勢高B．前外表的電勢一定低于后外表的電勢，與哪種離子多無關C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D．污水流量Q與U成正比，與a、b無關解析：根據(jù)左手定那么，正離子向后外表偏轉，負離子向前外表偏轉，所以后外表的電勢高于前外表的電勢，與離子的多少無關。故A錯誤、B正確。最終離子在電場力和洛倫茲力作用下平衡，有：qvB＝qeq\f(U,b)，解得U＝vBb，電壓表的示數(shù)與離子濃度無關，v＝eq\f(U,bB)，那么流量Q＝vbc＝eq\f(cU,B)，與U成正比，與a、b無關，故D正確，C錯誤。5．(南京外國語學校2022～2022學年高二期中)如下圖，兩虛線之間的空間內存在著正交或平行的勻強電場E和勻強磁場B，有一個帶正電的小球(電荷量為＋q，質量為m)從電磁復合場上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的電磁復合場是eq\x(導學號50232677)(CD)解析：在A圖中剛進入復合場時，帶電小球受到方向向左的電場力、向右的洛倫茲力、豎直向下的重力，在重力的作用下，小球的速度要變大，洛倫茲力也會變大，所以水平方向受力不可能總是平衡，A選項錯誤；B圖中小球要受到向下的重力、向上的電場力、向外的洛倫茲力，小球要向外偏轉，不可能沿直線通過復合場，B選項錯誤；C圖中小球受到向下的重力、向右的洛倫茲力、沿電場方向的電場力，假設三力的合力恰好為零，那么小球將沿直線勻速通過復合場，C正確；D圖中小球只受到豎直向下的重力和豎直向上的電場力，可以沿直線通過復合場，D正確。二、非選擇題6．如下圖的裝置，左半局部為速度選擇器，右半局部為勻強的偏轉電場。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進入場強大小為E的偏轉電場，最后打在照相底片D上。同位素離子的電荷量為q(q>0)，速度選擇器內部存在著相互垂直的場強大小為E0的勻強電場和磁感應強度大小為B0的勻強磁場，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響。eq\x(導學號50232678)(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大??；(2)假設打在照相底片上的離子在偏轉電場中沿速度v0方向飛行的距離為