2024-2025學(xué)年新教材高中物理第一章安培力與洛倫茲力2磁吃運(yùn)動(dòng)電荷的作用力測(cè)評(píng)含解析新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGE7-磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力課后篇素養(yǎng)形成必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同B.假如把+q改為-q,且速度大小不變、方向相反,則洛倫茲力的大小、方向均不變C.洛倫茲力方向肯定與電荷速度方向垂直,磁場(chǎng)方向肯定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D.粒子在只受洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變解析因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān),而且與粒子速度的方向有關(guān),又由于洛倫茲力的方向恒久與粒子的速度方向垂直,速度方向不同時(shí)洛倫茲力的方向也不同,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)楦臑?q且速度反向時(shí)所形成的電流方向與原+q運(yùn)動(dòng)形成的電流方向相同,由左手定則可知洛倫茲力方向不變,再由F=qvB知大小不變,所以B選項(xiàng)正確。電荷進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可以與磁場(chǎng)方向成隨意夾角,所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直,因此洛倫茲力不做功,粒子動(dòng)能不變,但洛倫茲力可變更粒子的運(yùn)動(dòng)方向,使粒子速度的方向不斷變更,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B2.一束混合粒子流從一放射源射出后,進(jìn)入如圖所示的磁場(chǎng),分別為1、2、3三束粒子流,不考慮重力及粒子間的相互作用,則下列選項(xiàng)不正確的是()A.1帶正電 B.1帶負(fù)電C.2不帶電 D.3帶負(fù)電解析依據(jù)左手定則,帶正電的粒子向左偏,即粒子1;不偏轉(zhuǎn)說(shuō)明不帶電,即粒子2;帶負(fù)電的粒子向右偏,即粒子3,故選B。答案B3.如圖所示,一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管,忽視重力,電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)是()A.當(dāng)從a端通入電流時(shí),電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)從b端通入電流時(shí),電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.不管從哪端通入電流,電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.不管從哪端通入電流,電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析電子的速度v∥B,F洛=0,電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。答案C4.如圖所示,在豎直絕緣的水平臺(tái)上,一個(gè)帶正電的小球以水平速度v0拋出,落在地面上的A點(diǎn),若加一垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),小球仍能落到地面上,則小球的落點(diǎn)()A.仍在A點(diǎn) B.在A點(diǎn)左側(cè)C.在A點(diǎn)右側(cè) D.無(wú)法確定解析小球在運(yùn)動(dòng)中某一位置的受力如圖所示,小球此時(shí)受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=mg-qvBcosθ答案C5.如圖所示,兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向豎直向下,磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里。一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過(guò)兩極板。若不計(jì)重力,下列四個(gè)物理量中哪一個(gè)變更時(shí),粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)變更?()A.粒子速度的大小B.粒子所帶的電荷量C.電場(chǎng)強(qiáng)度D.磁感應(yīng)強(qiáng)度解析粒子以某一速度沿水平直線通過(guò)兩極板時(shí)受力平衡,有Eq=Bqv,則當(dāng)粒子所帶的電荷量變更時(shí),粒子所受的合力仍為0,運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)變更,故B項(xiàng)正確。答案B6.兩個(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩粒子質(zhì)量之比為1∶4,電荷量之比為1∶2,則兩個(gè)帶電粒子受洛倫茲力之比為()A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶4解析帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時(shí),洛倫茲力F=qvB,與電荷量成正比,與質(zhì)量無(wú)關(guān),C項(xiàng)正確。答案C7.質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球,用一長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線懸掛在方向垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,如圖所示,用絕緣的方法使小球位于懸線呈水平的位置A,然后由靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)的平面與B的方向垂直,求小球第一次和其次次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)C時(shí)懸線的拉力FT1和FT2。解析小球由A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,洛倫茲力始終與v的方向垂直,對(duì)小球不做功,只有重力做功,由動(dòng)能定理有mgl=12解得vC=2gl在C點(diǎn),由左手定則可知洛倫茲力向上,其受力狀況如圖①所示由牛頓其次定律,有FT1+F洛-mg=mv又F洛=qvCB,所以FT1=3mg-qB2同理可得小球其次次經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí),受力狀況如圖②所示,所以FT2=3mg+qB2gl答案3mg-qB2gl3mg+qB關(guān)鍵實(shí)力提升練8.如圖所示,帶負(fù)電荷的擺球在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中搖擺。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面對(duì)里。擺球在A、B間搖擺過(guò)程中,由A擺到最低點(diǎn)C時(shí),擺線拉力大小為F1,擺球加速度大小為a1;由B擺到最低點(diǎn)C時(shí),擺線拉力大小為F2,擺球加速度大小為a2,則()A.F1>F2,a1=a2B.F1<F2,a1=a2C.F1>F2,a1>a2D.F1<F2,a1<a2解析由于洛倫茲力不做功,所以擺球從B到達(dá)C點(diǎn)的速度和從A到達(dá)C點(diǎn)的速度大小相等。由a=v2r可得a1=a2。當(dāng)由A運(yùn)動(dòng)到C時(shí),以擺球?yàn)樘接憣?duì)象,對(duì)擺球進(jìn)行受力分析如圖甲所示,F1+qvB-mg=ma1。當(dāng)由B運(yùn)動(dòng)到C時(shí),對(duì)擺球受力分析如圖乙所示,F2-qvB-mg=ma2。由以上兩式可得F1<F答案B9.(多選)在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。取坐標(biāo)如圖,一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入此區(qū)域,在穿過(guò)此區(qū)域的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn),不計(jì)重力的影響,電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)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.E、B都沿z軸方向解析本題沒(méi)有說(shuō)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(xiàng)中,磁場(chǎng)對(duì)粒子作用力為零,電場(chǎng)力與粒子運(yùn)動(dòng)方向在同始終線上,運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A正確;B選項(xiàng)中,電場(chǎng)力方向向上,洛倫茲力方向向下,當(dāng)這兩個(gè)力平衡時(shí),粒子運(yùn)動(dòng)方向可以始終不變,B正確;C選項(xiàng)中,電場(chǎng)力、洛倫茲力都沿z軸正方向,將做曲線運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;D選項(xiàng)中,電場(chǎng)力沿z軸方向,洛倫茲力沿y軸方向,兩力不行能平衡,粒子將做曲線運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。假如粒子帶負(fù)電,仍有上述結(jié)果。答案AB10.如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng),細(xì)桿處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,不計(jì)空氣阻力,現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度圖像如圖乙所示。則關(guān)于圓環(huán)所帶的電性、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和圓環(huán)克服摩擦力所做的功W,以下正確的是(重力加速度為g)()A.圓環(huán)帶負(fù)電,B=mgB.圓環(huán)帶正電,B=2C.圓環(huán)帶負(fù)電,W=3D.圓環(huán)帶正電,W=3解析因圓環(huán)最終做勻速直線運(yùn)動(dòng),依據(jù)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qv0B2=mg,所以B=2mgqv答案B11.(多選)如圖所示,某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向水平向右,磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里,一帶電微粒從a點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng),不行忽視重力,下列說(shuō)法正確的是()A.微?？隙◣ж?fù)電B.微粒的動(dòng)能肯定削減C.微粒的電勢(shì)能肯定增加D.微粒的機(jī)械能肯定增加解析微粒進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后沿直線ab運(yùn)動(dòng),則微粒受到的合力或者為零,或者合力方向在ab直線上(垂直于運(yùn)動(dòng)方向的合力仍為零)。若微粒所受合力不為零,則必定做變速運(yùn)動(dòng),由于速度的變更會(huì)導(dǎo)致洛倫茲力變更,則微粒在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的合力不再為零,微粒就不能沿直線運(yùn)動(dòng),因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線運(yùn)動(dòng);若微粒帶正電,則受力分析如圖甲所示,合力不行能為零,故微?？隙◣ж?fù)電,受力分析如圖乙所示,故A正確,B錯(cuò)誤;靜電力做正功,微粒電勢(shì)能削減,機(jī)械能增加,故C錯(cuò)誤,D正確。答案AD12.如圖所示,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的光滑絕緣14圓弧軌道上由靜止自A端滑下。整個(gè)裝置處在方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。已知E=100V/m,方向水平向右,B=1T,方向垂直紙面對(duì)里,g取10m/s2(1)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度。(2)在C點(diǎn)時(shí)滑塊所受洛倫茲力。(3)在C點(diǎn)時(shí)滑塊對(duì)軌道的壓力。解析以滑塊為探討對(duì)象,自軌道上A點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過(guò)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,方向始終垂直于速度方向。(1)滑塊從A到C的過(guò)程中洛倫茲力不做功,由動(dòng)能定理得mgR-qER=1得vC=2(mg(2)依據(jù)洛倫茲力公式得F=qvCB=5×10-2×2×1N=0.1N方向豎直向下。(3)在C點(diǎn),FN-mg-qvCB=mv得FN=mg+qvCB+mvC2R=由牛頓第三定律可知,滑塊對(duì)軌道的壓力為20.1N,方向豎直向下。答案(1)2m/s,方向水平向左(2)0.1N,方向豎直向下(3)20.1N,方向豎直向下13.如圖所示,一帶電粒子以速度v從M點(diǎn)射入直線邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角為θ