2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第二冊(cè)（粵教版）第1章 磁場(chǎng) 分層作業(yè)3 洛倫茲力

分層作業(yè)3洛倫茲力A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.下列磁感應(yīng)強(qiáng)度B、正電荷速度v和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖(其中B、F、v兩兩垂直)正確的是()2.如圖所示,在真空中有通有恒定電流I的水平導(dǎo)線,導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同,則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()A.沿路徑a運(yùn)動(dòng) B.沿路徑b運(yùn)動(dòng)C.沿路徑c運(yùn)動(dòng) D.沿路徑d運(yùn)動(dòng)3.電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖如圖所示.電流方向如右圖中箭頭所示,試判斷從線圈中心O點(diǎn)正對(duì)讀者而來(lái)的電子束將向哪邊偏轉(zhuǎn)()A.向上 B.向下 C.向左 D.向右4.如圖所示,一個(gè)帶負(fù)電的物體由靜止從絕緣粗糙斜面頂端滑到底端時(shí)的速度為v.若加上一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則物體滑到底端時(shí)()A.物體速度大于vB.物體速度小于vC.物體速度等于vD.不能確定物體速度的變化5.如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球以初速度v0水平進(jìn)入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里.當(dāng)小球在豎直方向下落的高度為h時(shí),速度大小為()A.v0B.vC.vD.v6.(2024廣東廣州階段練習(xí))每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來(lái),地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向,使它們不能到達(dá)地面.假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái),在地磁場(chǎng)的作用下,它將()A.向東偏轉(zhuǎn) B.向南偏轉(zhuǎn)C.向西偏轉(zhuǎn) D.向北偏轉(zhuǎn)B組關(guān)鍵能力提升練7.(多選)如圖所示,在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,帶電小球A與B在同一豎直直線上,其中小球B帶正電荷并被固定,小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸(不粘連)而處于靜止?fàn)顟B(tài).若將絕緣板C沿水平方向抽出后,下列說(shuō)法正確的是()A.小球A仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài)B.小球A將可能沿軌跡1運(yùn)動(dòng)C.小球A將可能沿軌跡2運(yùn)動(dòng)D.小球A將可能沿軌跡3運(yùn)動(dòng)8.如圖所示,a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng),此時(shí)它所受洛倫茲力的方向是()A.向上 B.向下C.向左 D.向右9.(多選)如圖所示,ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道,其中AB為傾斜直軌道,BC為與AB相切的圓形軌道,并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.質(zhì)量、大小相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中,甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電.現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放,都恰好通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn),則()A.經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí),三個(gè)小球的速度相等B.經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí),甲球的速度最小C.甲球的釋放位置比乙球的位置高D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變10.(多選)(2024廣東揭陽(yáng)高二期末)如圖所示,將一由絕緣材料制成的帶一定正電荷的滑塊放在裝有光電門的固定長(zhǎng)木板上,空間中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.測(cè)得帶遮光條滑塊的質(zhì)量為m,長(zhǎng)木板的傾角為θ,長(zhǎng)木板與滑塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,遮光條的寬度為d,滑塊由靜止釋放,遮光條通過(guò)兩光電門所用的時(shí)間均為t,重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是()A.到達(dá)光電門2之前,滑塊先加速后減速B.到達(dá)光電門2之前,滑塊所受的摩擦力先增大后不變C.滑塊所帶的電荷量為mgtD.滑塊所帶的電荷量為mgt11.如圖所示,在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一傾角為θ、足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外,電場(chǎng)方向豎直向上.有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球靜止在斜面頂端,這時(shí)小球?qū)π泵娴恼龎毫η『脼榱?重力加速度為g.若迅速把電場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)為豎直向下,小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)?所用時(shí)間是多少?12.如圖所示,一質(zhì)量為m=1kg、電荷量為q=5×10-2C的帶正電小滑塊,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)裝置處在方向互相垂直的勻強(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,方向垂直紙面向里,g取10m/s2.求(1)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小;(2)在C點(diǎn)時(shí)小滑塊對(duì)軌道的壓力大小.答案：1.D此題主要考查左手定則及立體圖像的辨認(rèn),利用左手定則可判斷出D正確.2.B由安培定則知,電流在導(dǎo)線下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外,由左手定則知,質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上,則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲,C、D錯(cuò)誤;由于洛倫茲力方向始終與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向垂直,故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線,B正確,A錯(cuò)誤.3.C把通電線圈等效為小磁鐵,則左右兩邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的N極均在上方,所以在O處的磁場(chǎng)方向向下,由左手定則判斷正對(duì)讀者而來(lái)的電子束將向左偏轉(zhuǎn),故選C.4.B未加磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理,有mgh-Wf=12mv2-0.加磁場(chǎng)后,多了洛倫茲力,方向垂直斜面向下,洛倫茲力不做功,但正壓力變大,摩擦力變大,根據(jù)動(dòng)能定理,有mgh-Wf'=12mv'2-0,Wf<Wf',所以v'<v,B5.B因?yàn)樾∏蜻M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力方向向上,而小球的運(yùn)動(dòng)是向下偏轉(zhuǎn)的,所以小球一定受重力作用.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中洛倫茲力不做功,只有重力做功,根據(jù)動(dòng)能定理得mgh=12mv2-12mv02,得6.A地球的磁場(chǎng)由南向北,當(dāng)帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來(lái)時(shí),根據(jù)左手定則可以判斷粒子的受力方向?yàn)橄驏|,所以粒子將向東偏轉(zhuǎn).故選A.7.AB小球A處于靜止?fàn)顟B(tài),可判斷小球A帶正電,若此時(shí)小球A所受重力與庫(kù)侖力平衡,將絕緣板C沿水平方向抽出后,小球A仍處于靜止?fàn)顟B(tài);若庫(kù)侖力大于小球A所受重力,則將絕緣板C沿水平方向抽出后,小球A向上運(yùn)動(dòng),此后小球A在庫(kù)侖力、重力、洛倫茲力的作用下將可能沿軌跡1運(yùn)動(dòng).故選A、B.8.BO點(diǎn)的磁場(chǎng)為4根長(zhǎng)直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng),根據(jù)安培定則,a在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng),方向?yàn)樗较蜃?b在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng),方向?yàn)樨Q直向上,c在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng),方向?yàn)樗较蜃?d在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng),方向豎直向下,所以合磁場(chǎng)方向水平向左.根據(jù)左手定則,帶正電粒子在合磁場(chǎng)中所受洛倫茲力方向向下,故B正確.9.CD設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,圓形軌道半徑為r,三個(gè)小球質(zhì)量均為m,它們恰好通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度分別為v甲、v乙和v丙,則mg+q甲v甲B=mv甲2r,mg-q乙v乙B=mv乙v甲>v丙>v乙,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;三個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力做功,即它們的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)D正確;甲球在圓形軌道最高點(diǎn)處的動(dòng)能最大,因?yàn)閯?shì)能相等,所以甲球的機(jī)械能最大,甲球的釋放位置最高,選項(xiàng)C正確.10.BC以滑塊為研究對(duì)象,根據(jù)左手定則可知,滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到的洛倫茲力垂直斜面向下,滑塊由靜止釋放,根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ-μ(mgcosθ+qvB)=ma,可知隨著滑塊速度的增大,滑塊的加速度減小,所以滑塊先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),由遮光條通過(guò)兩光電門所用的時(shí)間均為t,可知滑塊到達(dá)光電門前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),則滑塊所受的摩擦力先增大后不變,故A錯(cuò)誤,B正確;遮光條通過(guò)兩光電門所用的時(shí)間均為t,可知滑塊到達(dá)光電門前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),速度大小為v'=dt,根據(jù)受力平衡得mgsinθ-μ(mgcosθ+qv'B)=0,聯(lián)立解得滑塊所帶的電荷量為q=mgtsinθBdμ-mgtcos11.答案m解析電場(chǎng)反轉(zhuǎn)前,由平衡條件得mg=qE電場(chǎng)反轉(zhuǎn)后,小球先沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),到對(duì)斜面壓力減為零時(shí)開(kāi)始離開(kāi)斜面,此時(shí)有qvB=(mg+qE)cosθ設(shè)小球在斜面上滑行的距離為s由動(dòng)能定理得(mg+qE)ssinθ=12mv聯(lián)立得x=m由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得s=12所用時(shí)間為t=mqB12.答案(1)2m/s(2)20.1N解析(1)以小滑塊為研究對(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;電