2024-2025學(xué)年高中物理第三章磁場(chǎng)5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE4-運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力一、單項(xiàng)選擇題1．下列說法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，肯定受到洛倫茲力的作用B．運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度肯定為零C．洛倫茲力既不能變更帶電粒子的動(dòng)能，也不能變更帶電粒子的速度D．洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功解析：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力F＝qvBsinθ，所以F的大小不但與q、v、B有關(guān)系，還與v的方向與B的夾角θ有關(guān)系，當(dāng)θ＝0°或180°時(shí)，F(xiàn)＝0，此時(shí)B不肯定等于零，所以A、B錯(cuò)誤；又洛倫茲力與粒子的速度始終垂直，所以洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，粒子的動(dòng)能也就不變，但粒子速度方向變更，所以C錯(cuò)、D對(duì)．答案：D2．來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球四周的空間時(shí)，將()A．豎直向下沿直線射向地面B．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向東偏轉(zhuǎn)C．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)解析：地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，質(zhì)子帶正電，依據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東，B正確．答案：B3．(2024·河北省沙河月考)如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采納的是()A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析：電子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，則電流沿x軸負(fù)方向；要使電子偏向z軸負(fù)方向，則電子所受洛倫茲力或電場(chǎng)力應(yīng)沿z軸負(fù)方向；由此可知磁場(chǎng)方向沿y軸正方向或電場(chǎng)方向沿z軸正方向，B正確．答案：B二、多項(xiàng)選擇題4．下列說法正確的是()A．全部電荷在電場(chǎng)中都要受到電場(chǎng)力的作用B．全部電荷在磁場(chǎng)中都要受到磁場(chǎng)力的作用C．一切運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中都要受到磁場(chǎng)力的作用D．運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中，只有當(dāng)垂直于磁場(chǎng)方向的速度重量不為零時(shí)，才受到磁場(chǎng)力的作用解析：電荷在電場(chǎng)中均受電場(chǎng)力，A對(duì)；運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力F＝qvB，v是垂直于B的重量，當(dāng)v與B平行時(shí)，不受洛倫茲力，B、C錯(cuò)，D對(duì)．答案：AD5．如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙絕緣桿上，整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中．現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)狀況可能是()A．始終做勻速運(yùn)動(dòng)B．先做減速運(yùn)動(dòng)，最終靜止在桿上C．先做加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)D．先做減速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)解析：帶電滑環(huán)向右運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向向上，其大小與滑環(huán)的初速度大小有關(guān)．由于滑環(huán)的初速度大小未詳細(xì)給出，所以洛倫茲力與滑環(huán)的重力可能出現(xiàn)三種不同的關(guān)系，但不行能先做加速運(yùn)動(dòng)，故選A、B、D.答案：ABD6．如圖所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的，兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，M、N為軌道的最低點(diǎn)，以下說法正確的是()A．兩小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度vM>vNB．兩小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FM>FNC．小球第一次到達(dá)M的時(shí)間大于到達(dá)N的時(shí)間D．在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場(chǎng)中不能解析：小球在磁場(chǎng)中到達(dá)軌道最低點(diǎn)的過程中只有重力做功，vM＝eq\r(2gR).在電場(chǎng)中到達(dá)軌道最低點(diǎn)的過程中，重力做正功，電場(chǎng)力做負(fù)功，依據(jù)動(dòng)能定理得mgR－qER＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，vN＝eq\r(2gR－2\f(qER,m))，所以vM>vN；設(shè)兩軌道左端最高點(diǎn)分別為X、Y，因?yàn)閑q\x\to(XM)＝eq\x\to(YN)，所以該過程所用時(shí)間tM<tN，故A正確、C錯(cuò)誤；依據(jù)能量守恒定律知，D正確；兩小球第一次到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，在M點(diǎn)F′M＝mg＋qvMB＋meq\f(v\o\al(2,M),R)，在N點(diǎn)F′N＝mg＋meq\f(v\o\al(2,N),R)，不難看出，F(xiàn)′M>F′N，由牛頓第三定律可知FM＝F′M，F(xiàn)N＝F′N，所以B項(xiàng)正確．答案：ABD三、非選擇題7.質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)同時(shí)存在的空間，如圖所示，微粒在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷．(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。馕觯?1)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場(chǎng)力qE，洛倫茲力qvB，受力如圖所示，qE＝mg，則電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(mg,q).微粒所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相同，所以微粒帶正電．(2)由于合力為零，則qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv).答案：(1)eq\f(mg,q)正電(2)eq\f(\r(2)mg,qv)8.一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1g的小滑塊，帶有q＝5×10－4C的電荷量，放置在傾角α＝30°的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，如圖所示，小滑塊由靜止起先沿斜面下滑，其斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)要離開斜面．求：(取g＝10m/s2(1)小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面的長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)？解析：(1)小滑塊沿斜面下滑的過程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F.若要小滑塊離開斜面，洛倫茲力F方向應(yīng)垂直斜面對(duì)上，依據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶有負(fù)電荷．(2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零，有qvB＋FN－mgcosα＝0當(dāng)FN＝0時(shí)，小滑塊起先脫離斜面所以v＝eq\f(mgcosα,Bq)＝eq\f(0.1×10－3×10×\f(\r(3),2),0.5×5×10－4)m/s＝2eq\r(3)m(3)法一：下滑過程中，只有重力做功，由動(dòng)能定理得：mgxsinα＝eq\f(1,2)mv2斜面的長(zhǎng)度至少應(yīng)是x＝eq\f(v2,2gsinα)＝eq\f(2\r(3)2,2×10×0