【學(xué)練考】2021-2022學(xué)年高二人教版物理選修3-1練習(xí)冊(cè)：3.5-運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力-

5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力學(xué)問(wèn)點(diǎn)一洛倫茲力的大小和方向1．亥姆霍茲線圈由兩組單環(huán)線圈組成，通入電流后兩組線圈之間形成勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖L3-5-1(a)所示．玻璃泡抽成真空后充入適量氬氣，用電流加熱一段時(shí)間后，陰極會(huì)向外噴射電子，并在陽(yáng)極的吸引下形成穩(wěn)定的電子束．亥姆霍茲線圈沒(méi)有通電時(shí)，玻璃泡中消滅如圖(b)粗黑線所示的光束(實(shí)際上光束是藍(lán)綠色的)．若接通亥姆霍茲線圈電源，就會(huì)產(chǎn)生垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，則圖L3-5-2中電子束的軌跡描述正確的是(圖中只畫出了部分軌跡)圖L3-5-1圖L3-5-22．如圖L3-5-3所示，美國(guó)物理學(xué)家安德森在爭(zhēng)辯宇宙射線時(shí)，在云霧室里觀看到有一個(gè)粒子的徑跡和電子的徑跡彎曲程度相同，但彎曲方向相反，從而發(fā)覺(jué)了正電子，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．云霧室中磁場(chǎng)方向可能是()圖L3-5-3A．垂直紙面對(duì)外B．垂直紙面對(duì)里C．沿紙面對(duì)上D．沿紙面對(duì)下3．大量的帶電荷量均為＋q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．只要速度大小相同，則粒子所受的洛倫茲力就相同B．假如把＋q改為－q，且速度反向但大小不變，則粒子所受的洛倫茲力的大小、方向均不變C．只要粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它肯定受到洛倫茲力作用D．粒子受到的洛倫茲力越小，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度越小4．(多選)在圖L3-5-4虛線所圍的區(qū)域內(nèi)存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知從左方水平射入的電子穿過(guò)這一區(qū)域未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電子所受的重力可忽視不計(jì)，則這個(gè)區(qū)域內(nèi)E和B的方向可能是()圖L3-5-4A．E和B都沿水平方向，并與電子的運(yùn)動(dòng)方向相同B．E和B都沿水平方向，并與電子的運(yùn)動(dòng)方向相反C．E豎直向上，B垂直紙面對(duì)外D．E豎直向上，B垂直紙面對(duì)里學(xué)問(wèn)點(diǎn)二對(duì)磁場(chǎng)和洛倫茲力的理解5．下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)電荷和磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是()A．運(yùn)動(dòng)電荷在某點(diǎn)不受洛倫茲力作用，該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度必為零B．電荷運(yùn)動(dòng)的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電荷所受洛倫茲力的方向肯定兩兩垂直C．電子由于受到垂直于它的磁場(chǎng)作用而偏轉(zhuǎn)，這是洛倫茲力對(duì)電子做功的結(jié)果D．電荷與磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，電荷就肯定不受磁場(chǎng)的作用力6．(多選)電子射入只存在磁場(chǎng)的空間區(qū)域后(不計(jì)重力)()A．動(dòng)能不行能變化B．速度肯定變化C．可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．肯定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)7．一帶電小球M在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平且垂直紙面對(duì)里，如圖L3-5-5所示．下列說(shuō)法正確的是()圖L3-5-5A．小球肯定帶負(fù)電B．由于洛倫茲力不做功，故小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒C．由于合外力做功等于零，故小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能不變D．沿垂直紙面方向向里看，小球的繞行方向既可以是順時(shí)針?lè)较蛞部梢允悄鏁r(shí)針?lè)较驁DL3-5-68.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)可以有效地轉(zhuǎn)變這些宇宙射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有格外重要的意義．假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面對(duì)赤道射來(lái)(如圖L3-5-6所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地理北極)，在地球磁場(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)9．(多選)如圖L3-5-7所示，a為帶正電的小物塊，b為不帶電的絕緣物塊，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無(wú)相對(duì)滑動(dòng)地向左加速運(yùn)動(dòng)，在加速運(yùn)動(dòng)階段()圖L3-5-7A．a(chǎn)、b一起運(yùn)動(dòng)的加速度減小B．a(chǎn)、b一起運(yùn)動(dòng)的加速度增大C．a(chǎn)、b物塊間的摩擦力減小D．a(chǎn)、b物塊間的摩擦力增大10．如圖L3-5-8所示，有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣水平面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．為了使小球飄離水平面，勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？圖L3-5-811．如圖L3-5-9所示，質(zhì)量為m、電荷量為－q的小球可在半徑為R的固定半圓形光滑的絕緣軌道兩端點(diǎn)M、N之間來(lái)回滾動(dòng)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于軌道平面，小球在M、N處速度為零．若小球?qū)壍雷畹忘c(diǎn)的最小壓力為零，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？小球?qū)壍雷畹忘c(diǎn)的最大壓力為多大？(已知重力加速度為g)圖L3-5-9

5運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力1．D[解析]電子垂直磁感線進(jìn)入磁場(chǎng)，做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，符合的是選項(xiàng)D.2．B[解析]由左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，選項(xiàng)B正確．3．B[解析]帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的洛倫茲力不僅與其速度的大小有關(guān)，還與其速度的方向有關(guān)，當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向在一條直線上時(shí)，粒子不受洛倫茲力作用，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤；依據(jù)左手定則可推斷選項(xiàng)B正確．4．ABC[解析]當(dāng)B與電子的運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí)，電子不受洛倫茲力，但肯定會(huì)受靜電力，選項(xiàng)A、B正確；當(dāng)B與電子的運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，電子既受靜電力也受洛倫茲力，若兩者方向相反而大小相等，則有可能不偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．D[解析]運(yùn)動(dòng)電荷處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處，所受洛倫茲力為零，但當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向和磁場(chǎng)的方向在一條直線上時(shí)(同向或反向)，也不受洛倫茲力的作用；運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力垂直于磁場(chǎng)的方向和電荷的運(yùn)動(dòng)方向所打算的平面，即洛倫茲力既垂直于磁場(chǎng)方向，也垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向，但磁場(chǎng)的方向和電荷的運(yùn)動(dòng)方向不肯定垂直；由于洛倫茲力肯定垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向，所以洛倫茲力不做功；運(yùn)動(dòng)的電荷才會(huì)受洛倫茲力的作用，這里的運(yùn)動(dòng)是指電荷與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．綜上可知，選項(xiàng)D正確．6．AC[解析]洛倫茲力不做功，選項(xiàng)A正確；電子進(jìn)入磁場(chǎng)后有可能不受洛倫茲力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；假如電子只受到洛倫茲力，則其運(yùn)動(dòng)方向肯定會(huì)發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．7．C[解析]重力與靜電力平衡，小球帶正電，洛倫茲力供應(yīng)向心力，由左手定則可知，小球逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，合外力做功等于零，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能不變，靜電力做功，機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)C正確．8．A[解析]地磁場(chǎng)在粒子處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向由南向北，由左手定則可推斷粒子向東偏轉(zhuǎn)．選項(xiàng)A正確．9．AC[解析]以a、b整體為爭(zhēng)辯對(duì)象進(jìn)行受力分析，有水平恒力F、重力、地面的彈力、地面的摩擦力，隨著速度增大，洛倫茲力變大，地面的彈力變大，摩擦力變大，由牛頓其次定律可知a、b一起運(yùn)動(dòng)的加速度減??；再以a為爭(zhēng)辯對(duì)象，b對(duì)a的摩擦力即為a受到的合外力，由牛頓其次定律可知，a、b間的摩擦力減?。C上可知選項(xiàng)A、C正確．10.eq\f(mg,qB)水平向左[解析]當(dāng)磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于小球向右運(yùn)動(dòng)，帶正電的小球所受的洛倫茲力方向向上，當(dāng)其與重力平衡時(shí)，小球即將飄離水平面，設(shè)此時(shí)的速度為v，則由力的平衡有qvB＝mg，得v＝eq\f(mg,qB)，磁場(chǎng)應(yīng)水平向左平移．11.eq\f(3m\r(2gR),2qR)6mg[解析]小球從M處由靜止滑下，到最低點(diǎn)的速度為v，由動(dòng)能定理(或機(jī)械能守恒定律)有mgR＝eq\f(1,2)mv2①在最低點(diǎn)處，由向心力公式有f洛－mg＝meq\f(v2,R)②其中f