【紅對(duì)勾】2020-2021學(xué)年人教版高中物理選修3-1作業(yè)：3-5-運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中受到的力

課后作業(yè)45分鐘eq\o(\s\up7(限時(shí)：45分鐘總分：100分),\s\do5())一、選擇題(8×5′，共40分)1．如圖8所示，一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中，板面垂直于磁場(chǎng)，板內(nèi)通有如圖方向的電流，a、b是銅板左、右邊緣的兩點(diǎn)，則()圖8A．電勢(shì)φa>φbB．電勢(shì)φb>φaC．電流增大時(shí)，|φa－φb|增大D．其他條件不變，將銅板改為NaCl水溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍舊一樣解析：電流向上，則自由電子向下運(yùn)動(dòng)，由左手定則可推斷出電子向a側(cè)積聚，φb>φa，B正確；電流增大時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)速度v增大，待穩(wěn)定時(shí)eq\f(Uba,d)q＝qvB，其中d為銅板寬度，得Uba＝dvB，即|φa－φb|＝dvB，C正確；若將銅板改為NaCl水溶液，由于NaCl水溶液中定向移動(dòng)的是正、負(fù)離子，由左手定則可推斷出正、負(fù)離子均向a側(cè)積聚，結(jié)果φa＝φb，D錯(cuò)誤．答案：BC2．一個(gè)長(zhǎng)螺線管中通有大小和方向都不斷變化的電流，把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管中，若不計(jì)重力，粒子將在管中()A．做圓周運(yùn)動(dòng)B．沿軸線來(lái)回運(yùn)動(dòng)C．做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：帶電粒子平行磁場(chǎng)方向飛入并不受磁場(chǎng)力作用．答案：D圖93．在如圖9所示的空間中，存在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，同時(shí)存在沿x軸負(fù)方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一質(zhì)子(電荷量為e)在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運(yùn)動(dòng)．據(jù)此可以推斷出()A．質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于eE，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能減?。谎貁軸正方向電勢(shì)上升B．質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于eE，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能增大；沿z軸正方向電勢(shì)降低C．質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變；沿z軸正方向電勢(shì)上升D．質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變；沿z軸正方向電勢(shì)降低解析：考查帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及受力特點(diǎn)．由于質(zhì)子在電磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，故電場(chǎng)力并未對(duì)質(zhì)子做功，故電勢(shì)能不變，A、B錯(cuò)；因質(zhì)子做勻速運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力與洛倫茲力相等，由左手定則可知洛倫茲力方向沿z軸正方向，所以電場(chǎng)力方向應(yīng)沿z軸負(fù)方向，質(zhì)子帶正電，故可確定電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向，因此沿z軸正方向電勢(shì)上升，C項(xiàng)正確．答案：C4．電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是()A．速率越大，周期越大B．速率越小，周期越大C．速度方向與磁場(chǎng)方向平行D．速度方向與磁場(chǎng)方向垂直解析：本題主要考查帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的學(xué)問(wèn)．帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力是由洛倫茲力供應(yīng)的，因此由牛頓其次定律得：f＝Bqv＝eq\f(mv2,r)，又T＝eq\f(2πr,v).所以得T＝eq\f(2πm,Bq)，由此可以確定，帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與速率無(wú)關(guān)，則A、B錯(cuò)；由左手定則可確定帶電粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向與磁場(chǎng)的方向是垂直的關(guān)系，則C錯(cuò)D對(duì)．答案：D5．如圖10所示，帶正電的小球通過(guò)絕緣柄固定在A處，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里．若將勻強(qiáng)磁場(chǎng)向右水平平移，則有關(guān)洛倫茲力的分析，正確的是()圖10A．由于帶電小球靜止，所以它不受洛倫茲力B．小球會(huì)受到洛倫茲力，其方向向上C．小球會(huì)受到洛倫茲力，其方向向下D．若磁場(chǎng)沿垂直紙面方向平移，則小球不受洛倫茲力作用解析：受洛倫茲力的運(yùn)動(dòng)電荷的速度不是相對(duì)地面的，而是相對(duì)于磁場(chǎng)的．由此可知，以磁場(chǎng)為參考系來(lái)分析該小球的受力是巧解本題的關(guān)鍵．答案：CD6．下列有關(guān)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是(不計(jì)重力)()A．沿著電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，動(dòng)能肯定變化B．沿著磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，動(dòng)能肯定變化C．垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，動(dòng)能肯定變化D．垂直于磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，動(dòng)能肯定不變解析：沿著電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子，動(dòng)能肯定變化，但沿著磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于不受洛倫茲力作用，動(dòng)能肯定不變；若垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，動(dòng)能肯定變化，但垂直于磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，動(dòng)能不變，所以A、C、D對(duì)，B錯(cuò)．答案：ACD圖117．如圖11所示，一個(gè)帶正電荷的小球沿光滑水平絕緣的桌面對(duì)右運(yùn)動(dòng)，飛離桌子邊緣A，最終落到地板上．設(shè)有磁場(chǎng)時(shí)飛行時(shí)間為t1，水平射程為s1，著地速度大小為v1；若撤去磁場(chǎng)而其余條件不變時(shí)，小球飛行的時(shí)間為t2，水平射程為s2，著地速度大小為v2，則()A．s1>s2 B．t1>t2C．v1>v2 D．v1＝v2圖12解析：沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，小球飛落過(guò)程為平拋運(yùn)動(dòng)．當(dāng)空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，分析小球飛落過(guò)程中任一位置受力狀況如圖12所示．由于時(shí)刻與瞬時(shí)速度垂直的洛倫茲力對(duì)小球豎直分運(yùn)動(dòng)的影響，在同樣落差下與平拋運(yùn)動(dòng)只受重力作用相比，小球落地時(shí)間加長(zhǎng)，所以t1>t2.從洛倫茲力對(duì)水平分運(yùn)動(dòng)的影響可知，小球水平分速度將比平拋時(shí)加大，而且又有t1>t2，則必有s1>s2.由于洛倫茲力做功為零，而兩種狀況下重力對(duì)小球做功相等，所以落地速度大小相同，即v1＝v2，當(dāng)然兩種狀況下小球落地時(shí)速度的方向不同．答案：ABD8．如圖13所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面對(duì)外、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．質(zhì)量為m、帶電量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過(guò)程中，下列推斷正確的是()圖13A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無(wú)關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面對(duì)下D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上解析：帶電量為＋Q的小滑塊從斜面頂端開(kāi)頭下滑的過(guò)程中，所受的洛倫茲力的方向垂直斜面對(duì)下，因此，滑塊與斜面的壓力增大，滑塊受到的摩擦力增大，滑塊到達(dá)地面的狀態(tài)存在多種可能性，因此，其動(dòng)能與B的大小有關(guān)，B很大時(shí)，滑塊可能在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)，但不行能靜止于斜面上．答案：C二、非選擇題(9、10題各10分，11、12題各20分，共60分)9．如圖14陰極射線是從射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些微觀粒子是________．如圖14，若在如圖所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面對(duì)里的磁場(chǎng)，陰極射線將________(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)．圖14解析：電子的偏轉(zhuǎn)方向可由左手定則推斷．答案：電子向下圖1510．一種測(cè)量血管中血流速度儀器的原理如圖15所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08T，電壓表測(cè)出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為_(kāi)_______m/s.(取兩位有效數(shù)字)解析：血液中的運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，在血管壁上聚集，在血管內(nèi)形成一個(gè)電場(chǎng)，其方向與磁場(chǎng)方向垂直，運(yùn)動(dòng)電荷受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，達(dá)到了一種穩(wěn)定狀態(tài)．qeq\f(U,d)＝qvB，所以v＝eq\f(U,dB)＝eq\f(0.1×10－3V,2×10－3m×0.08T)≈0.63m/s.答案：0.63圖1611．一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋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16所示，用絕緣的方法使小球位于與懸線呈水平的位置A，然后靜止釋放，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：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＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)，得vc＝eq\r(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17甲所示．圖17由牛頓其次定律有FT1＋F洛－mg＝meq\f(v\o\al(2,c),l)，又F洛＝qvcB，所以FT1＝3mg－qBeq\r(2gl)同理可得小球其次次經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，受力狀況如圖17乙所示．得FT2＝3mg＋qBeq\r(2gl).答案：3mg－qBeq\r(2gl)3mg＋qBeq\r(2gl)12．如圖18所示，套在很長(zhǎng)的絕緣直棒上的小球，其質(zhì)量為m，帶電荷量是＋q，小球可在棒上滑動(dòng)，將此棒豎直放在相互垂直且沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度是E，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，小球與棒的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度。圖18解析：此類問(wèn)題屬于涉及加速度的力學(xué)問(wèn)題，必定得用牛頓其次定律解決，小球受力分析如圖19所示，依據(jù)牛頓其次定律列出方程有圖19mg－μFN