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2019-2020学年高中物理 第3章 第5节 运动电荷在磁场中受到的力课后强化演练 新人教版选修3-1.doc


2019-2020 学年高中物理 第 3 章 第 5 节 运动电荷在磁场中受到的 力课后强化演练 新人教版选修 3-1
一、选择题 1.关于电荷在磁场中受力,下列说法中正确的是( )

A.静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用,运动电荷一定受洛伦兹力的作用 B.洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行 C.洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直 D.带电粒子运动方向与磁场平行时,一定不受洛伦兹力的作用 解析:本题考查判断洛伦兹力产生的条件,磁场对静止的电荷无相互作用力,对运动的 电荷也不一定有作用力, 只有当电荷的运动方向与磁感应强度方向不在同一直线上时才有洛 伦兹力作用. 答案:CD 2.(2013·湖南省重点中学高二联考)从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中都含有 大量的高能带电粒子, 这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害, 但是由于地 球周围存在地磁场, 地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向, 对地球上的生命起到保 护作用,如图所示,那么( )

A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同 B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最 弱 C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,赤道附近最 强 D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转 解析:垂直射向地球表面的宇宙射线,在南北两极处,粒子运动方向与地磁场方向几乎 平行,粒子受垂直于速度方向的洛伦兹力小,阻挡作用最弱;在赤道处,粒子运动方向与地 磁场方向几乎垂直,粒子受垂直于速度方向的洛伦兹力最大,阻挡作用最强,故 C 项正确. 答案:C

3. 如图为说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图. 当线圈中通过图示方向的电流时, 一束沿中心轴线 O 自纸内射向纸外的电子流将( A.向左偏转 C.向上偏转 ) B.向右偏转 D.向下偏转

解析:由图知该线圈可等效为两个通电螺线管,由安培定则可判断,线圈下端为 N 极, 因此 O 点磁场方向向上,然后由左手定则可判断电子流向右偏,故 B 正确. 答案:B 4.长直导线 AB 附近 r 处有带正电的小球,由绝缘丝线悬挂在 M 点.当通以如图所 示的恒定电流时,下列说法正确的是( )

A.小球受磁场力作用,方向与导线 AB 垂直且指向纸里 B.小球受磁场力作用,方向与导线 AB 垂直且指向纸外 C.小球受磁场力作用,方向与导线 AB 垂直向左 D.小球不受磁场力作用 解析:磁场只对运动电荷有磁场力的作用,带电小球虽然处在磁场中,但由于小球没有 运动,所以小球不受洛伦兹力作用. 答案:D 5.(2013·南通高二检测)如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁 场和匀强电场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的.两个相同的带正电小球同时从两 轨道左端最高点由静止释放,M、N 为轨道的最低点,则( )

A.两小球到达轨道最低点的速度 vM=vN B.两小球到达轨道最低点的速度 vM>vN C.小球第一次到达 M 点的时间大于小球第一次到达 N 点的时间 D.在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中小球不能到达轨道的另一端 解析:小球在磁场中运动时洛伦兹力不做功,所以满足机械能守恒.在电场中受的电场 力向左,下滑过程中电场力做负功,所以到达最低点时速度关系为 vM>vN,同理,电场中的 小球不能到达轨道的另一端.故 A 错,B、D 对.整个过程的平均速度 v M> v N,所以时间

tM<tN,C 错.
答案:BD 6.如图所示,一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为 v,若 加一个垂直纸面向外的匀强磁场, 并保证滑块能滑至底端, 则它滑至底端时的速率 与未加磁场时相比( )

A.变大 C.不变

B.变小 D.条件不足,无法判断

解析:加上匀强磁场后,物体向下运动时受到一个垂直斜面向下的洛伦兹力,物体对斜 面的压力变大,所受摩擦力变大,克服摩擦力做功增加,由动能定理知,加上磁场后,物体 到达斜面底端时的动能变小,速度变小,B 正确. 答案:B 二、非选择题 7.摆长为 l,摆球质量为 m、电荷量为+q 的单摆从如图所示位置 A 摆下,到最低处便 在一个磁感应强度为 B 的匀强磁场中运动,摆动平面垂直磁场.若图中 α =60°,摆球从 A 起第一次到最低处时,摆线上的拉力为多少?

解析:摆球从静止摆到最低点的过程中,只有重力做功,洛伦兹力不做功, 由动能定理:

mgl(1-cosα )= mv2
解得 v= gl 在最低点对小球受力分析如图: 洛伦兹力 F=qvB 竖直向下,重力竖直向下,拉力 FT 竖直向上. 据牛顿第二定律:

1 2

v2 FT-mg-F=m l
解得 FT=2mg+qB gl 答案:2mg+qB gl 8.如图所示,某空间存在着相互正交的匀强电场 E 和匀强磁场 B,匀强电 场方向水平向右,匀强磁场方向垂直于纸面水平向里,B=1 T,E=10 3 N/C. 现有一个质量为 m=2×10
-6

kg,电荷量 q=+2×10

-6

C 的液滴以某一速度进
2

入该区域恰能做匀速直线运动,求:这个速度的大小和方向.(g 取 10 m/s )

解析:带电液滴的受力如图所示. 为保证液滴做匀速直线运动, 液滴所受洛伦兹力应与重力 mg 和电场力 qE 的合力等大反 向;再由左手定则可确定速度 v 的方向,设其与电场的夹角为 θ ,则:

qE 2×10 ×10 3 tanθ = = = 3, -6 mg 2×10 ×10

-6

所以 θ =60°.

F=qvB=

mg

cosθ

=2mg,
-6

2mg 2×2×10 ×10 故 v= = m/s -6 qB 2×10 ×1 =20 m/s. 答案:20 m/s,方向与电场方向的夹角为 60°斜向上



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