高二物理《運(yùn)動電荷在磁場中受到的力》練習(xí)題及答案

1、10/10高二物理?運(yùn)動電荷在磁場中受到的力?練習(xí)題及答案要對知識真正的精通就必須對知識進(jìn)行活學(xué)活用 ,下面是查字典物理網(wǎng)為大家?guī)淼倪\(yùn)動電荷在磁場中受到的力練習(xí)題及答案 ,希望大家通過這個(gè)能真正的對知識靈活運(yùn)用。1.(2009年高考廣東理基卷)帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時(shí) ,會受到洛倫茲力的作用.以下表述正確的選項(xiàng)是( )A.洛倫茲力對帶電粒子做功B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C.洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向解析：選B.洛倫茲力的方向總跟速度方向垂直 ,所以洛倫茲力永不做功 ,不會改變粒子的動能 ,因此B正確.2.來自宇宙的質(zhì)子流 ,以與地球外表垂直的方向

2、射向赤道上空的某一點(diǎn) ,那么這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí) ,將( )A.豎直向下沿直線射向地面B.相對于預(yù)定地點(diǎn) ,稍向東偏轉(zhuǎn)C.相對于預(yù)定地點(diǎn) ,稍向西偏轉(zhuǎn)D.相對于預(yù)定地點(diǎn) ,稍向北偏轉(zhuǎn)解析：選B.此題考查判斷洛倫茲力的方向 ,質(zhì)子是氫原子核 ,帶正電 ,地球外表地磁場方向由南向北.根據(jù)左手定那么可判定 ,質(zhì)子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東 ,故正確答案為B.3.圖3-5-16圖3-5-16為一“濾速器裝置的示意圖.a、b為水平放置的平行金屬板 ,一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間.為了選取具有某種特定速率的電子 ,可在a、b間加上電壓 ,并沿垂直

3、于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場 ,使所選電子仍能夠沿水平直線OO運(yùn)動 ,由O射出 ,不計(jì)重力作用.可能到達(dá)上述目的的方法是( )A.使a板電勢高于b板 ,磁場方向垂直紙面向里B.使a板電勢低于b板 ,磁場方向垂直紙面向里C.使a板電勢高于b板 ,磁場方向垂直紙面向外D.使a板電勢低于b板 ,磁場方向垂直紙面向外解析：選AD.要使電子沿直線OO運(yùn)動 ,那么電子在豎直方向所受電場力和洛倫茲力平衡 ,假設(shè)a板電勢高于b板 ,那么電子所受電場力方向豎直向上 ,其所受洛倫茲力方向必向下 ,由左手定那么可判定磁場方向垂直紙面向里 ,故A選項(xiàng)正確.同理可判斷D選項(xiàng)正確.4.圖3-5-17從地面上方A點(diǎn)處自由落下一

4、帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子 ,地面附近有如圖3-5-17所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 ,電場方向水平向右 ,磁場方向垂直紙面向里 ,這時(shí)粒子的落地速度大小為v1 ,假設(shè)電場不變 ,只將磁場的方向改為垂直紙面向外 ,粒子落地的速度大小為v2 ,那么( )A.v1v2? ?B.v1C.v1=v2? ?D.無法判定解析：選A.帶電粒子落下后 ,受重力、電場力、洛倫茲力的作用 ,洛倫茲力的方向跟運(yùn)動方向垂直 ,不做功.重力做功都一樣 ,但電場力做功有區(qū)別.假設(shè)磁場方向向里 ,粒子落下后沿電場力方向移動的距離大 ,電場力做功多 ,故v1v2.故答案A正確.5.圖3-5-18一種測量血管中血流速度儀器的原

5、理如圖3-5-18所示 ,在動脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場 ,上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表 ,設(shè)血管直徑是2.0 mm ,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08 T ,電壓表測出的電壓為0.10 mV ,那么血流速度大小為多少?(取兩位有效數(shù)字)解析：血液中的運(yùn)動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 ,其方向與磁場方向垂直 ,運(yùn)動電荷受的電場力與洛倫茲力平衡時(shí) ,到達(dá)了一種穩(wěn)定狀態(tài).qUd=qvB ,所以v=UdB=0.1010-3 V2.010-3 m0.08 T0.63 m/s.答案：0.63 m/s一、選擇題1.(2019年佛山高二檢測)以下說法中正確的選項(xiàng)是( )A.電

6、荷在磁場中一定受到洛倫茲力B.運(yùn)動電荷在磁場中一定受到洛倫茲力C.某運(yùn)動電荷在某處未受到洛倫茲力 ,該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D.洛倫茲力可以改變運(yùn)動電荷的運(yùn)動方向答案：D2.一個(gè)長螺線管中通有交變電流 ,把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管中 ,不計(jì)重力 ,粒子將在管中( )A.做圓周運(yùn)動B.沿軸線來回運(yùn)動C.做勻加速直線運(yùn)動D.做勻速直線運(yùn)動答案：D3.(2019年東臺高二檢測)如圖3-5-19所示 ,用絲線圖3-5-19吊一個(gè)質(zhì)量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強(qiáng)磁場中 ,空氣阻力不計(jì) ,當(dāng)小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動且兩次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)( )A.小球的動能相同B.絲線所受的拉力相同C.小球所受的洛

7、倫茲力相同D.小球的向心加速度相同解析：選AD.帶電小球受到洛倫茲力和繩的拉力與速度方向時(shí)刻垂直 ,對小球不做功 ,只改變速度方向 ,不改變速度大小 ,只有重力做功 ,故兩次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度大小不變 ,動能相同 ,A正確;小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動且兩次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度方向相反 ,由左手定那么可知兩次過O點(diǎn)洛倫茲力方向相反 ,繩的拉力大小也就不同 ,故B、C錯(cuò);由a=v2R可知向心加速度相同 ,D正確.4.圖3-5-20長方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中 ,有電流通過金屬塊 ,如圖3-5-20所示 ,那么下面說法正確的選項(xiàng)是( )A.金屬塊上下外表電勢相等B.金屬塊上外表電勢高于下外表電勢C.金屬

8、塊上外表電勢低于下外表電勢D.無法比擬兩外表的電勢上下解析：選C.由左手定那么知自由電子所受洛倫茲力方向向上 ,即自由電子向上偏 ,所以上外表電勢比下外表低.5.圖3-5-21(2019年長春高二檢測)在方向如圖3-5-21所示的勻強(qiáng)電場(場強(qiáng)為E)和勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)共存的場區(qū)中 ,一電子沿垂直電場線和磁感線的方向以速度v0射入場區(qū) ,設(shè)電子射出場區(qū)時(shí)的速度為v ,那么( )A.假設(shè)v0E/B ,電子沿軌跡運(yùn)動 ,射出場區(qū)時(shí) ,速度vv0B.假設(shè)v0E/B ,電子沿軌跡運(yùn)動 ,射出場區(qū)時(shí) ,速度vC.假設(shè)v0v0D.假設(shè)v0解析：選BC.不計(jì)電子的重力 ,電子受到向上的電場力qE和向

9、下的洛倫茲力qv0B ,當(dāng)v0EB ,即qv0BqE時(shí) ,電子將向下偏 ,軌跡為 ,電場力做負(fù)功 ,洛倫茲力不做功 ,射出場區(qū)時(shí) ,速度vv0 ,當(dāng)v0=EB時(shí) ,電子將沿直線水平向右飛出.故答案為B、C.6.圖3-5-22如圖3-5-22所示 ,一個(gè)帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運(yùn)動 ,飛離桌子邊緣A ,最后落到地板上.設(shè)有磁場時(shí)飛行時(shí)間為t1 ,水平射程為x1 ,著地速度大小為v1;假設(shè)撤去磁場 ,其余條件不變時(shí) ,小球飛行時(shí)間為t2 ,水平射程為x2 ,著地速度大小為v2.那么以下結(jié)論不正確的選項(xiàng)是( ) xA.x1x2? ?B.t1t2C.v1v2? ?D.v1和v2相同答案：

10、CD7.圖3-5-23如圖3-5-23所示 ,某空間勻強(qiáng)電場豎直向下 ,勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里 ,一金屬棒AB從高h(yuǎn)處自由下落 ,那么( )A.A端先著地B.B端先著地C.兩端同時(shí)著地D.以上說法均不正確解析：選B.AB棒中自由電子隨棒一起下落 ,有向下的速度 ,并受到向左的洛倫茲力 ,故自由電子往左端集中 ,因此A端帶負(fù)電 ,B端帶正電.A端受到向上靜電力 ,B端受到向下靜電力 ,B端先著地.8.圖3-5-24(2019年鄭州高二檢測)如圖3-5-24所示 ,a為帶正電的小物塊 ,b是一不帶電的絕緣物體 ,a、b疊放于粗糙的水平地面上 ,地面上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 ,現(xiàn)用水平恒力F拉b物

11、塊 ,使a、b一起無相對滑動地向左加速運(yùn)動 ,在加速運(yùn)動階段( )A.a、b一起運(yùn)動的加速度減小B.a、b一起運(yùn)動的加速度增大C.a、b物塊間的摩擦力減小D.a、b物塊間的摩擦力增大解析：選AC.(1)以a為研究對象 ,分析a的受力情況a向左加速 ,受洛倫茲力方向向下 ,對b的壓力增大(2)以a、b整體為研究對象 ,分析整體受的合外力b對地面壓力增大 ,b受的摩擦力增大 ,整體合外力減小 ,加速度減小;(3)再分析a、b對a的摩擦力是a的合外力a的加速度減小 ,a的合外力減小 ,a、b間的摩擦力減小.9.圖3-5-25如圖3-5-25所示 ,一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上 ,

12、整個(gè)裝置處于方向如下圖的勻強(qiáng)磁場B中.現(xiàn)給滑環(huán)施以一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度 ,使其由靜止開始運(yùn)動 ,那么滑環(huán)在桿上的運(yùn)動情況可能是( )A.始終做勻速運(yùn)動B.開始做減速運(yùn)動 ,最后靜止于桿上C.先做加速運(yùn)動 ,最后做勻速運(yùn)動D.先做減速運(yùn)動 ,最后做勻速運(yùn)動解析：選ABD.帶電滑環(huán)向右運(yùn)動所受洛倫茲力方向向上 ,其大小與滑環(huán)初速度大小有關(guān).由于滑環(huán)初速度的大小未具體給定 ,因而洛倫茲力與滑環(huán)重力可出現(xiàn)三種不同的關(guān)系：(1)當(dāng)洛倫茲力等于重力時(shí) ,那么滑環(huán)做勻速運(yùn)動;(2)當(dāng)洛倫茲力小于重力時(shí) ,滑環(huán)將做減速運(yùn)動 ,最后停在桿上;(3)當(dāng)洛倫茲力開始時(shí)大于重力時(shí) ,滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減

13、小 ,滑環(huán)與桿之間擠壓力將逐漸減小 ,因而滑環(huán)所受的摩擦力減小 ,當(dāng)擠壓力為零時(shí) ,摩擦力為零 ,滑環(huán)做勻速運(yùn)動.二、計(jì)算題10.如圖3-5-26所圖3-5-26示為一速度選擇器 ,也稱為濾速器的原理圖.K為電子槍 ,由槍中沿KA方向射出的電子 ,速率大小不一.當(dāng)電子通過方向互相垂直的均勻電場和磁場后 ,只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn) ,并通過小孔S.設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場的平行板間的電壓為300 V ,間距為5 cm ,垂直紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06 T ,問：(1)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里還是向外?(2)速度為多大的電子才能通過小孔S?解析：(1)由題圖可知 ,平行板產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E方

14、向向下 ,使帶負(fù)電的電子受到的電場力FE=eE方向向上.假設(shè)沒有磁場 ,電子束將向上偏轉(zhuǎn).為了使電子能夠穿過小孔S ,所加的磁場施于電子束的洛倫茲力必須是向下的.根據(jù)左手定那么分析得出 ,B的方向垂直于紙面向里.(2)電子受到的洛倫茲力為FB=evB ,它的大小與電子速率v有關(guān).只有那些速率的大小剛好使得洛倫茲力與電場力相平衡的電子 ,才可沿直線KA通過小孔S.據(jù)題意 ,能夠通過小孔的電子 ,其速率滿足下式：evB=eE ,解得：v=EB.又因?yàn)镋=Ud ,所以v=UBd ,將U=300 V ,B=0.06 T ,d=0.05 m代入上式 ,得v=105 m/s即只有速率為105 m/s的電子

15、可以通過小孔S.答案：(1)向里 (2)105 m/s11.圖3-5-27(探究創(chuàng)新)如圖3-5-27所示 ,AB為一段光滑絕緣水平軌道 ,BCD為一段光滑的圓弧軌道 ,半徑為R ,今有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的絕緣小球 ,以速度v0從A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動 ,后又沿弧BC做圓周運(yùn)動 ,到C點(diǎn)后由于v0較小 ,故難運(yùn)動到最高點(diǎn).如果當(dāng)其運(yùn)動至C點(diǎn)時(shí) ,突然在軌道區(qū)域加一勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 ,使其能運(yùn)動到最高點(diǎn) ,此時(shí)軌道彈力為零 ,且貼著軌道做勻速圓周運(yùn)動 ,求：(1)勻強(qiáng)電場的方向和強(qiáng)度;(2)磁場的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度.(3)小球到達(dá)軌道的末端點(diǎn)D后 ,將做什么運(yùn)動?解析：小球到達(dá)C點(diǎn)的速度為vC ,

16、由動能定理得：-mgR=12mvC2-12mv02 ,所以vC=v02-2gR.在C點(diǎn)同時(shí)加上勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B后 ,要求小球做勻速圓周運(yùn)動 ,對軌道的壓力為零 ,必然是淪洛茲力提供向心力 ,且有qE=mg ,故勻強(qiáng)電場的方向應(yīng)為豎直向上 ,大小E=mgq.由牛頓第二定律得：qvcB=mvC2R ,所以B=mvCqR=m v02-2gR ,B的方向應(yīng)垂直于紙面向外.小球離開D點(diǎn)后 ,由于電場力仍與重力平衡 ,故小球仍然會在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動 ,再次回到BCD軌道時(shí) ,仍與軌道沒有壓力 ,連續(xù)做勻速圓周運(yùn)動.答案：見解析12.如圖3-5-28所圖3-5-28示 ,套在很長的絕緣直棒上的帶正電的小球 ,其質(zhì)量為m ,帶電荷量為+q ,小球可在棒上滑動 ,現(xiàn)將此棒豎直放在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中 ,電場強(qiáng)度為E ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,小球與棒的動摩擦因數(shù)為 ,求小球由靜止沿棒下滑的最大加速度和最大速度(設(shè)小球電荷量不變).解析：小球下滑的開始階段受力情況如圖甲所示 ,根據(jù)牛頓第二定律