2021-2022高中物理3-1作業(yè)：6.2磁場對運動電荷的作用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE11-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時分層作業(yè)（二十)磁場對運動電荷的作用(時間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分,共36分)1．一個長螺線管中通有交變電流，讓一個帶電粒子沿管的軸線射入管中，不計重力，粒子將在管中()A．做圓周運動B．沿軸線來回運動C．做勻加速直線運動D．做勻速直線運動D［通有交變電流的螺線管內(nèi)部的磁場方向始終與軸線平行，帶電粒子沿著磁感線運動時不受洛倫茲力,所以應(yīng)一直保持原運動狀態(tài)不變。故選D.］2．如圖所示，將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且在同一水平面內(nèi)，則陰極射線將（)A．向外偏轉(zhuǎn) B．向里偏轉(zhuǎn)C．向上偏轉(zhuǎn) D．向下偏轉(zhuǎn)A[由右手螺旋定則可知通電螺線管在陰極射線處磁場方向豎直向下，陰極射線帶負電，結(jié)合左手定則可知其所受洛倫茲力垂直于紙面向外.］3．在地球的赤道附近，宇宙射線中的一個帶負電的粒子垂直于地面射向赤道,那么在地磁場的作用下，該粒子的偏轉(zhuǎn)方向?qū)⑹牵ǎ〢．向東 B．向西C．向南 D．向北B[地磁場在赤道處方向為由南向北，帶負電的粒子速度豎直向下,根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向向西，則粒子向西偏轉(zhuǎn)，故B對。］4．帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時,會受到洛倫茲力的作用。下列表述正確的是()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B［帶電粒子在磁場中受到的洛倫茲力始終與其運動方向垂直。故洛倫茲力不會對帶電粒子做功，即不改變帶電粒子的動能，也不改變帶電粒子的速度大小，只改變其速度方向,A、D錯誤,B正確;據(jù)F＝qvB知，洛倫茲力大小與帶電粒子的速度大小有關(guān)，C錯誤。故選B.］5．帶電油滴以水平向右的速度v0垂直進入勻強磁場,恰做勻速直線運動,如圖所示，若油滴質(zhì)量為m,磁感應(yīng)強度為B，則下述說法正確的是()A．油滴必帶正電荷,電荷量為eq\f(mg，v0B)B．油滴必帶正電荷,荷質(zhì)比eq\f(q，m)＝eq\f(g，v0B)C．油滴必帶負電荷,電荷量為eq\f（mg,v0B)D．油滴帶什么電荷都可以,只要滿足q＝eq\f（mg,v0B）C［由于帶電的油滴進入磁場中恰做勻速直線運動且受到的重力向下,則洛倫茲力方向必定向上。由左手定則可知油滴一定帶負電荷，且滿足mg－qv0B＝0.所以q＝eq\f（mg，v0B），故C正確。]6．如圖所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運動情況是（)A．沿路徑a運動 B．沿路徑b運動C．沿路徑c運動 D．沿路徑d運動B[由安培定則可知,電流在下方產(chǎn)生的磁場方向指向紙外,由左手定則可知，質(zhì)子剛進入磁場時所受洛倫茲力方向向上。則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D錯誤；由于洛倫茲力方向始終與電荷運動方向垂直，故其運動軌跡必定是曲線，則B正確，A錯誤.］二、非選擇題(14分）7．如圖所示，運動電荷電荷量為q＝2×10－8C，電性已在圖中標明，運動速度v＝4×105m/s，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B＝0.5T，則三個電荷受到的洛倫茲力的大小分別為多少?ABC[解析］對于A、B，雖電性不同，速度方向也不同，但速度方向與磁感應(yīng)強度方向都垂直,據(jù)F＝qvB得F1＝2×10－8×4×105×0。5N＝4×10－3N。對C，v沿垂直于B方向的分量為v′＝vcos30°所受洛倫茲力大小則為F2＝qv′B＝2×10－8×4×105×cos30°×0。5N≈3。5×10－3N。[答案]4×10－3N4×10－3N3。5×10－3N一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分）1．圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個頂點上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是（）A．向上 B．向下C．向左 D．向右B[根據(jù)安培定則及磁感應(yīng)強度的矢量疊加，可得O點處的磁場方向向左，再根據(jù)左手定則判斷帶電粒子受到的洛倫茲力的方向向下.]2．如圖所示，一個帶正電q的小帶電體處于一勻強磁場中,磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B,帶電體的質(zhì)量為m,為了使它對水平絕緣面恰好無壓力，應(yīng)（)A．使B增大B．使磁場以速率v＝eq\f（mg，qB)向上移動C．使磁場以速率v＝eq\f(mg，qB)向右移動D．使磁場以速率v＝eq\f(mg,qB）向左移動D［為使帶電體對水平絕緣面的壓力為零，需使帶電體受到豎直向上、大小等于其重力的洛倫茲力作用,由左手定則可以判定，為滿足這一要求帶電體需向右運動,可是答案中設(shè)計的是磁場的運動,根據(jù)運動的相對性可知，磁場應(yīng)該水平向左運動，故選D.］3．（多選)一個帶正電的小球以速度v0沿光滑的水平絕緣桌面向右運動，飛離桌面邊緣后，通過勻強磁場區(qū)域，落在地板上，磁場方向垂直于紙面向里（如圖所示），其水平射程為s1，落地速度為v1，撤去磁場后，其他條件不變,水平射程為s2，落地速度為v2,則（）A．s1＝s2 B．s1＞s2C．v1＝v2 D．v1＞v2BC[帶正電的小球運動過程中洛倫茲力不做功，據(jù)動能定理知，兩種情況下均有mgh＝eq\f(1，2）mv2－eq\f(1,2）mveq\o\al(2,0），所以v1＝v2,故C正確,D錯誤。帶電小球在空中磁場中運動時洛倫茲力的水平分力做正功，豎直分力做負功，兩者代數(shù)和為零。但水平速度要增加，落地時間增大，所以水平射程s1＞s2,B正確，A錯誤.]4．如圖所示,電視機的顯像管的結(jié)構(gòu)示意圖，熒光屏平面位于坐標平面xOy，y軸是顯像管的縱軸線，位于顯像管尾部的燈絲被電流加熱后會有電子逸出,這些電子在加速電壓的作用下以很高的速度沿y軸向＋y方向射出。構(gòu)成了顯像管的“電子槍"。如果沒有其他力作用,從電子槍發(fā)射出的高速電子將做勻速直線運動打到坐標原點O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個亮點。當在顯像管的管頸處的較小區(qū)域(圖中B部分）加沿z方向的磁場(偏轉(zhuǎn)磁場)，亮點將偏離原點O而打在x軸上的某一點，偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應(yīng)強度B。為使熒光屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線(電子束的水平掃描運動)，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律是圖中()ABCDA［據(jù)題意，如果沒有其他力的作用，電子將打到坐標原點O，為使熒光屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線，電子即要能向x軸正向偏轉(zhuǎn)，又要能向x軸負向偏轉(zhuǎn),實現(xiàn)來回掃描,必須加方向周期性改變的偏轉(zhuǎn)磁場.而且電子的偏轉(zhuǎn)距離周期性改變，由半徑公式r＝eq\f(mv，qB)分析得磁感應(yīng)強度的大小也隨時間周期性變化，故A正確。］二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．（12分）一帶電荷量大小為q，質(zhì)量為m的小球，從水平面上a點以初速度v0豎直向上射入如圖所示的水平方向的勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度為B，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。求：（1）小球帶正電還是負電?（2)小球運動到離水平面豎直高度為h的b點時的速度大小;（3）小球運動到離水平面豎直高度為h的b點時,小球所受的磁場力大小。［解析］（1)由左手定則可知小球帶正電。（2）從a到b，由動能定理得－mgh＝eq\f（1,2)mv2－eq\f(1,2）mveq\o\al（2,0）,解得v＝eq\r(v\o\al（2,0)－2gh)。(3)由洛倫茲力公式F＝Bqv，解得F＝qBeq\r（v\o\al（2,0)－2gh)。[答案]（1）正電（2）eq\r(v\o\al(2，0)－2gh）(3）qBeq\r（v\o\al（2,0)－2gh)6．(14分)如圖所示，在磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，有一足夠長的絕緣細棒OO′在豎直面內(nèi)垂直于磁場方向放置，細棒與水平面夾角為α.一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為μ，且μ＜tanα。現(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中：（1)圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時的速度為多大?（2）圓環(huán)A能夠達到的最大速度為多大？[解析］(1)由于μ＜tanα，所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑。環(huán)A沿棒運動的速度為v1時，受到重力mg、洛倫茲力qv1B、桿的彈力FN1和摩擦力f1，f1＝μFN1。根據(jù)牛頓第二定律，對圓環(huán)A沿棒的方向：mgsinα－f1＝ma，沿垂直棒的方向:FN1＋qv1B＝mgcosα，所以當f1＝0（即FN1＝0）時，a有最大值am，且am＝gsinα，此時qv1B＝mgcosα,解得v1＝eq\f（mgco