新教材2023-2024學(xué)年高中物理第1章安培力與洛倫茲力分層作業(yè)3磁吃運(yùn)動(dòng)電荷的作用力新人教版選擇性必修第二冊(cè)

第一章分層作業(yè)3磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述,正確的是()A.通電直導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功D.通電直導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行2.下列各圖中,運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()3.(多選)一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m、速度為v的帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則對(duì)它所受的洛倫茲力,下列說(shuō)法正確的是()A.它所受的洛倫茲力大小一定為qvBB.它所受的洛倫茲力大小有可能不是qvBC.它所受的洛倫茲力的方向一定和v垂直D.它所受的洛倫茲力的方向有時(shí)與v垂直,有時(shí)與v平行4.一束混合粒子流從一發(fā)射源射出后,進(jìn)入如圖所示的磁場(chǎng),分離為1、2、3三束粒子流,不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用,則下列判斷不正確的是()A.1帶正電 B.1帶負(fù)電C.2不帶電 D.3帶負(fù)電5.兩個(gè)帶電粒子以相同的速度垂直磁感線(xiàn)方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩粒子質(zhì)量之比為1∶4,電荷量之比為1∶2,則兩個(gè)帶電粒子受洛倫茲力之比為()A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶46.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為-q的圓環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙絕緣細(xì)桿上,整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中?，F(xiàn)給圓環(huán)向左的初速度v0,在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖像可能是()7.(多選)(2023江蘇阜寧中學(xué)高二月考)如圖所示,紙面內(nèi)的△OPQ為等邊三角形(OP邊水平),在O、P兩點(diǎn)放有垂直于紙面的直導(dǎo)線(xiàn)(圖中未畫(huà)出),O點(diǎn)處導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向外,P點(diǎn)處導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向里,每根導(dǎo)線(xiàn)在Q點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。若某時(shí)刻有一電子(電荷量為e)正好經(jīng)過(guò)Q點(diǎn),速度大小為v,方向垂直紙面向里,則該電子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力()A.方向水平向左B.方向水平向右C.大小為evBD.大小為3evBB級(jí)關(guān)鍵能力提升練8.如圖所示,兩段長(zhǎng)度均為l、粗細(xì)不同的銅導(dǎo)線(xiàn)a、b良好接觸,接在某一直流電路中。已知銅導(dǎo)線(xiàn)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)是一個(gè)定值,當(dāng)在這段特殊的導(dǎo)線(xiàn)a、b周?chē)右淮怪睂?dǎo)線(xiàn)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),下列關(guān)于兩部分導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力及內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng)所受洛倫茲力的說(shuō)法正確的是()A.a受到的安培力大于b受到的安培力B.a受到的安培力小于b受到的安培力C.a、b中自由電荷所受洛倫茲力的平均值大小相等D.a中自由電荷所受洛倫茲力的平均值大于b中自由電荷所受洛倫茲力的平均值9.顯像管原理的示意圖如圖所示,當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí),電子束將打在熒光屏正中的O點(diǎn),安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng),使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?若要使電子打在熒光屏上的位置由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn),下列變化的磁場(chǎng)能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是()10.一個(gè)帶正電的微粒(重力不計(jì))穿過(guò)如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域時(shí),恰能沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則欲使微粒向下偏轉(zhuǎn),應(yīng)采用的辦法是()A.增大微粒質(zhì)量B.增大微粒電荷量C.減小入射速度D.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度11.(多選)為了測(cè)量某化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì),該裝置由絕緣材料制成,長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開(kāi)口,在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在前、后兩個(gè)內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極,污水充滿(mǎn)管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí),電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積),下列說(shuō)法正確的是()A.若污水中正離子較多,則前表面比后表面電勢(shì)高B.前表面的電勢(shì)一定低于后表面的電勢(shì),與哪種離子多少無(wú)關(guān)C.污水中離子濃度越高,電壓表的示數(shù)將越大D.污水流量Q與U成正比,與a、b無(wú)關(guān)12.(2023安徽師范大學(xué)附中高二期中)用一根長(zhǎng)l=0.8m的輕繩,吊一質(zhì)量為m=1g的帶電小球,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,將小球拉到與懸點(diǎn)等高處從圖示位置由靜止釋放,小球便在垂直于磁場(chǎng)的豎直面內(nèi)擺動(dòng),當(dāng)小球第一次擺到最低點(diǎn)時(shí),輕繩的拉力恰好為零,重力加速度g取10m/s2,則小球第二次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí),輕繩對(duì)小球的拉力為多大?

分層作業(yè)3磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力1.B當(dāng)通電直導(dǎo)線(xiàn)放置的方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向平行時(shí),通電直導(dǎo)線(xiàn)不受安培力的作用,A錯(cuò)誤;安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),B正確;帶電粒子受到的洛倫茲力的方向與粒子的速度方向始終是垂直的,因此洛倫茲力不做功,C錯(cuò)誤;由左手定則可知,安培力的方向與磁場(chǎng)的方向垂直,D錯(cuò)誤。2.B根據(jù)左手定則,A中F方向應(yīng)向上,B中F方向向下,故A錯(cuò)誤,B正確。C、D中都是v∥B,則F=0,故C、D錯(cuò)誤。3.AC帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的洛倫茲力F=qvBsinθ,當(dāng)運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向垂直時(shí),它所受的洛倫茲力大小一定為qvB,故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則可知,洛倫茲力方向總是垂直磁場(chǎng)與運(yùn)動(dòng)的方向所構(gòu)成的平面,故C正確,D錯(cuò)誤。4.B根據(jù)左手定則,帶正電的粒子向左偏,即粒子1帶正電;不偏轉(zhuǎn)說(shuō)明不帶電,即粒子2不帶電;帶負(fù)電的粒子向右偏,即粒子3帶負(fù)電,故選B。5.C帶電粒子的速度方向與磁感線(xiàn)方向垂直時(shí),洛倫茲力F=qvB,與電荷量成正比,與質(zhì)量無(wú)關(guān),C項(xiàng)正確。6.C由左手定則可知圓環(huán)所受洛倫茲力F洛=qvB,方向豎直向下;圓環(huán)所受重力G=mg,方向豎直向下;細(xì)桿對(duì)圓環(huán)的支持力FN豎直向上;圓環(huán)所受滑動(dòng)摩擦力Ff=μFN,方向水平向右;所以圓環(huán)做減速運(yùn)動(dòng),隨速度v的減小,F洛減小,則FN逐漸減小,故滑動(dòng)摩擦力Ff逐漸減小,圓環(huán)的加速度a=Ffm逐漸減小,即圓環(huán)做加速度逐漸減小的變減速運(yùn)動(dòng),直至速度減為零,故選7.ACO點(diǎn)處導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向外,P點(diǎn)處導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向垂直紙面向里,根據(jù)安培定則畫(huà)出兩導(dǎo)線(xiàn)在Q點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示,由幾何知識(shí)得兩磁感應(yīng)強(qiáng)度方向夾角為120°,則合磁感應(yīng)強(qiáng)度B'=B,電子所受洛倫茲力大小為F=evB,根據(jù)左手定則,電子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力的方向水平向左,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。8.D由題意可知,a、b兩段導(dǎo)線(xiàn)串聯(lián),則電流相等,根據(jù)F=BIl可知,兩部分導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小相等,故A、B錯(cuò)誤;因銅導(dǎo)線(xiàn)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)是一個(gè)定值,且相同長(zhǎng)度下,a的橫截面積小于b,所以a中的自由電荷比b中的少,由于導(dǎo)體受到的安培力是所有自由電荷受到的洛倫茲力的集中體現(xiàn),所以a中自由電荷所受洛倫茲力的平均值大于b中自由電荷所受洛倫茲力的平均值,故C錯(cuò)誤,D正確。9.A解析電子偏轉(zhuǎn)到a點(diǎn)時(shí),根據(jù)左手定則可知,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,對(duì)應(yīng)的B-t圖線(xiàn)在t軸下方;電子偏轉(zhuǎn)到b點(diǎn)時(shí),根據(jù)左手定則可知,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,對(duì)應(yīng)的B-t圖線(xiàn)在t軸上方,A正確。10.C微粒在穿過(guò)這個(gè)區(qū)域時(shí)受豎直向下的靜電力Eq和豎直向上的洛倫茲力qvB,且此時(shí)Eq=qvB。若要使電荷向下偏轉(zhuǎn),需使Eq>qvB,則減小速度v、減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大電場(chǎng)強(qiáng)度E均可。11.BD由左手定則可知,正離子受洛倫茲力向后表面偏,負(fù)離子向前表面偏,前表面的電勢(shì)一定低于后表面的電勢(shì),故A錯(cuò)誤,B正確。流量Q=Vt=vbctt=vbc,其中v為離子定向移動(dòng)的速度。當(dāng)前后表面電壓一定時(shí),離子不再偏轉(zhuǎn),所受洛倫茲力和靜電力達(dá)到平衡