廣西專版2024-2025學年新教材高中物理第1章安培力與洛倫茲力2磁吃運動電荷的作用力課后訓練新人教版選擇性必修第二冊

2磁場對運動電荷的作用力課后·訓練提升基礎鞏固一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~6題為多選題)1.如圖所示,在長直通電螺線管中通入變更的電流i(電流的方向周期性變更),并沿著其中心軸線OO'的方向射入一個速度為v的電子,則此電子在螺線管內(nèi)部空間運動的狀況是()A.勻速直線運動 B.來回往復運動C.變速直線運動 D.曲線運動答案A解析通電螺線管內(nèi)部的磁場方向與軸線平行,故電子進入螺線管后不受洛倫茲力,應做勻速直線運動。2.如圖所示,a是豎直平面P上的一點。P前有一條形磁鐵垂直于P,且S極朝向a點,P后一電子在偏轉線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下,在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點。在電子經(jīng)過a點的瞬間,條形磁鐵的磁場對該電子的作用力的方向()A.向上 B.向下C.向左 D.向右答案A解析條形磁鐵的磁感線方向在a點為垂直P向外,粒子在條形磁鐵的磁場中向右運動,所以依據(jù)左手定則可得電子受到的洛倫茲力方向向上,選項A正確。3.初速度為v0的電子沿平行于通電長直導線的方向射出,直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示,則()A.電子將向右偏轉,速率不變B.電子將向左偏轉,速率變更C.電子將向左偏轉,速率不變D.電子將向右偏轉,速率變更答案A解析由安培定則可判定長直導線右側磁場的方向垂直紙面對里,依據(jù)左手定則可判定電子所受洛倫茲力向右,由于洛倫茲力不做功,故電子動能不變,速率不變。4.如圖所示,勻強電場的方向豎直向下,勻強磁場的方向垂直紙面對里,三個油滴a、b、c帶有等量同種電荷,其中a靜止,b向右做勻速運動,c向左做勻速運動,比較它們的重力Ga、Gb、Gc間的關系,正確的是()A.Ga最大 B.Gb最大C.Gc最大 D.Gb最小答案CD解析由于a靜止,Ga=qE,電場力方向向上,油滴帶負電;由左手定則知,b所受洛倫茲力豎直向下,Gb+qvbB=qE;c所受洛倫茲力豎直向上,Gc=qE+qvcB。由此可知Gb<Ga<Gc,故選項C、D正確。5.如圖所示,一個帶負電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上,整個裝置處于方向如圖所示的勻強磁場B中?，F(xiàn)給滑環(huán)施以一個水平向右的瞬時速度,使其由靜止起先運動,則滑環(huán)在桿上的運動狀況可能是 ()A.始終做勻速運動B.先做減速運動,最終靜止于桿上C.先做加速運動,最終做勻速運動D.先做減速運動,最終做勻速運動答案ABD解析帶電滑環(huán)向右運動時所受洛倫茲力方向向上,其大小與滑環(huán)初速度大小有關。由于滑環(huán)初速度的大小未詳細給出,因而洛倫茲力與滑環(huán)重力可出現(xiàn)三種不同的關系。(1)若起先時洛倫茲力等于重力,則滑環(huán)做勻速運動,選項A正確。(2)若起先時洛倫茲力小于重力,則滑環(huán)將做減速運動,最終停在桿上,選項B正確。(3)若起先時洛倫茲力大于重力,則滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減小,滑環(huán)與桿之間的擠壓力將漸漸減小,因而滑環(huán)所受的摩擦力減小,當擠壓力為零時,摩擦力為零,滑環(huán)做勻速運動,選項D正確。6.陰極射線管及方向坐標如圖所示。電子束從陰極射出,直線射出狹縫掠射到熒光屏上,顯示出電子束的徑跡,以下偏轉狀況推斷正確的是()A.在陰極射線管中加一個方向向上的電場,射線向上偏轉B.在陰極射線管中加一個方向向下的電場,射線向上偏轉C.在陰極射線管中加一個方向向前的磁場,射線向上偏轉D.在陰極射線管中加一個方向向后的磁場,射線向上偏轉答案BC解析在陰極射線管中加一個方向向上的電場,射線向下偏轉,選項A錯誤;在陰極射線管中加一個方向向下的電場,射線向上偏轉,選項B正確;在陰極射線管中加一個方向向前的磁場,射線向上偏轉,選項C正確;在陰極射線管中加一個方向向后的磁場,射線向下偏轉,選項D錯誤。二、非選擇題7.質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒,以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間,如圖所示,微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動,求:(1)電場強度的大小及該帶電粒子的電性;(2)磁感應強度的大小。答案(1)mgq正電(2)解析(1)微粒做勻速直線運動,故合力為零,微粒受重力mg、電場力qE、洛倫茲力qvB,由平衡條件可知,微粒帶正電,受力分析如圖所示,qE=mg,則電場強度E=mgq(2)由于合力為零,則qvB=2mg,所以B=2mg實力提升一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~6題為多選題)1.速度選擇器如圖所示,電場強度為E的勻強電場與磁感應強度為B的勻強磁場相互垂直。一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子(不計重力)以速度v水平向右射入,粒子恰好沿直線穿過,則下列說法正確的是()A.若帶電粒子帶的電荷量為+2q,粒子將向下偏轉B.若帶電粒子帶的電荷量為-2q,粒子不能沿直線穿過C.若帶電粒子速度為2v,且粒子不與極板相碰,則從右側射出時電勢能肯定增加D.若帶電粒子從右側水平射入,粒子仍能沿直線穿過答案C解析粒子恰好沿直線穿過,靜電力和洛倫茲力均垂直于速度,合力為零,粒子做勻速直線運動;依據(jù)平衡條件,有qvB=qE,解得v=EB,只要粒子速度為EB,就能沿直線勻速通過選擇器;若帶電粒子帶的電荷量為+2q,速度不變,仍舊沿直線勻速通過選擇器,選項A錯誤。若帶電粒子帶的電荷量為-2q,只要粒子速度為EB2.如圖所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并處于方向垂直紙面對外、磁感應強度為B的勻強磁場中。質(zhì)量為m、電荷量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中,下列推斷正確的是()A.滑塊受到的摩擦力不變B.滑塊到達地面時的動能與B的大小無關C.滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面對下D.B很大時,滑塊可能靜止于斜面上答案C解析依據(jù)左手定則可知,滑塊受到垂直斜面對下的洛倫茲力,選項C正確。隨著滑塊速度的變更,洛倫茲力大小變更,滑塊對斜面的壓力大小發(fā)生變更,故滑塊受到的摩擦力大小變更,選項A錯誤。B越大,滑塊受到的洛倫茲力越大,受到的摩擦力也越大,摩擦力做功越多,據(jù)動能定理,滑塊到達地面時的動能就越小,選項B錯誤。由于起先時滑塊不受洛倫茲力就能下滑,故B再大,滑塊也不行能靜止在斜面上,選項D錯誤。3.如圖所示,用絲線吊一個質(zhì)量為m的帶電絕緣小球并使之處于勻強磁場中,空氣阻力不計,若小球分別從A點和B點向最低點O運動,則兩次經(jīng)過O點時()A.小球的動能不同B.絲線所受的拉力相同C.小球所受的洛倫茲力相同D.小球的向心加速度相同答案D解析帶電小球受到的洛倫茲力及繩的拉力跟速度方向時刻垂直,對小球不做功,只變更速度方向,不變更速度大小,只有重力做功,故兩次經(jīng)過O點時速度大小不變,動能相同,選項A錯誤。小球分別從A點和B點向最低點O運動,兩次經(jīng)過O點時速度方向相反,由左手定則可知兩次經(jīng)過O點時洛倫茲力方向相反,故繩的拉力大小不同,選項B、C錯誤。由a=v24.如圖所示,勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直于紙面對外,勻強電場的電場強度為E,方向豎直向下,一帶電微粒在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動,不計空氣阻力,則()A.此微粒帶正電B.此微粒帶負電C.此微粒沿順時針方向轉動D.此微粒沿逆時針方向轉動答案BD解析由帶電微粒在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動,可知帶電微粒所受的重力和電場力二力平衡,因為電場方向向下,電場力方向向上,所以微粒帶負電,選項B正確;微粒在洛倫茲力的作用下做圓周運動,由左手定則可知微粒沿逆時針方向轉動,選項D正確。5.如圖所示,兩個半徑相同的半圓形光滑軌道分別豎直放在勻強磁場和勻強電場中,軌道兩端在同一高度上。兩個相同的帶正電小球(可視為質(zhì)點)同時分別從軌道的左端最高點由靜止釋放,M、N分別為兩軌道的最低點,則()A.兩小球到達軌道最低點的速度vM>vNB.兩小球到達軌道最低點時對軌道的壓力FC.兩小球第一次到達最低點的時間相同D.兩小球都能到達軌道的另一端答案AB解析由于小球在磁場中運動,磁場力對小球不做功,整個過程中小球的機械能守恒;而小球在電場中運動受到的電場力對小球做負功,到達最低點時的速度的大小較小,所以在電場中運動的時間也較長,選項A正確,C錯誤。小球在磁場中運動,對最低點進行受力分析可知FNM-mg-Bqvm=mvM2r,解得FNM=mvM2r+mg+Bqvm;小球在電場中運動,對最低點豎直方向上受力分析可知FNN-mg=mvN6.如圖所示,在垂直紙面對里、磁感應強度為B的勻強磁場中,質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球穿在足夠長的水平固定絕緣的直桿上處于靜止狀態(tài),小球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)對小球施加水平向右的恒力F0,在小球從靜止起先至速度最大的過程中,下列說法正確的是()A.直桿對小球的彈力方向不變B.直桿對小球的摩擦力先減小后增大C.小球運動的最大加速度為FD.小球的最大速度為F答案BC解析小球起先滑動時有F0-μ(mg-qvB)=ma,隨v增大,a增大,摩擦力Ff=μ(mg-qvB)減小,當v=mgqB時,a達到最大值F0m,此時洛倫茲力等于mg,支持力等于0;此后隨著速度增大,洛倫茲力增大,支持力反向增大,此后滑動過程中有F0-μ(qvB-mg)=ma,隨v增大,a減小,摩擦力增大,當vm=F0+μmgμqB二、非選擇題7.如圖所示的裝置,左半部為速度選擇器,右半部為勻強的偏轉電場。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器,能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子,又沿著與電場垂直的方向,馬上進入電場強度大小為E的偏轉電場,最終打在照相底片D上。已知同位素離子的電荷量為q(q>0),速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的電場強度大小為E0的勻強電場和磁感應強度大小為B0的勻強磁場,照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為l,忽視重力的影響。(1)求從狹縫S2射出的離子的速度v0的大小。(2)若打在照相底片上的離子在偏轉電場中沿速度v0方向飛行的距離為x,求x與離子質(zhì)量m之間的關系式(用E0、B0、E、q、m、l表示)。答案(1)E0B0解析(1)能沿直線從速度選擇器射出的離子所受電場力與洛倫茲力平衡,即滿意qE0=qv0B0所以v0=E0(2)離子進入勻強偏轉電場E后做類平拋運動,則有x=v0t,l=12at由牛頓其次定律得qE=ma聯(lián)立以上各式解得x=E08.如圖所示,豎直平面xOy內(nèi)存在水平向右的勻強電場,電場強度大小E=10N/C,在y≥0的區(qū)域內(nèi)還存在垂直于坐標平面對里的勻強磁場,磁感應強度大小B=0.5T,一電荷量q=+0.2C、質(zhì)量m=0.4kg的小球由長l=0.4m的細線懸掛于P點,小球可視為質(zhì)點,現(xiàn)將小球拉至水平位置A無初速度釋放,小球運動到懸點P正下方的坐標原點O時,懸線突然斷裂,此后小球又恰好能通過O點正下方的N點,g取10m/s2,求:(1)小球運動到O點時的速度大小;(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大小;(3)ON間的距離。答案(1)2m/s(2)8.2N(3)