2020-2021学年高中物理-第三章-磁场-5-运动电荷在磁场中受到的力课时作业新人教版选修3-1.doc
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2020-2021学年高中物理 第三章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力课时作业新人教版选修3-1 2020-2021学年高中物理 第三章 磁场 5 运动电荷在磁场中受到的力课时作业新人教版选修3-1 年级: 姓名: - 6 - 运动电荷在磁场中受到的力 一、单项选择题 1.下列说法正确的是( ) A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛伦兹力的作用 B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用,则该处的磁感应强度一定为零 C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度 D.洛伦兹力对带电粒子不做功 解析:运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F=qvBsinθ,所以F的大小不但与q、v、B有关系,还与v的方向与B的夹角θ有关系,当θ=0°或180°时,F=0,此时B不一定等于零,所以A、B错误;又洛伦兹力与粒子的速度始终垂直,所以洛伦兹力对带电粒子不做功,粒子的动能也就不变,但粒子速度方向改变,所以C错、D对. 答案:D 2.来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将( ) A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点,稍向东偏转 C.相对于预定地点,稍向西偏转 D.相对于预定地点,稍向北偏转 解析:地球表面地磁场方向由南向北,质子带正电,根据左手定则可判定,质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东,B正确. 答案:B 3.(2017·河北省沙河月考)如图是电子射线管示意图.接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是( ) A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向 B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向 C.加一电场,电场方向沿z轴负方向 D.加一电场,电场方向沿y轴正方向 解析:电子沿x轴正方向运动,则电流沿x轴负方向;要使电子偏向z轴负方向,则电子所受洛伦兹力或电场力应沿z轴负方向;由此可知磁场方向沿y轴正方向或电场方向沿z轴正方向,B正确. 答案:B 二、多项选择题 4.下列说法正确的是( ) A.所有电荷在电场中都要受到电场力的作用 B.所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 C.一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用 D.运动电荷在磁场中,只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时,才受到磁场力的作用 解析:电荷在电场中均受电场力,A对;运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力F=qvB,v是垂直于B的分量,当v与B平行时,不受洛伦兹力,B、C错,D对. 答案:AD 5.如图所示,一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中.现给滑环一个水平向右的瞬时速度,则滑环在杆上的运动情况可能是( ) A.始终做匀速运动 B.先做减速运动,最后静止在杆上 C.先做加速运动,最后做匀速运动 D.先做减速运动,最后做匀速运动 解析:带电滑环向右运动所受洛伦兹力的方向向上,其大小与滑环的初速度大小有关.由于滑环的初速度大小未具体给出,所以洛伦兹力与滑环的重力可能出现三种不同的关系,但不可能先做加速运动,故选A、B、D. 答案:ABD 6.如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,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,以下说法正确的是( ) A.两小球第一次到达轨道最低点时的速度vM>vN B.两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FN C.小球第一次到达M的时间大于到达N的时间 D.在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中不能 解析:小球在磁场中到达轨道最低点的过程中只有重力做功,vM=.在电场中到达轨道最低点的过程中,重力做正功,电场力做负功,根据动能定理得mgR-qER=mv,vN=,所以vM>vN;设两轨道左端最高点分别为X、Y,因为=,所以该过程所用时间tM<tN,故A正确、C错误;根据能量守恒定律知,D正确;两小球第一次到达最低点时,在M点 F′M=mg+qvMB+m,在N点F′N=mg+m,不难看出,F′M>F′N,由牛顿第三定律可知FM=F′M,FN=F′N,所以B项正确. 答案:ABD 三、非选择题 7. 质量为m,带电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求: (1)电场强度的大小,该带电粒子带何种电荷. (2)磁感应强度的大小. 解析:(1)微粒做匀速直线运动,所受合力必为零,微粒受重力mg,电场力qE,洛伦兹力qvB,受力如图所示, qE=mg,则电场强度E=. 微粒所受电场力方向与电场方向相同,所以微粒带正电. (2)由于合力为零,则qvB=mg,所以B=. 答案:(1) 正电 (2) 8. 一个质量为m=0.1 g的小滑块,带有q=5×10-4 C的电荷量,放置在倾角α=30°的光滑斜面上(绝缘),斜面置于B=0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示,小滑块由静止开始沿斜面下滑,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时要离开斜面.求:(取g=10 m/s2) (1)小滑块带何种电荷? (2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大? (3)该斜面的长度至少多长? 解析:(1)小滑块沿斜面下滑的过程中,受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F.若要小滑块离开斜面,洛伦兹力F方向应垂直斜面向上,根据左手定则可知,小滑块应带有负电荷. (2)小滑块沿斜面下滑时,垂直斜面方向的加速度为零,有qvB+FN-mgcosα=0 当FN=0时,小滑块开始脱离斜面 所以v== m/s =2 m/s≈3.46 m/s. (3)法一:下滑过程中,只有重力做功,由动能定理得: mgxsinα=mv2 斜面的长度至少应是 x== m=1.2 m. 法二:下滑过程中,小滑块做初速度为零的匀加速直线运动,对小滑块: 由牛顿第二定律得:mgsinα=ma 由运动学公式得:v2=2ax. 解得x==1.2 m. 答案:(1)带负电 (2)3.46 m/s (3)1.2 m- 配套讲稿:
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