人教版高中物理选修3-1第三章第5节运动电荷在磁场中受到的力 能力提升含解析.docx

1运动电荷在磁场中受到的力运动电荷在磁场中受到的力 能力提升能力提升（60 分钟分钟 100 分）分）一、一、 （不定项选择题，共（不定项选择题，共 12 小题，小题，60 分）分）1.初速为 v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则( )A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变2下列四副图关于各物理量方向间的关系中，正确的是( )3.如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场 E 和匀强磁场 B，有一个带正电的小球(电荷量为q，质量为 m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是( )4如图所示，质量为 m、带电量为q 的三个相同的带电小球 A、B、C，从同一高度以初速度 v0水平抛出，B 球处于竖直向下的匀强电场中，C 球处于垂直纸面向里的匀强磁场中，它们落地的时间分别为2tA、tB、tC，落地时的速度大小分别为 vA、vB、vC，则以下判断正确的是( )AtAtBtC BtC>tA>tBCvB>vAvC DvAtA>tB，选项 A 错，B 对；因洛伦兹力不做功，可判 vAvC<vB，选项 C 对，D错。5.答案 BC解析 粒子恰好沿直线穿过，电场力和洛伦兹力均垂直于速度，故合力为零，粒子做匀速直线运动；根据平衡条件，有：qvBqE，解得：v ，只要粒子速度为 ，就能沿直线匀速通过速度选择器，故 AEBEB错误，B 正确；若带电粒子速度为 2v，电场力不变，洛伦兹力变为原来的 2 倍，故会偏转，克服电场力做功，电势能增加，故 C 正确；若带电粒子从右侧水平射入，电场力方向不变，洛伦兹力方向反向，故粒子一定偏转，故 D 错误6.答案 A解析 油滴水平向右做匀速直线运动，其所受的洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电荷，其电荷量为 q，A 正确，C、D 错误；比荷 ，B 错误mgv0Bqmgv0B7.答案 AC解析 带电粒子匀速通过两板间，电场力和洛伦兹力相等若开关闭合，滑片 P 向上滑动，两板间电压减小，电场力减小，若粒子带负电则粒子向下偏转，A 正确若开关闭合，磁场反向，洛伦兹力也反向，粒子不能沿直线射出，B 错误开关闭合，A 板向上移动后，调节滑片 P 的位置，可使电场强度不变，粒子仍可能沿直线射出，C 正确开关断开，电容器通过滑动变阻器放电，粒子不再受电场力作用，也就不能沿直线射出，D 错误8.答案 ACD解析 根据左手定则，正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下，A 正确，B 错误最后，离子受力平衡有 qBvq，可得 UABBvd，C、D 正确UABd109.答案 A解析 电子偏转到 a 点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的 Bt 图的图线应在 t轴下方；电子偏转到 b 点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的 Bt 图的图线应在 t 轴上方，A 正确10.答案 ACD解析 给小球施加一个水平向右的初速度，小球将受到向上的洛伦兹力，还受重力、可能有向后的滑动摩擦力；若重力小于洛伦兹力，小球受到向下的弹力，则受到摩擦力，做减速运动，当洛伦兹力等于重力时，做匀速运动，故 C 正确若重力大于洛伦兹力，小球受到向上的弹力，则受到摩擦力，将做减速运动，随洛伦兹力的减小，压力变大，摩擦力变大，加速度逐渐变大，最后速度为零，故 D 正确若洛伦兹力等于小球的重力，小球将做匀速直线运动，故 A 正确故选 A、C、D.11.答案：AD解析：(1)以 a 为研究对象，分析 a 的受力情况a 向左加速受洛伦兹力方向向下对 b 的压力增大(2)以 a、b 整体为研究对象，分析整体受的合外力b 对地面压力增大b 受的摩擦力增大整体合外力减小加速度减小(3)再分析 a，b 对 a 的摩擦力是 a 的合外力a 的加速度减小a 的合外力减小a、b 间的摩擦力减小。故选项 AD 正确。12.答案 BD解析 据题意，小球运动过程中受到重力、支持力、摩擦力和垂直斜面向上的洛伦兹力，小球加速度为：agsin ，小球做加速运动，则加速度也增加，小球最终将脱离斜面，故选项mgcos qvBmA、C 错误，选项 B 正确；当小球对斜面压力为 0 时，有：mgcos qvB0，速度为：v，故选mgcos qB项 D 正确13.答案：(1)正电， (2)mgq2mgqv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，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，11qEmg，则电场强度 Emgq(2)由于合力为零，则 qvBmg，所以 B。22mgqv14.答案 (1)负电荷 (2)2 m/s (3)1.2 m3解析 (1)小滑块在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 作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力 F 应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，由平衡条件得 FFNmgcos ，当支持力 FN0 时，小滑块脱离斜面设此时小滑块速度为 vmax，则此时小滑块所受洛伦兹力 FqvmaxB，所以 vmax m/s2 m/s.mgcos qB0.1 × 103 × 10 ×325 × 104 × 0.53(3)设该斜面长度至少为 l，则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时因为下滑过程中只有重力做功，由动能定理得 mglsin mv0，所以斜面长至少为 l 122maxvmax22gsin 2 322 × 10 × 0.5m1.2 m.15.答案 (1)2 m/s，方向水平向左(2)0.1 N，方向竖直向下(3)20.1 N，方向竖直向下解析 以滑块为研究对象，自轨道上 A 点滑到 C 点的过程中，受重力 mg，方向竖直向下；电场力qE，方向水平向右；洛伦兹力 F洛qvB，方向始终垂直于速度方向；轨道的支持力 FN的方向始终指向圆心(1)滑块从 A 到 C 的过程中洛伦兹力和支持力不做功，由动能定理得 mgRqER mv12C212得 vC2 m/s，方向水平向左2mgqERm(2)根据洛伦兹力公式得：F洛qvCB5×102×2×1 N0.1 N，方向竖直向下(3)在 C 点，由牛顿第二定律得FNmgqvCBmvC2R得：FNmgqvCBm20.1 NvC2R由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为 20.1 N，方向竖直向下16.【解析】(1)由题图可知,平行板产生的电场强度 E 方向向下,电子受到的电场力方向向上,要使电子沿直线运动,电子束受到的洛伦兹力方向必须向下,根据左手定则可判定 B 的方向垂直于纸面向里。(2)要使电子沿直线运动通过小孔 S,则洛伦兹力大小等于电场力,即 evB=eE,解得:v= =,E U 代入数据解得:v=1×105m/s答案:(1)向里 (2)1×105m/s【总结提升】与洛伦兹力相关的动态问题解题策略带电体在磁场中的运动问题,综合性较强,物理过程较为复杂,需要有较强的综合分析能力。解决此类问题主要有以下常用技巧:(1)明确洛伦兹力的特点。洛伦兹力不仅与带电体的带电性质有关,还与其速度大小和方向有关,所以在解题时,首先应明确带电体的带电性质,其次抓 住洛伦兹力与速度相互影响的联系,找出洛伦兹力随运动状态变化的规律。(2)做好带电体的动态分析。在认真审题的基础上,对带电体进行受力分析和运动情况分析,尤其注意的是洛伦兹力的变化可能影响到弹力的变化,弹力的变化又影响到摩擦力的变化,摩擦力的变化导致合力的13变化,合力的变化引起加速度的变化。(3)挖掘临界条件。在正确受力分析和运动情况分析的基础上,分阶段建立正确的物理情境,找出各阶段分界点处的临界条件,求出临界值,列临界条件表达式进行求解。