高中物理第3章磁场4磁场对运动电荷的作用-洛伦兹力学业分层测评教科版选修3-1.pdf

精品教案可编辑4 磁场对运动电荷的作用-洛伦兹力(建议用时：45 分钟)学业达标 1带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向【解析】根据洛伦兹力的特点，洛伦兹力对带电粒子不做功，A 错，B 对根据fqvB，可知洛伦兹力的大小与速度有关洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向，不改变速度的大小【答案】B2如图中所示的是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中画得不正确的是(B、v、F两两垂直)()【解析】本题考查公式FqvB中各物理量的关系由左手定则可知FB，Fv，B与v可以不垂直，故A、B、C 正确，D 错误【答案】D3关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是()AF、B、v三者必定均保持垂直精品教案可编辑BF必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vCB必定垂直于F，但F不一定垂直于vDv必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B【解析】由左手定则知FB，Fv，但v与B不一定垂直，故B 正确，其余都错【答案】B4匀强磁场中一个运动的带电粒子，受到洛伦兹力F的方向如图3-4-10所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是()图 3-4-10A粒子带负电，向下运动B粒子带正电，向左运动C粒子带负电，向上运动D粒子带正电，向右运动【解析】据左手定则，让磁感线穿过掌心，拇指指向F的方向，可判断出四指向上，这样存在两种可能：粒子带正电向上运动或粒子带负电向下运动，故A 正确，B、C、D 错误【答案】A5带电油滴以水平向右速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图 3-4-11所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()【导学号：33410131】图 3-4-11精品教案可编辑A油滴必带正电荷，电荷量为mgv0BB油滴必带正电荷，荷质比qmgv0BC油滴必带负电荷，电荷量为mgv0BD油滴带什么电荷都可以，只要满足qmgv0B【解析】由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动且受到的重力向下，洛伦兹力方向必定向上由左手定则可知油滴一定带负电荷，且满足mgqv0B0.所以qmgv0B，故 C 正确【答案】C6电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A速率越大，周期越大B速率越小，周期越大C速度方向与磁场方向平行D速度方向与磁场方向垂直【解析】电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期T2mqB，与速率无关，A、B 均错运动方向与磁场方向垂直，C 错，D 对【答案】D7如图 3-4-12所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负离子(质量相同)以相同速率沿与x轴成 30 角的方向从原点射入磁场，则正、负离子在磁场中运动的时间之比为()精品教案可编辑图 3-4-12A 12B 21C 13 D11【解析】作出轨迹，找出轨迹所对圆心角是解题的关键，如图所示t116T13mqB，t213T132mqB，所以t2t121，即 B 选项正确带负电离子的轨迹图带正电离子的轨迹图【答案】B8如图3-4-13所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B.一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域，最后到达感光板上的P点经测量P、O间的距离为l，不计带电粒子受到的重力求：【导学号：33410132】图 3-4-13(1)带电粒子所受洛伦兹力的大小；(2)带电粒子的质量【解析】(1)由洛伦兹力公式得fqvB.(2)由洛伦兹力提供向心力得精品教案可编辑qvBmv2r由题意得rl2联立解得粒子的质量为mqBl2v.【答案】(1)qvB(2)qBl2v能力提升 9(多选)如图 3-4-14所示，空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界一由两种粒子组成的细束粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷都相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力下列说法正确的是()图 3-4-14A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对应的圆心角一定越大【解析】带电粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据qvBmv2r得轨道半径rmvqB，由于粒子的比荷相同，故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不精品教案可编辑同，轨迹不同；相同速度的粒子，轨道半径相同，轨迹相同，故B 正确带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T2rv2mqB，故所有带电粒子的运动周期均相同，若带电粒子从磁场左边界射出磁场，则这些粒子在磁场中运动的时间是相同的，但不同速度轨迹不同，故 A、C 错误根据t2T得2Tt，所以t越长，越大，故D 正确【答案】BD10(多选)长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离也为L，极板不带电现有质量为m，电荷量为q的带正电粒子(重力不计)，从左边极板间中点处垂直磁场以速度v水平入射，如图3-4-15所示欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是()图 3-4-15A使粒子速度vBqL4mB使粒子速度v5BqL4mC使粒子速度vBqL4mD使粒子速度BqL4mv5BqL4m【解析】粒子恰好从右边穿出时圆心在O点，有r21L2r1L22，解得r154L又因为r1mv1qB，得v15BqL4m，所以v5BqL4m时粒子能从右边精品教案可编辑穿出粒子恰好从左边穿出时圆心在O点，有r212L2L4，r2mv2qB得v2qBL4m，故vBqL4m时粒子能从左边穿出【答案】AB11 如图 3-4-16所示，一束电子(电荷量为e)以速度v0垂直射入磁感应强度为B、宽为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为30，求电子的质量和电子穿过磁场的时间.【导学号：33410133】图 3-4-16【解析】电子在磁场中只受洛伦兹力作用，故其轨迹是一段圆弧，又因为F洛v，故圆心在电子射入和穿出磁场时受到洛伦兹力作用线的交点上，如图中O点由几何知识知，AC所对应的圆心角 30，OC为半径，所以rdsin 302d，又由rmvBe得m2dBev.又因为AC对应的圆心角是30，所以电子穿过磁场的时间是t112T1122meBd3v.【答案】2dBevd3v12 一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x正方向成60 角的方向射入第象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第象限(如图3-4-17)，求：精品教案可编辑图 3-4-17(1)射出点的坐标；(2)匀强磁场的磁感应强度；(3)带电粒子在磁场中运动的时间【解析】(1)过P作v的垂线交y轴于点O，则O为圆心，如图所示，可得rOPOPsin 60a322a3所以OOrcos 60a3射出点坐标为(0，3a)(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则qvBmv2r解得Bmvqr3mv2aq.(3)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T2mqB弧所对的圆心角23粒子在磁场中运动的时间t2T2322mqB4a33v.【答案】(1)(0，3a)(2)3mv2aq(3)4a33v精品教案可编辑