2018_2019学年高中物理第3章磁场第5节运动电荷在磁场中受到的力练习新人教版选修3_1.doc

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1、第5节运动电荷在磁场中受到的力基础巩固1.(多选)关于安培力和洛伦兹力,下面说法中正确的是(BD)A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.洛伦兹力和安培力,其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.安培力就是洛伦兹力,二者是等价的D.安培力对通电导线能做功,但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析:磁场对电流的作用力称为安培力,安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力,安培力是洛伦兹力的宏观表现,而洛伦兹力是安培力的微观体现,选项B正确,A,C错误;安培力能使通电导体在安培力方向发生位移,能做功,洛伦兹力始终与粒子速度方向垂直,故不做功,选项D正确.2.关于带负电的粒子(重力可忽略不计

2、),下面说法中正确的是(B)沿电场线方向飞入匀强电场,静电力做功,动能增加垂直电场线方向飞入匀强电场,静电力做功,动能增加垂直磁感线方向飞入匀强磁场,磁场力不做功,动能不变 沿磁感线方向飞入匀强磁场,磁场力做功,动能增加A.B.C.D.解析:带负电的粒子沿电场线方向飞入匀强电场,静电力的方向与电场线的方向相反,所以静电力的方向与运动的方向相反,静电力做负功,动能减小,故错误;当垂直进入电场时,静电力做正功,动能增加,故正确;带电粒子垂直磁感线方向飞入匀强磁场,洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,磁场力不做功,动能不变,故正确;带电粒子沿磁感线的方向飞入匀强磁场,运动的方向与磁场的方向平行,则不

3、受洛伦兹力的作用,动能不变,故错误.所以选B.3.(2018杭州高二检测)如图所示,在示波管右边有一通电圆环,则示波管中的电子束将(D)A.向上偏转 B.向下偏转C.向纸外偏转D.做匀速直线运动解析:由安培定则可知,在示波管处电流产生的磁场方向水平向右;电子束由左向右运动,电子束形成的电流方向水平向左,与磁感线平行,由左手定则可知,电子束不受安培力,做匀速直线运动,选项D正确,A,B,C错误.4.(2018汕头高二期末)一个运动电荷通过某一空间时,没有发生偏转,那么就这个空间是否存在电场或磁场,下列说法中正确的是(D)A.一定不存在电场B.一定不存在磁场C.一定存在磁场D.可以既存在磁场,又存

4、在电场解析:运动电荷没有发生偏转,说明速度方向没变,此空间可以存在电场,如运动方向与电场方向在同一直线上;也可以存在磁场,如v平行于B;也可能既有电场,又有磁场,如正交的电、磁场,满足qE=qvB.选项D正确.5.(多选)电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正确的是(BC)A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.若把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,也一定与磁场方向垂直D.粒子只在洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变解析:因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关,选项A错误;把+q改为

5、-q且速度反向时,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由F=qvB知大小不变,选项B正确;洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,也一定与磁场方向垂直,选项C正确;因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,选项D错误.6.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为14,电荷量之比为12,则两带电粒子受洛伦兹力之比为(C)A.21B.11C.12D.14解析:带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时,洛伦兹力F=qvB,与电荷量成正比,与质量无关,选项C正确.7.长方体金属块放在匀强磁场中,有电流通

6、过金属块,如图所示,则下列说法正确的是(C)A.金属块上下表面电势相等B.金属块上表面电势高于下表面电势C.金属块上表面电势低于下表面电势D.无法比较上、下表面的电势高低解析:由左手定则知自由电子所受洛伦兹力方向向上,即自由电子向上偏,所以上表面电势比下表面电势低,选项C正确.能力提升8.(2018大庆高二期末)(多选)如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块,a,b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场.现用水平恒力F拉b物块,使a,b一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段(AC)A.a,b一起运动的加速度减小B.a,b一起运动的加速度增大C.a,b物块间

7、的摩擦力减小D.a,b物块间的摩擦力增大解析:以a为研究对象,其受力情况为a向左加速受洛伦兹力方向向下对b的压力增大;以a,b整体为研究对象,整体受的合外力为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,选项A正确,B错误;对a物块,由于加速度减小,b对a的摩擦力产生加速度,则a,b间的摩擦力减小,选项C正确,D错误.9.(2018湖南益阳高二检测)如图所示,带负电的小球用绝缘丝线悬挂于O点并在匀强磁场中摆动,当小球每次通过最低点A时(D)A.摆球的动能不相同B.摆球受到的磁场力相同C.摆球受到的丝线的拉力相同D.向右摆动通过A点时悬线的拉力大于向左摆动通过A点时悬线的拉力解析:由

8、题意可知,拉力与洛伦兹力对小球不做功,仅仅重力做功,则小球机械能守恒,所以小球分别从左侧最高点和右侧最高点向最低点A运动且两次经过A点时的动能相同,选项A错误;由于小球的运动方向不同,则根据左手定则可知,洛伦兹力的方向不同,选项B错误;由A选项可知,速度大小相等,则根据牛顿第二定律可知,由于速度方向不同,导致产生的洛伦兹力的方向也不同,则拉力的大小也不同,向左摆动通过A点时所受洛伦兹力的方向向上,F+FT-mg=,同理向右摆动时FT-F-mg=m,则向右摆动通过A点时悬线的拉力大于向左摆动通过A点时悬线的拉力,选项C错误,D正确.10.(2018黄冈高二检测)(多选)如图所示,下端封闭、上端开

9、口、高h=5 m内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有质量m=10 g,电荷量的绝对值|q|=0.2 C的小球,整个装置以v=5 m/s的速度沿垂直于磁场方向进入磁感应强度B=0.2 T,方向垂直纸面向内的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端管口飞出,g取10 m/s2.下列说法中正确的是(BD)A.小球带负电B.小球在竖直方向做匀加速直线运动C.小球在玻璃管中的运动时间小于1 sD.小球在玻璃管中的运动时间等于1 s解析:由左手定则可知,小球带正电,选项A错误;玻璃管在水平方向做匀速运动,则竖直方向所受的洛伦兹力恒定,则竖直方向加速度不变,即小球在竖直方向做匀加

10、速直线运动,选项B正确;小球在竖直方向的加速度a= m/s2=10 m/s2,在管中运动的时间t= s=1 s,选项C错误,D正确.11.如图所示,一根足够长的光滑绝缘杆MN,与水平面夹角为37,固定在竖直平面内,垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间,杆与B垂直,质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时,对杆有垂直杆向下的压力作用,压力大小为0.4mg,已知小环的带电荷量为q,sin 37=0.6,cos 37=0.8.问:(1)小环带什么电?(2)小环滑到P处时的速度多大?解析:(1)小环重力在垂直杆方向上的分力:G1=Gcos 37=0.8mg,根据题意,小环对杆的压力小于0.8mg,所以,小环受到洛伦兹力的方向应斜向上,根据左手定则,小环带负电.(2)在垂直杆方向上,根据平衡条件F+FN=G1又F=qvB可得v=.答案:(1)负电(2)5