2021-2022学年人教版选修3-1 第三章 5 运动电荷在磁场中受到的力 作业.docx

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1、课时提升作业 二十二运动电荷在磁场中受到的力（25分钟 60分）一、选择题（此题共6小题,每题6分，共36分）1 .在赤道上某处有一支避雷针，当带有负电的乌云经过避雷针上方时， 避雷针开始放电形成瞬间电流,那么地磁场对避雷针的作用力的方向 为（）A.正东 C.正南【解析】选Bo地球的磁场方向为由南极指向北极，乌云中的负电通 过避雷针进入地球，那么电流方向竖直向上，由左手定那么可知，避雷 针中的电流受到的安培力的方向是正西，故B正确，A、C、D错误。2 .如下列图，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内 的运动应该是 （）A.当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B.当从b端通入

2、电流时，电子做匀加速直线运动C.不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D.不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动【解析】选Co不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终 与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直 保持原运动状态不变。3 .如下列图，一个带正电荷q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B,假设小带电体的质量为m,为了使它对水平绝缘 面正好无压力，应该（）B.使磁场以速率V，向上移动C.使磁场以速率V/向右移动D.使磁场以速率v二翼向左移动【解析】选D。为使小带电体对平面无压力，那么应使它受到的洛伦 兹力刚好与重力平衡，磁场不动而只增大B,

3、那么静止电荷在磁场中不 受洛伦兹力，选项A错误。磁场向上移动相当于电荷向下运动，洛伦兹 力向右，也不可能平衡重力，应选项B错误。磁场以速度v向左移动， 等同于电荷以速度v向右运动，此时洛伦兹力向上；当qvB=mg时，带电 体对绝缘水平面无压力，那么y舞,选项D正确，C错误。4 .两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b,以不同的速率对 准圆心0沿着A0方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如下列图。假 设不计粒子的重力，那么以下说法正确的选项是（）A. a粒子带正电,b粒子带负电【解析】选C。由左手定那么可知，a粒子带负电，b粒子带正电，A错 v2 mv误；由qvB二m得尸f,故运动的轨迹半

4、径越大，对应的速率越大，所以 r qtfb粒子的速率较大，在磁场中所受洛伦兹力较大，B错误；由Ek=）v2可 得b粒子的动能较大，C正确；由T二等可知两者的周期相同，b粒子运 动的枕迹对应的圆心角小于a粒子运动的轨迹对应的圆心角，所以b 粒子在磁场中运动时间较短,D错误。应选C。5 .如下列图,在真空中，水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，那么质子可能的运动情况是()【解析】选B。由安培定那么，电流在下方产生的磁场方向指向纸外， 由左手定那么，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。那么质子 的轨迹必定向上弯曲，因此A、C、D错误，B正确。【加固训练】以下说

5、法中正确的选项是()A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B.如果把+q改为-q,且速度反向，大小不变,那么洛伦兹力的大小、方 向均不变C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动 方向垂直D.粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变【解析】选Bo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，如当粒子速度与磁场垂直时F=qvB,当粒子速 度与磁场平行时F=0o又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向 垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，故A错误；因为 +q改为-q且速度反向，由左手定那么可知洛伦兹力方向不变，再由 F=qvB知大小

6、也不变，故B正确；因为电荷进入磁场时的速度方向可以 与磁场方向成任意夹角，故C错误；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，但洛伦兹力可改变粒子的运动 方向,使粒子速度的方向不断改变，故D错误。6.用绝缘细线悬挂一个质量为m,带电荷量为+q的小球，让它处于如 下列图的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场的运动，小球静止在 如图位置,这时悬线与竖直方向夹角为a ,并被拉紧,那么磁场的运动 速度大小和方向可能是（）A.y/，水平向右B. v喘,水平|可左C.v=箸，竖直向上D.v二事，竖直向下【解析】选Co当磁场向右运动时，相当于磁场不动，小球向左运动, 利用左手定那么

7、可以得知，小球所受洛伦兹力方向竖直向下，不可能 如题所述处于平衡状态，故A项错误。当磁场向左运动时，相当于磁场 不动，小球向右运动，利用左手定那么可以得知，小球所受洛伦兹力方 向竖直向上，当绳子没有拉力且洛伦兹力等于重力时，小球处于平衡 状态，那么有：Bqv二mg,解得:v二号，由于绳子被拉紧，存在拉力，故B项 错误。当磁场向上运动时，相当于磁场不动，小球向下运动，利用左手 定那么可以得知，小球所受洛伦兹力方向水平向右，当洛伦兹力与拉 力的合力与重力相等时，那么处于平衡状态，那么有:Bqv=mgtan a , 解得：v二唯上，故C项正确。假设磁场的运动方向竖直向下，那么小 球相对磁场竖直向上运

8、动，由左手定那么可知，洛伦兹力方向水平向 左，那么不可能处于平衡状态，故D项错误。应选C。二、计算题（此题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步 骤,有数值计算的要标明单位）（12分）如下列图，匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外，质量为限 带电荷量为q的小球在倾角为a的光滑斜面上由静止开始 下滑。假设带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问： （1）小球的带电性质如何？此时小球下滑的速度和位移分别为多大？【解析】（1）小球沿斜面下滑，某个时刻其对斜面的压力为零，说明此 时其受到的洛伦兹力应垂直斜面向上，根据左手定那么可判断小球带 正电。当小球对斜面压力为零时，有mgcos

9、 a =qvB,行小球此时的速度为v二-O qB由于小球沿斜面方向做匀加速运动，加速度为a=gs i n a ,22由匀变速直线运动的位移公式v2=2ax得x三翳高答案：（1）带正电答案：（1）带正电2?mgcosam 乙 geos% qB 2q2B2sina7. （12分）一细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒与磁场垂直,磁感线方向垂直纸面向里，如下列图，棒上套一个可在其上滑动的带负 电的小环c,小环质量为in,电荷量为q,环与棒间无摩擦。让小环从静 止滑下，下滑中某时刻环对棒的作用力恰好为零,那么此时环的速度 为多大？【解析】小环沿棒下滑，对环进行受力分析如下列图，当环对棒的作用力为零时

10、，其所受洛伦兹力大小F洛二qvB,方向垂直于棒斜向上，应有F洛,日 mgeosf）qBqB二mgcos 0 ，得 v二综上所述此题答案是：武三力里 qB答案:修qB（15分钟-40分）（6分）（多项选择）如下列图为速度选择器装置,场强为E的匀强电场 与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直。一带电量为+q,质量为m的 粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰好沿直线穿过，那么 以下说法正确的选项是（）A.假设带电粒子带电量为+2q,粒子将向下偏转B.假设带电粒子带电量为-2q,粒子仍能沿直线穿过C.假设带电粒子速度为2v,粒子不与极板相碰,那么从右侧射出时电 势能一定增加D.假设带电粒子从右侧水

11、平射入,粒子仍能沿直线穿过【解析】选B、Co粒子恰沿直线穿过，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qvB=qE,解得EFV =-，只要粒子速度为方就能沿直线匀速通过选择器，假设带电粒子 带电量为+2q,速度不变，仍然沿直线匀速通过选择器，选项A错误;假 设带电粒子带电量为-2q,只要粒子速度为，电场力与洛伦兹力仍然 平衡，仍然沿直线匀速通过选择器，选项B正确；假设带电粒子速度为 2v,电场力不变，洛伦兹力变为2倍，故会偏转，克服电场力做功，电势 能增加，选项C正确；假设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，选项D

12、错误。应选B、Co 10. （6分）（多项选择）如下列图是粒子速度选择器的原理图,ab为两极 板的平分线,板间分布有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀 强磁场，两极间可视为匀强电场，电场强度大小为E。如果粒子具有速 率为V二百那么 （）A.带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B.带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区,才能沿直线通过C.不管粒子电性如何,沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D.不管粒子电性如何,沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过【解析】选A、Co带正电粒子沿ab从左侧进入场区，所受电场力大 小为qE,方向向下，所受洛伦兹力大小为qvB=qE,方

13、向向上，选项A正 确；同理可判断，选项C正确，B、D错误。应选A、Co（6分）（多项选择）如下列图,一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组 成,两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接,P是BC的中点,竖直线BD 右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,B处可认为处在磁场中，一带电小 球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动,C点为小球在BD右侧运动 的最高点，那么以下说法正确的选项是 （）B.小球向右或向左滑过B点时,对轨道压力相等C.小球向上或向下滑过P点时,其所受洛伦兹力相同嫄倍【解析】选A、D。小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持 力作用，因洛伦兹力永不做功，支持力始终与小球运动方向垂直，也不 做功，

14、即只有重力做功，满足机械能守恒，因此C点与A点等高，在同一 水平线上，选项A正确；小球向右或向左滑过B点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等，选项B错误；同理小球向 上或向下滑过P点时，洛伦兹力也等大反向，选项C错误；因洛伦兹力 始终垂直BC,小球在AB段和BC段（斜面倾角均为0）的加速度均由重 力沿斜面的分力产生，大小为gsin。，由得小球从A到B的时 间是从C到P的时间的，2倍，选项D正确。11. （22分）如下列图，质量为m=l kg,电荷量为1=5X10“ C的带正电的1小滑块，从半径为R=0.4 m的光滑绝缘了圆轨道上由静止自A端滑下。 整个装置处在方向互相垂直的

15、匀强电场与匀强磁场中。E=100 V/m, 水平向右;B=1 T,方向垂直纸面向里。求（g取10 m/s2）: 滑块到达C点时的速度大小；在C点时滑块对轨道的压力大小。【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,水平向右；洛伦兹力F洛二qvB,方向始终 垂直于速度方向。（1）滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR-qER 二幺得：vc=mgR-qER 二幺得：vc=一 /）一2 m/s在C点，滑块受到四个力作用，如下列图，由牛顿第二定律与圆周运 动知识得_c mvcFN-mg-qvcB=,R2负翠得 Fn=mg+qvcB+吧=20. 1 N, R根据牛顿第三定律得FJ二Fn二20. 1 No答案：(1)2 m/s (2)20. 1 N