物理選修人教新課標(biāo)3.5 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中受到的力練習(xí)

1、(時(shí)間：60分鐘)知識點(diǎn)一洛倫茲力的性質(zhì)、大小計(jì)算及方向判定1關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法中正確的是 ()A安培力和洛倫茲力是性質(zhì)不同的兩種力B安培力可以對通電導(dǎo)線做功，洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功C運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子速度解析洛倫茲力是磁場對一個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場力作用，而安培力是磁場對所有參與定向移動(dòng)的電荷(電流)的磁場力的合力，二者本質(zhì)都是磁場力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤洛倫茲力永遠(yuǎn)與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力不做功安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，它雖然對引起電流的定向移動(dòng)電荷不做功，但對通電導(dǎo)線是可以做功的，

2、二者雖本質(zhì)相同，但效果不同，故不能說安培力就是洛倫茲力，選項(xiàng)B正確電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向在同一直線上時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷也不受洛倫茲力作用，而該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤洛倫茲力不改變帶電粒子的速度大小，但能改變速度的方向，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案B圖34152.如圖3415所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子，初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()A沿路徑a運(yùn)動(dòng)B沿路徑b運(yùn)動(dòng)C沿路徑c運(yùn)動(dòng)D沿路徑d運(yùn)動(dòng)解析由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力方向向上，則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D項(xiàng)必錯(cuò)；由于洛

3、倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線，則B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤答案B3帶電荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 ()A只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B如果把q改為q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不變解析因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與磁場垂直時(shí)FqvB，當(dāng)粒子速度與磁場平行時(shí)F0.再者由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的方向也不同，所以A選項(xiàng)錯(cuò)因

4、為q改為q且速度反向時(shí)所形成的電流方向與原q運(yùn)動(dòng)形成的電流方向相同，由左手定則可知洛倫茲力的方向不變，再由FqvB知洛倫茲力的大小不變，所以B選項(xiàng)正確因?yàn)殡姾蛇M(jìn)入磁場時(shí)的速度方向可以與磁場方向成任意夾角，所以C選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直，因此，洛倫茲力不做功，粒子動(dòng)能不變，所以D選項(xiàng)正確答案BD4來自宇宙的帶有正、負(fù)電荷的粒子流，沿與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些粒子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，下列說法正確的為()A正離子將相對于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)B負(fù)離子將相對于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)C正離子將相對于預(yù)定地點(diǎn)向西偏轉(zhuǎn)D負(fù)離子將相對于預(yù)定地點(diǎn)向西偏轉(zhuǎn)解析離子射向地球的情況如下圖所示，

5、根據(jù)左手定則正離子將向東偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子將向西偏轉(zhuǎn)，故選A、D.答案AD5在圖3416中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，同時(shí)存在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場已知從左方水平射入的電子，穿過這一區(qū)域未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不計(jì)該電子重力，則這個(gè)區(qū)域內(nèi)E和B的方向可能是()圖3416AE和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相同BE和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相反CE豎直向上，B垂直紙面向外DE豎直向上，B垂直紙面向里解析如果E豎直向上，B垂直紙面向外，電子沿圖中方向射入后，電場力向下，洛倫茲力向上，二力可能平衡，電子可能沿直線通過E、B共存區(qū)域，故選項(xiàng)C正確；同理選項(xiàng)D錯(cuò)誤；如果E、B都沿水平方向，且與電

6、子運(yùn)動(dòng)方向相同，電子不受洛倫茲力作用，但電子受到與E反方向的電場力作用，電子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，也不偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)A正確；如果E、B沿水平方向，且與電子運(yùn)動(dòng)方向相反，電子仍不受洛倫茲力，電場力與E反向，即與速度同方向，故電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，也不偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)B正確答案 ABC圖34176如圖3417所示為一陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射入當(dāng)在管的正下方放置一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡向下彎曲，則 ()A導(dǎo)線中的電流從A到BB導(dǎo)線中的電流從B到A C若要使電子束的徑跡向上彎曲，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)解析電子在通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論直導(dǎo)線

7、中的電流方向如何，電子的運(yùn)動(dòng)速度都是和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直的根據(jù)左手定則，由于是負(fù)電荷，四指應(yīng)指向左方；根據(jù)電子的偏轉(zhuǎn)方向可以確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?；根?jù)安培定則，導(dǎo)線中的電流方向從B到A.如果導(dǎo)線中的電流方向反向，則其產(chǎn)生的磁場方向也反向，電子的偏轉(zhuǎn)方向也相反，故選項(xiàng)B、C正確答案 BC知識點(diǎn)二帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng)問題7. 如圖3418所示，長方形abcd長ad0.6 m，寬ab0.3 m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(邊界上無磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.25 T一群不計(jì)重力、質(zhì)量為m3×107 kg、電荷量為q2×10

8、3 C的帶電粒子以速度v5×102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場射入磁場區(qū)域()圖3418A. 從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B. 從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C. 從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊D. 從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊解析帶電粒子進(jìn)入磁場只受到洛倫茲力的作用，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在磁場中的軌跡是圓周的一部分，且軌道半徑大小為Rm0.3 m，又知道aOab0.3 m，正好等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，而粒子帶正電，洛倫茲力向上，所以只有D是正確的，其余都錯(cuò)誤答案D圖34198一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖3419

9、 所示一電荷質(zhì)量為m、帶電荷量為q，不計(jì)重力，以一速度(方向如圖)射入磁場若不使其從右邊界飛出，則電荷速度的最大值應(yīng)為多大？解析若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，由幾何知識可求得半徑r，即rr cosL，所以r.又因?yàn)锽qv，所以v.答案知識點(diǎn)三多場力作用下帶電體的運(yùn)動(dòng)9設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場已知電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相同的，電場強(qiáng)度的大小E4.0 V/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0.15 T今有一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)以v20 m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求此帶電質(zhì)點(diǎn)的電量與質(zhì)量之比q/m以及磁場的所有可能方向(角度可用反三角函數(shù)表

10、示)解析根據(jù)帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件，得知此帶電質(zhì)點(diǎn)所受的重力、電場力和洛倫茲力的合力必定為零由此推知此三個(gè)力在同一豎直平面內(nèi)，如右圖所示，質(zhì)點(diǎn)的速度垂直紙面向外由合力為零的條件，可得： mgq求得帶電質(zhì)點(diǎn)的電量與質(zhì)量之比代入數(shù)據(jù)得：1.96 C/kg.因質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電，電場方向與電場力方向相反，因而磁場方向也與電場力方向相反設(shè)磁場方向與重力方向之間夾角為，則有：qEsin qvBcos 解得tan vB/E20×0.15/4.0，arctan 0.75.即磁場是沿著與重力方向夾角arctan 0.75，且斜向下方的一切方向答案見解析10如圖3420所示，一帶電荷量為2.0×109 C，質(zhì)量為1.8×1016 kg的粒子，在直線上一點(diǎn)O沿與直線成30°方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，經(jīng)過1.5×106 s后到達(dá)直線上另一點(diǎn)P，求：圖3420(1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(3)若OP之間的距離為0.1 m，則粒子的運(yùn)動(dòng)速度多大？解析粒子進(jìn)入磁場后，受洛倫茲力的作用，重力很小可忽略，將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡如右圖所示由幾何關(guān)系可知OP弦的圓心夾角60°.粒子從O點(diǎn)出發(fā)經(jīng)歷大圓弧到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間已知，則可求粒子運(yùn)動(dòng)周期由周期公式可求磁感應(yīng)強(qiáng)度B，已知OP的長度可求半徑R，進(jìn)而求粒子運(yùn)動(dòng)速度(1)作