2022年新教材物理人教版選擇性必修課后提升訓練2磁場對運動電荷的作用力

第一章安培力與洛倫茲力2.磁場對運動電荷的作用力課后篇鞏固提升基礎鞏固1.在赤道平面上無風的時候,雨滴是豎直下落的。若雨滴帶負電,則它的下落方向?qū)⑵?)A.東方 B.西方C.南方 D.北方解析在赤道平面上地磁場方向由南向北,帶負電的雨滴豎直向下運動,由左手定則可知,雨滴受向西的洛倫茲力作用,故B項正確。答案B2.一束混合粒子流從一發(fā)射源射出后,進入如圖所示的磁場,分離為1、2、3三束粒子流,則下列選項不正確的是()A.1帶正電B.1帶負電C.2不帶電D.3帶負電解析根據(jù)左手定則,帶正電的粒子向左偏,即粒子1;不偏轉(zhuǎn)說明不帶電,即粒子2;帶負電的粒子向右偏,即粒子3,故選B。答案B3.(多選)一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn),則()A.此空間一定不存在磁場B.此空間可能有磁場,方向與電子速度方向平行C.此空間可能有磁場,方向與電子速度方向垂直D.此空間可能有正交的磁場和電場,它們的方向均與電子速度方向垂直解析由洛倫茲力公式可知:當v的方向與磁感應強度B的方向平行時,運動電荷不受洛倫茲力作用,因此電子未發(fā)生偏轉(zhuǎn),不能說明此空間一定不存在磁場,此空間可能有磁場,磁場方向與電子速度方向平行,故選項B正確,選項A、C錯誤。此空間也可能有正交的磁場和電場,它們的方向均與電子速度方向垂直,導致電子所受合力為零,故選項D正確。答案BD4.如圖所示,一束電子流沿管的軸線進入螺線管,忽略重力,電子在管內(nèi)的運動應該是()A.當從a端通入電流時,電子做勻加速直線運動B.當從b端通入電流時,電子做勻加速直線運動C.不管從哪端通入電流,電子都做勻速直線運動D.不管從哪端通入電流,電子都做勻速圓周運動解析電子的速度v∥B,F洛=0,電子做勻速直線運動。答案C5.如圖所示,在豎直絕緣的水平臺上,一個帶正電的小球以水平速度v0拋出,落在地面上的A點,若加一垂直紙面向里的勻強磁場,小球仍能落到地面上,則小球的落點()A.仍在A點 B.在A點左側(cè)C.在A點右側(cè) D.無法確定解析小球在運動中某一位置的受力如圖所示,小球此時受到了斜向上的洛倫茲力的作用,小球在豎直方向的加速度ay=mg-qvBcosθm<g,故小球在空中做曲線運動的時間將增加,同時水平方向上加速,故落點應在A答案C6.如圖所示,兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向下,磁場方向垂直于紙面向里。一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板。若不計重力,下列四個物理量中哪一個改變時,粒子運動軌跡不會改變?()A.粒子速度的大小 B.粒子所帶的電荷量C.電場強度 D.磁感應強度解析粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板時受力平衡,有Eq=Bqv,則當粒子所帶的電荷量改變時,粒子所受的合力仍為0,運動軌跡不會改變,故B項正確。答案B7.兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場,兩粒子質(zhì)量之比為1∶4,電荷量之比為1∶2,則兩個帶電粒子受洛倫茲力之比為()A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶4解析帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時,洛倫茲力F=qvB,與電荷量成正比,與質(zhì)量無關,C項正確。答案C能力提升1.如圖所示,帶負電荷的擺球在一勻強磁場中擺動。勻強磁場的方向垂直紙面向里。擺球在A、B間擺動過程中,由A擺到最低點C時,擺線拉力大小為F1,擺球加速度大小為a1;由B擺到最低點C時,擺線拉力大小為F2,擺球加速度大小為a2,則()A.F1>F2,a1=a2 B.F1<F2,a1=a2C.F1>F2,a1>a2 D.F1<F2,a1<a2解析由于洛倫茲力不做功,所以擺球從B到達C點的速度和從A到達C點的速度大小相等。由a=v2r可得a1=a2。當由A運動到C時,以擺球為研究對象,對擺球進行受力分析如圖甲所示,F1+qvB-mg=ma1。當由B運動到C時,對擺球受力分析如圖乙所示,F2-qvB-mg=ma2。由以上兩式可得F1<F2,故答案B2.(多選)在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場。取坐標如圖,一帶電粒子沿x軸正方向進入此區(qū)域,在穿過此區(qū)域的過程中運動方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn),不計重力的影響,電場強度E和磁感應強度B的方向可能是()A.E和B都沿x軸方向B.E沿y軸正向,B沿z軸正向C.E沿z軸正向,B沿y軸正向D.E、B都沿z軸方向解析本題沒有說明帶電粒子的帶電性質(zhì),為便于分析,假定粒子帶正電。A選項中,磁場對粒子作用力為零,電場力與粒子運動方向在同一直線上,運動方向不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A正確;B選項中,電場力方向向上,洛倫茲力方向向下,當這兩個力平衡時,粒子運動方向可以始終不變,B正確;C選項中,電場力、洛倫茲力都沿z軸正方向,將做曲線運動,C錯;D選項中,電場力沿z軸方向,洛倫茲力沿y軸方向,兩力不可能平衡,粒子將做曲線運動,D錯。如果粒子帶負電,仍有上述結(jié)果。答案AB3.如圖甲所示,一個質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動,細桿處于勻強磁場中,不計空氣阻力,現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在以后的運動過程中的速度圖像如圖乙所示。則關于圓環(huán)所帶的電性、勻強磁場的磁感應強度B和圓環(huán)克服摩擦力所做的功W,以下正確的是(重力加速度為g)()A.圓環(huán)帶負電,B=mgqv0 B.C.圓環(huán)帶負電,W=34mv02 解析因圓環(huán)最后做勻速直線運動,根據(jù)左手定則可知,圓環(huán)帶正電;由圓環(huán)在豎直方向上平衡得qv0B2=mg,所以B=2mgqv0,故A錯誤,B正確;由動能定理得,圓環(huán)克服摩擦力所做的功W=12m答案B4.磁流體發(fā)電機發(fā)電原理示意圖如圖所示,將一束等離子體(高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和負電的微粒)射入磁場,磁場中有兩塊金屬板P、Q,這時金屬板上就會聚集電荷,產(chǎn)生電壓。兩金屬板的板長為l1,板間距離為l2,勻強磁場的磁感應強度為B且平行于兩金屬板,等離子體充滿兩板間的空間。等離子體的初速度v與磁場方向垂直,當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時,P板和Q板間電勢差UPQ為()A.vBl1 B.vBl2 C.vBl2l1解析等離子體進入兩金屬板間,在洛倫茲力作用下帶正電的離子向P板運動、帶負電的離子向Q板運動,平行板間形成一個向下的勻強電場,并且電場強度越來越大,當離子受到的洛倫茲力和電場力平衡時,正負離子便做勻速直線運動通過金屬板,發(fā)電機便穩(wěn)定發(fā)電了。則有qE=qvB,又UPQ=El2,可得UPQ=vBl2,選項B對。答案B5.(多選)如圖所示,某空間存在正交的勻強磁場和勻強電場,電場方向水平向右,磁場方向垂直紙面向里,一帶電微粒從a點進入場區(qū)并剛好能沿ab直線向上運動,不可忽略重力,下列說法正確的是()A.微粒一定帶負電 B.微粒的動能一定減少C.微粒的電勢能一定增加 D.微粒的機械能一定增加解析微粒進入場區(qū)后沿直線ab運動,則微粒受到的合力或者為零,或者合力方向在ab直線上(垂直于運動方向的合力仍為零)。若微粒所受合力不為零,則必然做變速運動,由于速度的變化會導致洛倫茲力變化,則微粒在垂直于運動方向上的合力不再為零,微粒就不能沿直線運動,因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線運動;若微粒帶正電,則受力分析如圖甲所示,合力不可能為零,故微粒一定帶負電,受力分析如圖乙所示,故A正確,B錯誤;靜電力做正功,微粒電勢能減少,機械能增加,故C錯誤,D正確。答案AD6.如圖所示,質(zhì)量為m=1kg、電荷量為q=5×10-2C的帶正電的小滑塊,從半徑為R=0.4m的光滑絕緣14圓弧軌道上由靜止自A端滑下。整個裝置處在方向互相垂直的勻強電場與勻強磁場中。已知E=100V/m,方向水平向右,B=1T,方向垂直紙面向里,g取10m/s2(1)滑塊到達C點時的速度。(2)在C點時滑塊所受洛倫茲力。(3)在C點滑塊對軌道的壓力。解析以滑塊為研究對象,自軌道上A點滑到C點的過程中,受重力mg,方向豎直向下;靜電力qE,方向水平向右;洛倫茲力F洛=qvB,方向始終垂直于速度方向。(1)滑塊從A到C的過程中洛倫茲力不做功,由動能定理得mgR-q