物理人教版選修313.5運動電荷在磁場中受到的力練習

20172018學年物理人教版選修31運動電荷在磁場中受到的力同步練習教師用卷一、選擇題1.如圖所示，一帶負電的離子束沿圖中箭頭方向通過兩磁極間時，它受的洛倫茲力方向A.向下B.向上C.指向S極D.指向N極【答案】A【解析】【詳解】由圖可知，磁場方向從N極指向S極，根據左手定則可知，負電的離子束所受的洛倫茲力的方向向下，故A正確，BCD錯誤．2.在圖中，標出了磁場B的方向、帶電粒子的電性及運動方向，電荷所受洛侖茲力F的方向，其中正確的是A.B.C.D.【答案】B【解析】【詳解】A圖中磁場向里，電子向右運動，所以電流方向向左，根據左手定則可得，洛倫茲力的方向下，所以A錯誤；B圖中磁場向外，正電荷向右運動，根據左手定則可得，洛倫茲力的方向向下，所以B正確；C圖中磁場向左，正電荷向右運動，運動方向與磁場方向平行，不受洛倫茲力的作用，所以C錯誤；D圖中磁場向上，正電荷向左運動，根據左手定則可得，洛倫茲力的方向內，所以D錯誤；故選B．3.如圖，MN是勻強磁場中的一塊薄板，帶電粒子（不計重力）在勻強磁場中運動并穿過薄板，粒子穿過薄板后質量和電量均不發(fā)生變化，曲線表示其運動軌跡，則（）A.粒子帶正電B.粒子運動方向是C.粒子運動方向是D.粒子在上半周所用時間比下半周所用時間長【答案】C【解析】【詳解】ABC．粒子受力均指向圓心，則由左手定則可知，上方的等效電流方向為，下方的等效電流方向為；因粒子在上方半徑小，說明粒子在上方運動速度較小，故粒子應是由下方進入，故粒子運動方向為，則粒子應帶負電，故AB錯誤；C正確；D．由可知，粒子運動和速度無關，而上下均為半圓，故所對的圓心角相同，故粒子的運動時間相同，故D錯誤。故選C。4.在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞軸O在勻強磁場中作逆時針方向的勻速圓周運動，磁場方向豎直向下，其俯視圖如圖所示。若小球運動到A點時繩子忽然斷開，則以下運動不可能發(fā)生的是（）A.小球仍作逆時針勻速圓周運動，半徑不變B.小球仍作逆時針勻速圓周運動，但半徑減小C小球作順時針勻速圓周運動，半徑不變D小球作順時針勻速圓周運動，半徑減小【答案】B【解析】【詳解】A．如果小球帶正電，則小球所受的洛倫茲力方向指向圓心，此種情況下，如果洛倫茲力剛好提供向心力，這時繩子對小球沒有作用力，繩子斷開時，對小球的運動沒有影響，小球仍做逆時針的勻速圓周運動，半徑不變，故A正確不符合題意；

B．如果洛倫茲力和拉力共同提供向心力，繩子斷開時，向心力減小，而小球的速率不變，則小球做逆時針的圓周運動，但半徑增大，故B錯誤符合題意；C．如果小球帶負電，則小球所受的洛倫茲力方向背離圓心，當洛倫茲力的大小等于小球所受的拉力的一半時，繩子斷后，小球做順時針的勻速圓周運動，半徑不變，故C正確不符合題意；D．當洛倫茲力的大小大于小球所受的拉力的一半時，則繩子斷后，向心力增大，小球做順時針的勻速圓周運動，半徑減小，故D正確不符合題意。故選B。5.如圖所示，邊長為的L的正方形區(qū)域abcd中存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里一帶電粒子從ad邊的中點M點以一定速度垂直于ad邊射入磁場，僅在洛倫茲力的作用下，正好從ab邊中點N點射出磁場忽略粒子受到的重力，下列說法中正確的是A.該粒子帶負電B.洛倫茲力對粒子做正功C.粒子在磁場中做圓周運動的半徑為D.如果僅使該粒子射入磁場的速度增大，粒子做圓周運動的半徑也將變大【答案】D【解析】【詳解】A．粒子進入磁場后向上偏轉，說明M點受到洛倫茲力豎直向上，根據左手定則判斷粒子帶正電，A錯誤；B．洛倫茲力始終與速度垂直，洛倫茲力不做功，B錯誤；C．根據洛倫茲力與速度垂直，M點受洛倫茲力沿Ma方向，在磁場中做勻速圓周運動，從N點出磁場，MN即為所對應的一條弦，則MN的垂直平分線與Ma的交點即a點就是圓周運動的圓心，根據幾何關系可得半徑，C錯誤；D．根據洛倫茲力提供向心力可得圓周運動半徑，粒子速度越大，圓周運動半徑越大，D正確。故選D。6.如圖所示，通電豎直長直導線的電流方向向上，初速度為的電子平行于直導線豎直向上射出，不考慮電子的重力，則電子將A.向右偏轉，速率不變B.向左偏轉，速率改變C.向左偏轉，速率不變D.向右偏轉，速率改變【答案】A【解析】【詳解】由安培定則可知導體右側磁場方向垂直紙面向里，然后根據左手定則可知運動電子所受洛倫茲力向右，因此電子將向右偏轉，洛倫茲力不做功，故其速率不變。故選A。7.兩個帶電粒子由靜止經同一電場加速后垂直磁感線方向進入同一勻強磁場，兩粒子質量之比為1：2，電量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛侖茲力之比為（）A.2：1B.1：3C.1：2D.1：4【答案】C【解析】【分析】【詳解】兩個帶電粒子由靜止經同一電場加速后，根據動能定理有解得由于兩粒子質量之比為1：2．電量之比為1：2，所以兩種粒子進入磁場的速度是相等的．根據洛倫茲力結合題意可得，洛倫茲力大小與電量成正比，即1：2，ABD錯誤，C正確。故選C。【點評】考查洛倫茲力產生條件，及影響洛倫茲力的大小因素，同時運用控制變量法來確定問題。8.如圖所示，質量為m、帶電荷量為q的小滑塊放置在傾角為、足夠長的固定光滑絕緣斜面上，斜面置于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里．現讓小滑塊在斜面上由靜止釋放，一段時間后小滑塊離開斜面．重力加速度大小為下列判斷正確的是A.小滑塊帶正電B.小滑塊在斜面上滑行的過程中機械能守恒C.小滑塊要離開斜面時的加速度大小為gD.小滑塊離開斜面時的速度大小為【答案】BD【解析】【詳解】A、由題意可知：小滑塊受到的洛倫茲力垂直斜面向上，根據左手定則可得：小滑塊帶負電，故A錯誤；B、滑塊下滑過程中，支持力與速度垂直，且洛倫茲力與速度也垂直，因此兩個力不做功，因光滑，沒有摩擦力，因此只有重力做功，小滑塊的機械能守恒，故B正確；C、滑塊要離開斜面時，重力垂直斜面的分力與洛倫茲力平衡，則重力另一分力產生加速度，那么其加速度大小為，故C錯誤．

D、由題意：當滑塊離開斜面時，洛倫茲力：，則，故D正確。故選BD．9.如圖所示，甲是一個帶正電的小物塊，乙是一個不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方有水平方向的勻強磁場現用水平恒力拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動地一起水平向左加速運動，在加速運動階段A.乙物塊與地之間摩擦力不斷增大B.甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大C.甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小D.甲、乙兩物塊間的摩擦力大小不變【答案】AC【解析】【詳解】A、以甲乙整體為研究對象，分析受力如圖，則有，當甲乙一起加速運動時，洛倫茲力增大，N增大，則地面對乙的滑動摩擦力f增大故A正確．BCD、由于f增大，F一定，根據牛頓第二定律得，加速度a減小，對甲研究得到，乙對甲的摩擦力，則得到減小，甲、乙兩物塊間的靜摩擦力不斷減小故BD錯誤，C正確．BD錯誤故選AC10.兩個粒子帶電量相等，在同一勻強磁場中只受磁場力的作用而做勻速圓周運動，則下列判斷正確的是A.若速率相等，則半徑必相等B.若質量相等，則周期必相等C.若動能相等，則半徑必相等D.若比荷相等，則周期必相等【答案】BD【解析】【詳解】A．根據，可知兩個粒子帶電量相等時，速率相等，質量未知，故無法判斷半徑關系，選項A錯誤；B．根據，可知兩個粒子質量相等時，兩粒子比荷相等，周期相等，故B正確；C．若動能相等，根據，可知無法得出半徑關系，故C錯誤；D．根據，可知兩粒子比荷相等時，周期也必然相等，故D正確。故選BD。11.如圖為某磁譜儀部分構件的示意圖．圖中，永磁鐵提供勻強磁場，硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡．宇宙射線中有大量的電子、正電子和質子．當這些粒子從上部垂直進入磁場時，下列說法正確的是A.電子與正電子的偏轉方向一定不同B.電子和正電子在磁場中的運動軌跡一定相同C.僅依據粒子的運動軌跡無法判斷此粒子是質子還是正電子D.粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越小【答案】AC【解析】【詳解】由于電子和正電子帶電性相反，若入射速度方向相同時，受力方向相反，則偏轉方向一定相反，選項A正確；由于電子和正電子的入射速度大小未知，根據可知，運動半徑不一定相同，選項B錯誤；雖然質子和正電子帶電量及電性相同，但是兩者的動量大小未知，根據，則根據運動軌跡無法判斷粒子是質子還是正電子，選項C正確；由，則，可知粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越大，選項D錯誤．12.如圖所示，空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的水平勻強磁場。在該區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球。O點為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點，a點為最高點，c點為最低點，bd沿水平方向。已知小球所受電場力與重力大小相等，現將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放，下列判斷正確的是()A.小球能越過與O等高的d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運動B.當小球運動到c點時，洛倫茲力最大C.小球從a點到b點，重力勢能減小，電勢能增大D.小球從b點到c點，電勢能增大，動能先增大后減小【答案】D【解析】【詳解】電場力與重力大小相等，則二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故類似于新的重力，所以ad弧的中點相當于平時豎直平面圓環(huán)的“最高點”。關于圓心對稱的位置（即bc弧的中點）就是“最低點”，速度最大。A．由于a、d兩點關于新的最高點對稱，若從a點靜止釋放，最高運動到d點，故選項A錯誤；B．由于bc弧的中點相當于“最低點”，速度最大，當然這個位置洛倫茲力最大。故選項B錯誤；C．從a到b，重力和電場力都做正功，重力勢能和電勢能都減少。故選項C錯誤；D．小球從b點運動到c點，電場力做負功，電勢能增大，但由于bc弧的中點速度最大，所以動能先增后減。選項D正確。故選D。三、計算題13.如圖所示，寬度為d的有界勻強磁場，磁感應強度為B，MM′和NN′是它的兩條邊界。現有質量為m、電荷量為q的帶電粒子沿與MM′成45°角的方向垂直射入磁場。要使粒子不能從邊界NN′射出，則粒子入射速率v的最大值可能是多少（不計粒子重力）。【答案】（q為正電荷）或（q為負電荷）【解析】【詳解】若q為正電荷，軌跡是如圖所示的上方與NN′相切的圓弧，設軌道半徑為R，根據幾何關系有粒子在磁場中運動時由洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得聯(lián)立解得若q為負電荷，軌跡是如圖所示的下方與NN′相切的圓弧，設軌道半徑為R′，根據幾何關系有由洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得聯(lián)立解得14.電子質量為m、電荷量為q,以速度v0與x軸成角射入磁感應強度為B的勻強磁場中,最后落在x軸上的P點,如圖所示,求:（1）電子運動軌道的半徑R；（2）OP的長度；（3）電子從由O點射入到落在P點所需的時間t。【答案】（1）；（2）；（3）?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，則有：解得：（2）過O點和P點作速度方向的垂線，兩線交點C即為電子在磁場中做勻速圓周運動的圓心，如圖所示由幾何知識得：（3）由圖中可知，由圖中可知圓弧對應圓心角為，粒子做圓周運動的周期：則粒子的運動時間：15.如圖所示，在坐標平面的第一象限內有一沿軸負方向的勻強電場，在第四象限內有一垂直于平面向外的勻強磁場，一質量為，帶電量為的粒子（重力不計）經過電場中坐標為（，）的點時的速度大小為。方向沿軸負方向，然后以與軸負方向成角進入磁場，最后從坐標原點射出磁場，求：（