2024-2025學年新教材高中物理第一章安培力與洛倫茲力2磁吃運動電荷的作用力測評含解析新人教版選擇性必修第二冊

PAGE7-磁場對運動電荷的作用力課后篇素養(yǎng)形成必備學問基礎(chǔ)練1.電荷量為+q的粒子在勻強磁場中運動,下列說法正確的是()A.只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同B.假如把+q改為-q,且速度大小不變、方向相反,則洛倫茲力的大小、方向均不變C.洛倫茲力方向肯定與電荷速度方向垂直,磁場方向肯定與電荷運動方向垂直D.粒子在只受洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變解析因為洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關(guān),而且與粒子速度的方向有關(guān),又由于洛倫茲力的方向恒久與粒子的速度方向垂直,速度方向不同時洛倫茲力的方向也不同,所以A選項錯誤。因為改為-q且速度反向時所形成的電流方向與原+q運動形成的電流方向相同,由左手定則可知洛倫茲力方向不變,再由F=qvB知大小不變,所以B選項正確。電荷進入磁場時的速度方向可以與磁場方向成隨意夾角,所以C選項錯誤。因為洛倫茲力總與速度方向垂直,因此洛倫茲力不做功,粒子動能不變,但洛倫茲力可變更粒子的運動方向,使粒子速度的方向不斷變更,所以D選項錯誤。答案B2.一束混合粒子流從一放射源射出后,進入如圖所示的磁場,分別為1、2、3三束粒子流,不考慮重力及粒子間的相互作用,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帶負電解析依據(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.如圖所示,一束電子流沿管的軸線進入螺線管,忽視重力,電子在管內(nèi)的運動應(yīng)當是()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C4.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,若加一垂直紙面對里的勻強磁場,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-qvBcosθ答案C5.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對里。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變更時,粒子運動軌跡不會變更?()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(yīng)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變更時,粒子所受的合力仍為0,運動軌跡不會變更,故B項正確。答案B6.兩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(guān),C項正確。答案C7.質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球,用一長為l的絕緣細線懸掛在方向垂直紙面對里的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,如圖所示,用絕緣的方法使小球位于懸線呈水平的位置A,然后由靜止釋放,小球運動的平面與B的方向垂直,求小球第一次和其次次經(jīng)過最低點C時懸線的拉力FT1和FT2。解析小球由A運動到C的過程中,洛倫茲力始終與v的方向垂直,對小球不做功,只有重力做功,由動能定理有mgl=12解得vC=2gl在C點,由左手定則可知洛倫茲力向上,其受力狀況如圖①所示由牛頓其次定律,有FT1+F洛-mg=mv又F洛=qvCB,所以FT1=3mg-qB2同理可得小球其次次經(jīng)過C點時,受力狀況如圖②所示,所以FT2=3mg+qB2gl答案3mg-qB2gl3mg+qB關(guān)鍵實力提升練8.如圖所示,帶負電荷的擺球在一勻強磁場中搖擺。勻強磁場的方向垂直紙面對里。擺球在A、B間搖擺過程中,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=a2B.F1<F2,a1=a2C.F1>F2,a1>a2D.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,以擺球為探討對象,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<F答案B9.(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(yīng)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始終線上,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錯誤;D選項中,電場力沿z軸方向,洛倫茲力沿y軸方向,兩力不行能平衡,粒子將做曲線運動,D錯誤。假如粒子帶負電,仍有上述結(jié)果。答案AB10.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(guān)于圓環(huán)所帶的電性、勻強磁場的磁感應(yīng)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=mgB.圓環(huán)帶正電,B=2C.圓環(huán)帶負電,W=3D.圓環(huán)帶正電,W=3解析因圓環(huán)最終做勻速直線運動,依據(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=2mgqv答案B11.(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,磁場方向垂直紙面對里,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,不行忽視重力,下列說法正確的是()A.微粒肯定帶負電B.微粒的動能肯定削減C.微粒的電勢能肯定增加D.微粒的機械能肯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,則必定做變速運動,由于速度的變更會導致洛倫茲力變更,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,合力不行能為零,故微粒肯定帶負電,受力分析如圖乙所示,故A正確,B錯誤;靜電力做正功,微粒電勢能削減,機械能增加,故C錯誤,D正確。答案AD12.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。整個裝置處在方向相互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,方向垂直紙面對里,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點時滑塊對軌道的壓力。解析以滑塊為探討對象,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-qER=1得vC=2(mg(2)依據(jù)洛倫茲力公式得F=qvCB=5×10-2×2×1N=0.1N方向豎直向下。(3)在C點,FN-mg-qvCB=mv得FN=mg+qvCB+mvC2R=由牛頓第三定律可知,滑塊對軌道的壓力為20.1N,方向豎直向下。答案(1)2m/s,方向水平向左(2)0.1N,方向豎直向下(3)20.1N,方向豎直向下13.如圖所示,一帶電粒子以速度v從M點射入直線邊界的勻強磁場區(qū)域,入射方向與磁場邊界的夾角為θ