2024-2025學年高中物理第三章磁場5運動電荷在磁場中受到的力課時作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE4-運動電荷在磁場中受到的力一、單項選擇題1．下列說法正確的是()A．運動電荷在磁感應強度不為零的地方，肯定受到洛倫茲力的作用B．運動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應強度肯定為零C．洛倫茲力既不能變更帶電粒子的動能，也不能變更帶電粒子的速度D．洛倫茲力對帶電粒子不做功解析：運動電荷在磁場中所受的洛倫茲力F＝qvBsinθ，所以F的大小不但與q、v、B有關系，還與v的方向與B的夾角θ有關系，當θ＝0°或180°時，F(xiàn)＝0，此時B不肯定等于零，所以A、B錯誤；又洛倫茲力與粒子的速度始終垂直，所以洛倫茲力對帶電粒子不做功，粒子的動能也就不變，但粒子速度方向變更，所以C錯、D對．答案：D2．來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些質(zhì)子在進入地球四周的空間時，將()A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預定地點，稍向東偏轉C．相對于預定地點，稍向西偏轉D．相對于預定地點，稍向北偏轉解析：地球表面地磁場方向由南向北，質(zhì)子帶正電，依據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東，B正確．答案：B3．(2024·河北省沙河月考)如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉，在下列措施中可采納的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向解析：電子沿x軸正方向運動，則電流沿x軸負方向；要使電子偏向z軸負方向，則電子所受洛倫茲力或電場力應沿z軸負方向；由此可知磁場方向沿y軸正方向或電場方向沿z軸正方向，B正確．答案：B二、多項選擇題4．下列說法正確的是()A．全部電荷在電場中都要受到電場力的作用B．全部電荷在磁場中都要受到磁場力的作用C．一切運動電荷在磁場中都要受到磁場力的作用D．運動電荷在磁場中，只有當垂直于磁場方向的速度重量不為零時，才受到磁場力的作用解析：電荷在電場中均受電場力，A對；運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力F＝qvB，v是垂直于B的重量，當v與B平行時，不受洛倫茲力，B、C錯，D對．答案：AD5．如圖所示，一個帶負電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙絕緣桿上，整個裝置處于方向如圖所示的勻強磁場B中．現(xiàn)給滑環(huán)一個水平向右的瞬時速度，則滑環(huán)在桿上的運動狀況可能是()A．始終做勻速運動B．先做減速運動，最終靜止在桿上C．先做加速運動，最終做勻速運動D．先做減速運動，最終做勻速運動解析：帶電滑環(huán)向右運動所受洛倫茲力的方向向上，其大小與滑環(huán)的初速度大小有關．由于滑環(huán)的初速度大小未詳細給出，所以洛倫茲力與滑環(huán)的重力可能出現(xiàn)三種不同的關系，但不行能先做加速運動，故選A、B、D.答案：ABD6．如圖所示，兩個半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強電場和勻強磁場中，軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的，兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放，M、N為軌道的最低點，以下說法正確的是()A．兩小球第一次到達軌道最低點時的速度vM>vNB．兩小球第一次到達軌道最低點時對軌道的壓力FM>FNC．小球第一次到達M的時間大于到達N的時間D．在磁場中小球能到達軌道的另一端，在電場中不能解析：小球在磁場中到達軌道最低點的過程中只有重力做功，vM＝eq\r(2gR).在電場中到達軌道最低點的過程中，重力做正功，電場力做負功，依據(jù)動能定理得mgR－qER＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，vN＝eq\r(2gR－2\f(qER,m))，所以vM>vN；設兩軌道左端最高點分別為X、Y，因為eq\x\to(XM)＝eq\x\to(YN)，所以該過程所用時間tM<tN，故A正確、C錯誤；依據(jù)能量守恒定律知，D正確；兩小球第一次到達最低點時，在M點F′M＝mg＋qvMB＋meq\f(v\o\al(2,M),R)，在N點F′N＝mg＋meq\f(v\o\al(2,N),R)，不難看出，F(xiàn)′M>F′N，由牛頓第三定律可知FM＝F′M，F(xiàn)N＝F′N，所以B項正確．答案：ABD三、非選擇題7.質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動，求：(1)電場強度的大小，該帶電粒子帶何種電荷．(2)磁感應強度的大?。馕觯?1)微粒做勻速直線運動，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場力qE，洛倫茲力qvB，受力如圖所示，qE＝mg，則電場強度E＝eq\f(mg,q).微粒所受電場力方向與電場方向相同，所以微粒帶正電．(2)由于合力為零，則qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv).答案：(1)eq\f(mg,q)正電(2)eq\f(\r(2)mg,qv)8.一個質(zhì)量為m＝0.1g的小滑塊，帶有q＝5×10－4C的電荷量，放置在傾角α＝30°的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于B＝0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面對里，如圖所示，小滑塊由靜止起先沿斜面下滑，其斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時要離開斜面．求：(取g＝10m/s2(1)小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時的瞬時速度多大？(3)該斜面的長度至少多長？解析：(1)小滑塊沿斜面下滑的過程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F.若要小滑塊離開斜面，洛倫茲力F方向應垂直斜面對上，依據(jù)左手定則可知，小滑塊應帶有負電荷．(2)小滑塊沿斜面下滑時，垂直斜面方向的加速度為零，有qvB＋FN－mgcosα＝0當FN＝0時，小滑塊起先脫離斜面所以v＝eq\f(mgcosα,Bq)＝eq\f(0.1×10－3×10×\f(\r(3),2),0.5×5×10－4)m/s＝2eq\r(3)m(3)法一：下滑過程中，只有重力做功，由動能定理得：mgxsinα＝eq\f(1,2)mv2斜面的長度至少應是x＝eq\f(v2,2gsinα)＝eq\f(2\r(3)2,2×10×0