2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)20磁吃運(yùn)動(dòng)電荷的作用含解析魯科版選修3-1

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(二十)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．關(guān)于電荷在磁場(chǎng)中的受力，下列說(shuō)法中正確的是()A．靜止的電荷肯定不受洛倫茲力的作用，運(yùn)動(dòng)電荷肯定受洛倫茲力的作用B．洛倫茲力的方向有可能與磁場(chǎng)方向平行C.洛倫茲力的方向肯定與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直D．帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，可能受洛倫茲力的作用C[由F＝qvBsinθ，當(dāng)B∥v時(shí)，F(xiàn)＝0；當(dāng)v＝0時(shí)，F(xiàn)＝0，故A、D錯(cuò)。由左手定則知，F(xiàn)肯定垂直于B且垂直于v，故B錯(cuò)，C對(duì)。]2．如圖所示，將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且在同一水平面內(nèi)，則陰極射線將()A．向外偏轉(zhuǎn) B．向里偏轉(zhuǎn)C．向上偏轉(zhuǎn) D．向下偏轉(zhuǎn)A[由右手螺旋定則可知通電螺線管在陰極射線處磁場(chǎng)方向豎直向下，陰極射線帶負(fù)電，結(jié)合左手定則可知其所受洛倫茲力垂直于紙面對(duì)外。]3．在地球的赤道旁邊，宇宙射線中的一個(gè)帶負(fù)電的粒子垂直于地面射向赤道，那么在地磁場(chǎng)的作用下，該粒子的偏轉(zhuǎn)方向?qū)⑹?)A．向東 B．向西C．向南 D．向北B[地磁場(chǎng)在赤道處方向?yàn)橛赡舷虮?，帶?fù)電的粒子速度豎直向下，依據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向向西，則粒子向西偏轉(zhuǎn)，故B對(duì)。]4.如圖所示，一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管，忽視重力，電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)是()A．當(dāng)從a端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)從b端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C[電子的速度v∥B，F(xiàn)洛＝0，電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。]5.帶電油滴以水平向右的速度v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下述說(shuō)法正確的是()A．油滴必帶正電荷，電荷量為eq\f(mg,v0B)B．油滴必帶正電荷，荷質(zhì)比eq\f(q,m)＝eq\f(g,v0B)C．油滴必帶負(fù)電荷，電荷量為eq\f(mg,v0B)D．油滴帶什么電荷都可以，只要滿意q＝eq\f(mg,v0B)C[由于帶電的油滴進(jìn)入磁場(chǎng)中恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)且受到的重力向下，則洛倫茲力方向必定向上。由左手定則可知油滴肯定帶負(fù)電荷，且滿意mg－qv0B＝0。所以q＝eq\f(mg,v0B)，故C正確。]6.如圖所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過(guò)，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)狀況是()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)B[由安培定則可知，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則可知，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)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錯(cuò)誤；由于洛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正確，A錯(cuò)誤。]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，運(yùn)動(dòng)電荷電荷量為q＝2×10－8C，電性已在圖中標(biāo)明，運(yùn)動(dòng)速度v＝4×105m/s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為ABC[解析]對(duì)于A、B，雖電性不同，速度方向也不同，但速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直，據(jù)F＝qvB得F1＝2×10－8×4×105×0.5N＝4×10－3N。對(duì)C，v沿垂直于B方向的重量為v′＝vcos30°所受洛倫茲力大小則為F2＝qv′B＝2×10－8×4×105×cos30°×0.5N≈3.5×10－3N。[答案]4×10－3N4×10－3N3.5×10－3N一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是()A．向上 B．向下C．向左 D．向右B[依據(jù)安培定則及磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量疊加，可得O點(diǎn)處的磁場(chǎng)方向向左，再依據(jù)左手定則推斷帶電粒子受到的洛倫茲力的方向向下。]2．如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面對(duì)外、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過(guò)程中，下列推斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無(wú)關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面對(duì)下D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上C[依據(jù)左手定則可知，滑塊受到垂直斜面對(duì)下的洛倫茲力，C正確。隨著滑塊速度的改變，洛倫茲力大小改變，它對(duì)斜面的壓力大小改變，故滑塊受到的摩擦力大小改變，A錯(cuò)誤。B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，據(jù)動(dòng)能定理，滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能就越小，B錯(cuò)誤。由于起先時(shí)滑塊不受洛倫茲力就能下滑，故B再大，滑塊也不行能靜止在斜面上，D錯(cuò)誤。]3.(多選)一個(gè)帶正電的小球以速度v0沿光滑的水平絕緣桌面對(duì)右運(yùn)動(dòng)，飛離桌面邊緣后，通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，落在地板上，磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里(如圖所示)，其水平射程為s1，落地速度為v1，撤去磁場(chǎng)后，其他條件不變，水平射程為s2，落地速度為v2，則()A．s1＝s2 B．s1＞s2C．v1＝v2 D．v1＞v2BC[帶正電的小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中洛倫茲力不做功，據(jù)動(dòng)能定理知，兩種狀況下均有mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))，所以v1＝v2，故C正確，D錯(cuò)誤。帶電小球在空中磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力的水平分力做正功，豎直分力做負(fù)功，兩者代數(shù)和為零。但水平速度要增加，落地時(shí)間增大，所以水平射程s1＞s2，B正確，A錯(cuò)誤。]4．如圖所示，擺球帶負(fù)電，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中搖擺，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里。擺球在AB間搖擺過(guò)程中，由A搖擺到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線的拉力為F1，擺球的加速度大小為a1；由B搖擺到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線的拉力為F2，擺球的加速度大小為a2，則()A．F1>F2，a1＝a2 B．F1<F2，a1＝a2C．F1>F2，a1>a2 D．F1<F2，a1<a2B[擺球在AB間搖擺時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以擺球由A擺到C點(diǎn)時(shí)的速度和由B擺到C點(diǎn)時(shí)的速度大小相等，設(shè)為v。當(dāng)由A擺到C點(diǎn)時(shí)，擺球受到的洛倫茲力豎直向上，此時(shí)有qvB＋F1－mg＝ma1＝meq\f(v2,L)；當(dāng)由B擺到C點(diǎn)時(shí)，擺球受到的洛倫茲力豎直向下，此時(shí)有F2－qvB－mg＝ma2＝meq\f(v2,L)。由此可知，a1＝a2，F(xiàn)1<F2，選項(xiàng)B正確。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)一帶電荷量大小為q，質(zhì)量為m的小球，從水平面上a點(diǎn)以初速度v0豎直向上射入如圖所示的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求：(1)小球帶正電還是負(fù)電？(2)小球運(yùn)動(dòng)到離水平面豎直高度為h的b點(diǎn)時(shí)的速度大?。?3)小球運(yùn)動(dòng)到離水平面豎直高度為h的b點(diǎn)時(shí)，小球所受的磁場(chǎng)力大小。[解析](1)由左手定則可知小球帶正電。(2)從a到b，由動(dòng)能定理得－mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))，解得v＝eq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))－2gh)。(3)由洛倫茲力公式F＝Bqv，解得F＝qBeq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))－2gh)。[答案](1)正電(2)eq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))－2gh)(3)qBeq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))－2gh)6．(14分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒OO′在豎直面內(nèi)垂直于磁場(chǎng)方向放置，細(xì)棒與水平面夾角為α。一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ＜tanα。現(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止起先下滑，試問(wèn)圓環(huán)在下滑過(guò)程中：(1)圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時(shí)的速度為多大？(2)圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度為多大？[解析](1)由于μ＜tanα，所以環(huán)將由靜止起先沿棒下滑。環(huán)A沿棒運(yùn)動(dòng)的速度為v1時(shí)，受到重力mg、洛倫茲力qv1B、桿的彈力FN1和摩擦力f1，f1＝μFN1。依據(jù)牛頓其次定律，對(duì)圓環(huán)A沿棒的方向：mgsinα－f1＝ma，沿垂直棒的方向：FN1＋qv1B＝mgcosα，所以當(dāng)f1＝0(即FN1＝0)時(shí)，a有最大值am，且am＝gsinα，此時(shí)qv1B＝mgcosα，解得v1＝eq\f(mgcosα,qB)。(2