2024-2025學(xué)年高中物理第三章5第5節(jié)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力練習(xí)含解析新人教版選修3-1

PAGE5-運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力(建議用時(shí)：40分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1．帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是()A．洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功B．洛倫茲力不變更帶電粒子的動(dòng)能C．洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān)D．洛倫茲力不變更帶電粒子的速度方向解析：選B.洛倫茲力的方向總跟速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功，不會(huì)變更粒子的動(dòng)能，故選B.2．有一個(gè)通入交變電流的螺線管如圖所示，當(dāng)電子以速度v沿著螺線管的軸線方向飛入螺線管后，它的運(yùn)動(dòng)狀況將是()A．做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．做勻減速直線運(yùn)動(dòng) D．做往復(fù)的周期運(yùn)動(dòng)解析：選A.因?yàn)榇藭r(shí)B∥v，所以電子受到的洛倫茲力為零．故選項(xiàng)A正確．3．如圖是電子射線管的示意圖．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(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采納的是()A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析：選B.電子由陰極射向陽(yáng)極，等效電流方向?yàn)橛申?yáng)極流向陰極，依據(jù)左手定則推斷磁場(chǎng)方向應(yīng)為沿y軸正方向，A錯(cuò)誤，B正確．加電場(chǎng)時(shí)，電子受力方向與電場(chǎng)線方向相反，故電場(chǎng)應(yīng)沿z軸正方向，C、D錯(cuò)誤．4.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)解析：選B.由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，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必錯(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．5.如圖，a是豎直平面P上的一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)．P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的瞬間，條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向()A．向上 B．向下C．向左 D．向右解析：選A.P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)，可知條形磁鐵的磁場(chǎng)的方向向外，電子向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，電子受到的條形磁鐵對(duì)電子的作用力的方向向上．6．(多選)(2024·江蘇淮安高二檢測(cè))關(guān)于電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力，正確的說(shuō)法是()A．電荷在磁場(chǎng)中肯定受洛倫茲力作用B．電荷在電場(chǎng)中肯定受電場(chǎng)力作用C．電荷所受電場(chǎng)力肯定與該處電場(chǎng)方向一樣D．電荷所受的洛倫茲力肯定與磁場(chǎng)方向垂直解析：選BD.電荷在電場(chǎng)中肯定受電場(chǎng)力作用，但在磁場(chǎng)中，只有電荷運(yùn)動(dòng)并且運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不平行時(shí)才受磁場(chǎng)力作用，A錯(cuò)，B對(duì)．電荷受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同或相反，電荷若受磁場(chǎng)力，則磁場(chǎng)力方向與磁場(chǎng)方向肯定垂直，C錯(cuò)，D對(duì)．7．如圖所示為電視機(jī)顯像管偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖，當(dāng)線圈通以圖示的直流電時(shí)，形成的磁場(chǎng)如圖所示，一束沿著管頸軸線射向紙內(nèi)的電子將()A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向左偏轉(zhuǎn) D．向右偏轉(zhuǎn)解析：選D.由安培定則可知，線圈在紙面內(nèi)中心點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向下，由左手定則知電子所受洛倫茲力方向向右，故向右偏轉(zhuǎn)，D正確．8．如圖所示，在豎直絕緣的水平臺(tái)上，一個(gè)帶正電的小球以水平速度v0拋出，落在地面上的A點(diǎn)，若加一垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球仍能落到地面上，則小球的落點(diǎn)()A．仍在A點(diǎn) B．在A點(diǎn)左側(cè)C．在A點(diǎn)右側(cè) D．無(wú)法確定解析：選C.小球在運(yùn)動(dòng)中任一位置的受力如圖所示，小球此時(shí)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＝eq\f(mg－qvBcosθ,m)<g，故小球在空中做曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間將增加，同時(shí)水平方向上加速，故落點(diǎn)應(yīng)在A點(diǎn)的右側(cè)，選項(xiàng)C正確．【B組素養(yǎng)提升】9．(多選)如圖所示，套在足夠長(zhǎng)的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球，其質(zhì)量為m，所帶的電荷量為q，小球可在棒上滑動(dòng)，現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向且相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外，設(shè)小球的電荷量不變，小球由靜止下滑的過(guò)程中()A．小球加速度始終增加B．小球速度始終增加，直到最終勻速C．棒對(duì)小球的彈力始終減小D．小球所受洛倫茲力始終增大，直到最終不變解析：選BD.小球由靜止起先下滑，受到向左的洛倫茲力不斷增加．在起先階段，洛倫茲力小于向右的靜電力，棒對(duì)小球有向左的彈力，隨著洛倫茲力的增加，棒對(duì)小球的彈力減小，小球受到的摩擦力減小，所以在豎直方向上小球受到重力和摩擦力作用加速運(yùn)動(dòng)，其加速度漸漸增加．當(dāng)洛倫茲力等于靜電力時(shí)，棒對(duì)小球沒(méi)有彈力，摩擦力隨之消逝，小球在豎直方向上受到的合力最大，加速度最大．隨著小球速度接著增加，洛倫茲力大于靜電力，棒對(duì)小球又產(chǎn)生向右的彈力，隨著速度增加，洛倫茲力增加，棒對(duì)小球的彈力增加，小球受到的摩擦力增加，于是小球在豎直方向受到的合力減小，加速度減小，小球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減小為零時(shí)，小球的速度不再增加，以此時(shí)的速度做勻速運(yùn)動(dòng)．綜上所述，選項(xiàng)B、D正確．10.如圖所示，帶負(fù)電荷的擺球在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中搖擺，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面對(duì)里．?dāng)[球在A、B間搖擺過(guò)程中，由A擺到最低點(diǎn)C時(shí)，擺線拉力大小為F1，擺球加速度大小為a1；由B擺到最低點(diǎn)C時(shí)，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：選B.由于洛倫茲力不做功，所以擺球從B到達(dá)C點(diǎn)的速度和從A到達(dá)C點(diǎn)的速度大小相等．由a＝eq\f(v2,r)可得a1＝a2.當(dāng)由A運(yùn)動(dòng)到C時(shí)，以擺球?yàn)樘接憣?duì)象，對(duì)擺球進(jìn)行受力分析如圖甲所示，F(xiàn)1＋qvB－mg＝ma1.當(dāng)由B運(yùn)動(dòng)到C時(shí)，對(duì)擺球受力分析如圖乙所示，F(xiàn)2－qvB－mg＝ma2.由以上兩式可得：F2＞F1，故B正確．11．一初速度為零的質(zhì)子，經(jīng)過(guò)電壓為1880V的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為5.0×10－4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．求質(zhì)子受到的洛倫茲力的大?。?質(zhì)子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，g取10m/s2)解析：質(zhì)子的初速度為零，由動(dòng)能定理得Uq＝eq\f(1,2)mv2，可得質(zhì)子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速率v＝eq\r(\f(2Uq,m))＝6.0×105m/s由于質(zhì)子是垂直進(jìn)入磁場(chǎng)的，依據(jù)洛倫茲力的計(jì)算公式可以得到F＝qvB＝1.6×10－19×6.0×105×5.0×10－4N＝4.8×10－17N.答案：4.8×10－17N12．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(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)同時(shí)存在的空間，如圖所示，微粒在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。馕觯?1)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合力必為零，微粒