2020学年高中物理 第三章 磁场 第五节 研究洛伦兹力练习 粤教版选修3-1

2020学年高中物理 第三章 磁场 第五节 研究洛伦兹力练习 粤教版选修3-1

第三章 磁场 ‎ 第五节 研究洛伦兹力 A级　抓基础 ‎1．有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是(　　)‎ A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用 B．电荷在电场中一定受电场力的作用 C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向平行 解析：电荷在电场中一定受电场力作用；如果粒子速度方向与磁场线平行，则粒子不受洛伦兹力作用．但如果粒子速度方向不与磁场线平行，则一定受到洛伦兹力作用．‎ 答案：B ‎2．(多选)运动电荷进入磁场后(无其他场)，可能做(　　)‎ A．匀速圆周运动　　　　 B．匀速直线运动 C．匀加速直线运动 D．平抛运动 解析：电荷在磁场中受到的洛伦兹力方向时刻与速度方向垂直，则运动电荷做匀速圆周运动或螺旋圆周运动，则A正确；当电荷的速度方向与磁场方向平行时，电荷不受力的作用，保持原来的运动状态做匀速直线运动，B正确．‎ 答案：AB ‎3．(多选)如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏，则(　　)‎ A．导线中的电流从A流向B B．导线中的电流从B流向A C．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现 D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关 解析：由于AB中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向内，所以根据安培定则，AB中的电流方向应为从B流向A，当AB中的电流方向变为从A流向B，则AB上方的磁场方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力变为向上，电子束的径迹变为向上偏转，所以本题的正确答案应为B、C.‎ 答案：BC ‎4．沿水平方向放置的平行金属板的间距为d，两板之间是磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示，一束在高温下电离的气体(等离子体)，以v射入磁场区，在两板上会聚集电荷出现电势差，求：‎ ‎(1)M、N两板各聚集何种电荷？‎ ‎(2)M、N两板间电势差可达多大？‎ 解析：(1)正负离子在磁场的作用下受到洛伦兹力，由左手定则可知：正电荷向M聚集，负电荷向N聚集，所以M带正电，N带负电．‎ ‎(2)电荷平衡时，电场力与洛伦兹力平衡：‎ Eq＝qvB，E＝，所以UMN＝Bdv.‎ 答案：(1)上正下负　(2)Bdv B级　提能力 ‎5．电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如下图所示，则电子束在螺线管中做(　　)‎ A．匀速直线运动 B．匀速圆周运动 C．加速减速交替的运动 D．来回振动 解析：电子速度方向与磁场线平行，则粒子不受洛伦兹力作用，所以电子以原来的速度运动．‎ 答案：A ‎6．(多选)极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动而形成的．科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关(　　)‎ A．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B．空气阻力做负功，使其动能减小 C．南、北两极的磁感应强度增强 D．太阳对粒子的引力做负功 解析：地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转；当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向，粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，故A错误；粒子在运动过程中可能受到空气的阻力，对粒子做负功，所以其动能会减小，故B正确；粒子在运动过程中，南北两极的磁感应强度较强，由洛伦兹力提供向心力，得出的半径公式，可知，当磁感应强度增加时，半径减小，故C正确；粒子在运动过程中，若电量增大，由洛伦兹力提供向心力，得出的半径公式，可知，当电量增大时，半径减小，与太阳的引力做功无关，故D错误．‎ 答案：BC ‎7．(多选)如下图所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示．现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则(　　)‎ A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0‎ B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0‎ C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0‎ D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0‎ 解析：当磁场方向指向纸里时，由左手定则可知质点受到背离圆心向外的洛伦兹力，向心力变小，由F＝mr可知周期变大，A对，B错；同理可知，当磁场方向指向纸外时受到指向圆心的洛伦兹力，向心力变大，周期变小，C错，D对．‎ 答案：AD ‎8.(多选)如图所示，一带电粒子(重力不计)在匀强磁场中沿图中所示轨迹运动，中央是一块薄绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知(　　)‎ A．粒子的运动方向是abcde B．粒子的运动方向是edcba C．粒子带正电 D．粒子在下半周所用时间比上半周长 解析：由Bqv＝m可知r＝，因粒子在穿过板后速度减小，则粒子的半径减小，故说明粒子是由下向上穿过，故运动方向为edcba; 故A错误，B正确；粒子受力指向圆心，则由左手定则可知粒子应带正电，故C正确；因粒子转动的周期T＝，在转动中磁场强度及质量没有变化，故周期不变，而由图可知，粒子在上下都经过半个周期，故时间相等，故D错误．‎ 答案：BC ‎9.(多选)如下图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(　　)‎ A．滑块受到的摩擦力增大 B．滑块到达地面时的动能与B的大小有关 C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上 解析：由左手定则知C正确．而Ff＝μFN＝μ(mgcos θ＋BQv)要随速度增加而变大，A正确；若滑块滑到斜面底端已达到匀速运动状态，应有Ff＝mgsin θ，可得v＝，可看到v随B的增大而减小，若滑块滑到斜面底端时还处于加速运动状态，则在B越强时，Ff越大，滑块克服阻力做功越多，到达斜面底端的速度越小，B正确；当滑块能静止于斜面上时应有mgsin θ＝μmgcos θ，即μ＝tan θ，与B的大小无关，D错误．‎ 答案：ABC ‎10．如图所示，一电子束(电子电量为e)以水平速度v垂直射入于磁感应强度为B的匀强磁场中(磁场方向垂直于纸面向里)，穿过磁场时，电子水平位移为d，速度方向与进入磁场时的速度方向成30°角，则：‎ ‎(1)电子的质量是多少？‎ ‎(2)穿过磁场的时间是多少？‎ 解析：(1)电子进入磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹如图．‎ 根据几何知识可知：电子轨迹的圆心角等于速度的偏向角，可知圆心角θ＝30°，且有轨迹半径r＝＝2d，‎ 由Bev＝m得m＝＝.‎ ‎(2)电子运动的周期为：T＝＝＝.‎ 电子穿过磁场的时间是t＝T＝T＝.‎ 答案：(1)　(2) ‎