最新201X学年物理人教版选修3-1-3.5运动电荷在磁场中受到的力同步练习-教师用卷Word版含解析

1、309教育网运动电荷在磁场中受到的力同步练习一、单选题1. 如图所示，一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向()A. 向下B. 向上C. 指向S极D. 指向N极【答案】A【解析】解：由图可知，磁场方向从N极指向S极，根据左手定则可知，让四指指向与正电荷运动方向相同，让磁感线穿过手心，根据大拇指的指向即可判断出洛伦兹力的方向，由此可知负电的离子束所受的洛伦兹力的方向向下，故A正确，BCD错误。故选：A。2. 在图中，标出了磁场B的方向、带电粒子的电性及运动方向，电荷所受洛仑兹力F的方向，其中正确的是()A. B. C. D. 【答案】B【解析】解：A、磁场向里，电子向右

2、运动，所以电流方向向左，根据左手定则可得，洛伦兹力的方向下，所以A错误；B、磁场向外，正电荷向右运动，根据左手定则可得，洛伦兹力的方向向下，所以B正确；C、磁场向左，正电荷向右运动，运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用，所以C错误；D、磁场向上，正电荷向左运动，根据左手定则可得，洛伦兹力的方向内，所以D错误；故选：B3. 如图，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子(不计重力)在匀强磁场中运动并穿过金属板(粒子速率变小)，虚线表示其运动轨迹，由图知()A. 粒子带正电B. 粒子运动方向是abcdeC. 粒子运动方向是edcbaD. 粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长【答案】C【解析

3、】解：A、带电粒子(不计重力)在匀强磁场中运动并穿过金属板后粒子速率变小，根据带电粒子在磁场中运动的半径公式：r=mvqB，粒子的半径将减小，故粒子应是由下方穿过金属板，故粒子运动方向为edcba，根据左手定则可得，粒子应带负电，故A错误；BC、带电粒子穿过金属板后速度减小，由r=mvqB轨迹半径应减小，故可知粒子运动方向是edcba，故B错误，C正确；D、由T=2mqB可知，粒子运动的周期和速度无关，而上下均为半圆，故所对的圆心角相同，故粒子的运动时间均为T2，故D错误；故选：C4. 在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场的

4、方向竖直向下，其俯视图如图，若小球运动到A点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法不可能的是()A. 小球做逆时针匀速圆周运动，半径不变B. 小球做逆时针匀速圆周运动，半径减小C. 小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变D. 小球做顺时针匀速圆周运动，半径减小【答案】B【解析】解：A、若小球带正电，则小球所受的洛伦兹力指向圆心，开始时，拉力可能为零，绳断后，仍然洛伦兹力提供向心力，逆时针做圆周运动，半径不变若开始靠洛伦兹力和拉力的合力提供向心力，拉力减小为零，小球靠洛伦兹力提供向心力，速度的大小不变，半径变大，故B错误，A正确C、如果小球带负电，则小球所受的洛伦兹力方向背离圆

5、心，当洛伦兹力的大小等于小球原来所受合力大小时，绳子断后，小球做顺时针的匀速圆周运动，半径不变，也可能洛伦兹力大于之前合力的大小，则半径减小.故C、D正确本题选不可能的，故选：B5. 如图所示，边长为的L的正方形区域abcd中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.一带电粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从ab边中点N点射出磁场.忽略粒子受到的重力，下列说法中正确的是()A. 该粒子带负电B. 洛伦兹力对粒子做正功C. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为L4D. 如果仅使该粒子射入磁场的速度增大，粒子做圆周运动的半径也将变大【答案】D【解析】解：A、粒子垂

6、直射入匀强磁场中，做匀速圆周运动，进入磁场时，速度向右，磁场向内，洛伦兹力向上，故粒子带正电，故A错误；B、根据左手定则，洛伦兹力与速度垂直，一定不做功，故B错误；C、洛伦兹力提供向心力，指向圆心；粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场，圆心在射线Ma上；正好从ab边中点N点射出磁场，故圆心在MN的连线的垂直平分线撒谎能够；故圆心在a点，故半径为L2，故C错误；D、根据牛顿第二定律，有：qvB=mv2R，解得：R=mvqB；速度越大，轨道半径越大，故D正确故选：D6. 如图所示，通电竖直长直导线的电流方向向上，初速度为0的电子平行于直导线竖直向上射出，不考虑电子的重力，则电子将(

7、)A. 向右偏转，速率不变B. 向左偏转，速率改变C. 向左偏转，速率不变D. 向右偏转，速率改变【答案】A【解析】解：由安培定则可知导体右侧磁场方向垂直纸面向里，然后根据左手定则可知运动电子所受洛伦兹力向右，因此电子将向右偏转，洛伦兹力不做功，故其速率不变，故BCD错误，A正确故选：A7. 两个带电粒子由静止经同一电场加速后垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：2.电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为()A. 2：1B. 1：lC. 1：2D. 1：4【答案】C【解析】解：两个带电粒子由静止经同一电场加速后，根据动能定理：12mv2=qU 所以：v=2qUm 由于两粒

8、子质量之比为1：2.电量之比为1：2，所以两种粒子进入磁场的速度是相等的根据洛伦兹力大小，f=Bqv，结合题意可得，洛伦兹力大小与电量成正比，即1：2，故C正确，ABD错误；故选：C 二、多选题8. 如图所示，质量为m、带电荷量为q的小滑块放置在倾角为、足够长的固定光滑绝缘斜面上，斜面置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。现让小滑块在斜面上由静止释放，一段时间后小滑块离开斜面。重力加速度大小为g.下列判断正确的是()A. 小滑块带正电B. 小滑块在斜面上滑行的过程中机械能守恒C. 小滑块要离开斜面时的加速度大小为gD. 小滑块离开斜面时的速度大小为mgcosqB【答案】BD【解

9、析】解：A、由题意可知：小滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则可得：小滑块带负电，故A错误；B、滑块下滑过程中，支持力与速度垂直，且洛伦兹力与速度也垂直，因此两个力不做功，因光滑，没有摩擦力，因此只有重力做功，小滑块的机械能守恒，故B正确；C、滑块要离开斜面时，重力垂直斜面的分力与洛伦兹力平衡，则重力另一分力产生加速度，那么其加速度大小为gsin，故C错误。                   &#

10、160;       D、由题意：当滑块离开斜面时，洛伦兹力：Bqv=mgcos，则v=mgcosqB，故D正确；故选：BD。9. 如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场.现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动，在加速运动阶段()A. 乙物块与地之间的摩擦力不断增大B. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C. 甲、乙两物块间的摩擦力不断减小D. 甲、乙两物块间的摩擦力大小不变【答案】AC【解析】解：A、以甲乙整体为研究对象，分析

11、受力如图，则有N=F洛+(m甲+m乙)g，当甲乙一起加速运动时，洛伦兹力F洛增大，N增大，则地面对乙的滑动摩擦力f增大.故A正确BCD、由于f增大，F一定，根据牛顿第二定律得，加速度a减小，对甲研究得到，乙对甲的摩擦力f甲=m甲a，则得到f甲减小，甲、乙两物块间的静摩擦力不断减小.故BD错误，C正确故选：AC 10. 两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力的作用而做匀速圆周运动，则下列判断正确的是()A. 若速率相等，则半径必相等B. 若质量相等，则周期必相等C. 若动能相等，则半径必相等D. 若比荷相等，则周期必相等【答案】BD【解析】解：由洛伦兹力充当向心力，根据牛顿第二定律得：q

12、vB=mv2r，得：r=mvqB 周期T=2rv=2mqB A、两个粒子带电量相等，B相同，由知，速率v相等，半径不一定相等，还粒子的质量有关，故A错误。B、两个粒子带电量相等，B相同，由知，若质量相等，则周期必相等，故B正确。C、两个粒子带电量相等，B相同，由得：r=2mEkqB，若动能相等，则半径不一定相等，还粒子的质量有关，故C错误。D、若比荷qm相等，B相同，则周期必相等，故D正确。故选：BD。11. 如图所示为某磁谱仪部分构件的示意图，图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹，宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直

13、进入磁场时，下列说法正确的是()A. 电子与正电子的偏转方向一定不同B. 电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C. 仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D. 粒子的动能越大，它在磁场中的运动轨迹的半径越小【答案】AC【解析】解：A、由于电子与正电子的电性相反，所以它们以相同的方向进入磁场时，受到的洛伦兹力的方向相反，偏转的方向相反，故A正确；B、根据带电粒子的半径公式：r=mvqB，电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径是否相同，与它们的速度有关，故B错误；C、质子与正电子的电性相同，所以它们以相同的方向进入磁场时，受到的洛伦兹力的方向相同，偏转的方向相同，仅依据粒子运动轨迹无法

14、判断该粒子是质子还是正电子，故C正确；D、根据带电粒子的半径公式：r=mvqB，粒子的半径与粒子的动量成正比，而不是与粒子的动能成正比；粒子的动量越大，它在磁场中的运动轨迹的半径越大.故D错误故选：AC12. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场.在该区域中，有一个竖直放置光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球.O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd沿水平方向.已知小球所受电场力与重力大小相等.现将小球从环的顶端a点由静止释放.下列判断正确的是 A. 小球不能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动B. 当小球运动到c点时，洛

15、仑兹力最大C. 小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D. 小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小【答案】AD【解析】【分析】电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45o，由于合力为恒力，故类似与新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”；关于圆心对称的位置(即bc弧的中点)就是“最低点”，速度最大；再根据竖直平面内圆周运动的相关知识解题即可。本题主要考查了带电粒子在电场和磁场中的综合规律的应用，有一定难度。【解答】A.由于a、d两端关于等效最高点对称，若从a点静止释放，最高运动到d点，故A正确；B.由于bc弧的中点相当于“最低点”，速度最大，当然这个位

16、置的洛伦兹力最大，故B错误；C.从a到b电场力做正功，重力也做正功，小球从a点到b点，重力势能减小，电势能减小，故C错误；D.由于等效最低点在bc之间，小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小，故D正确。故选AD。三、计算题13. 如图，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B.MM'和NN'是它的两条边界.现有质量为m，电量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入，要使粒子不从边界NN'射出，粒子入射速率的最大值可能是多少？【答案】解：目中只给出粒子“电荷量为q”，未说明是带哪种电荷.若带正电荷，轨迹是如图所示上方与NN'相切的14圆弧，如图1所示 设轨道

17、半径为R，根据几何知识得：R-Rcos45=d 解得：R=(2+2)d 粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力，则牛顿第二定律得： qvB=mv2R 解得：v=(2+2)Bqdm若带负电荷，轨迹如图所示下方与NN'相切的34圆弧，如图2所示.根据几何知识得：  R+Rcos45=d 解得：R=(2-2)d 由qvB=mv2R 解得：v=(2-2)Bqdm答：粒子入射速率的最大值可能是(2+2)Bqdm或(2-2)Bqdm【解析】带电粒子垂直射入匀强磁场时，粒子做匀速圆周运动，速度越大，粒子的轨迹半径越大，当轨迹恰好与边界NN'相切时，粒子恰好不能从边界NN&

18、#39;射出，根据几何知识求出轨迹半径，由牛顿第二定律求解粒子入射速率的最大值本题是带电粒子在有界的磁场中圆周运动问题，画出轨迹，由几何知识求半径是关键14. 电子质量为m，电荷量为q，以速度v0与x轴成角射入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后落在x轴上的P点，如图所示，求：(1)电子运动的轨道半径R；(2)OP的长度；(3)电子由O点射入到落在P点所需的时间t【答案】解：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qv0B=mv02R，解得：R=mv0qB；(2)粒子运动轨迹如图所示： 由几何知识得：OP=2Rsin=2mv0sinqB；(3)由图中可知圆弧对应的圆

19、心角为2，粒子做圆周运动的周期：T=2mqB，粒子的运动时间：t=22T=2mqB答：(1)电子运动的轨道半径R为mv0qB；(2)OP的长度为2mv0sinqB；(3)电子由O点射入到落在P点所需的时间t为2mqB【解析】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出粒子轨道半径(2)作出粒子运动轨迹，求出OP的长度(3)求出粒子转过的圆心角，然后根据粒子周期公式求出粒子的运动时间本题考查了粒子在磁场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律与周期公式可以解题15. 如图所示，

20、在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向外的匀强磁场，一质量为m，带电量为+q的粒子(重力不计)经过电场中坐标为(3L,L)的P点时的速度大小为V0.方向沿x轴负方向，然后以与x轴负方向成45角进入磁场，最后从坐标原点O射出磁场求：(1)匀强电场的场强E的大小；(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小；(3)粒子从P点运动到原点O所用的时间【答案】解：粒子在电场中经过点P后，做类平抛运动，进入磁场中做匀速圆周运动，从O点射出，则其运动轨迹如图所示(1)设粒子在O点时的速度大小为v，OQ段为圆周，PQ段为抛物线.根据对称性可知，粒子在Q点时的速度大小也为v，方向与x轴正方向成45角，可得：V0=vcos45      解得：v=2v0    在粒子从P运动到Q的过程中，由动能定理得：-qE0L=12mv02-12mv2 解得：E0=mv022q