2022高中物理第3章第四节知能优化训练教科版选修3-1

1．对于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感觉强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的选项是A．F、B、v三者必然均保持垂直B．F必然垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必然垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必然垂直于F、B，但F不一定垂直于B解析：＝qvB中各物理量的关系．由左手定则可知

F⊥B，F⊥v，B与v能够不垂直，故

B正确，A、C、D错误．2．下列说法正确的选项是A．运动电荷在磁感觉强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感觉强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功解析：＝qvBinθ，所以F的大小不只与q、v、B相关系，还与v的方向与B的夹角θ相关系，当θ＝0°或180°时，F＝0，此时B不一定等于零，所以A、B错误；又洛伦兹力与粒子的速度始终垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能也就不变，但粒子速度方向要变．所以C错．D对．3一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如图3－4－7所示．径迹上的每一小段都可近似当作圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量渐渐减小带电荷量不变．从图中情况能够确定图3－4－7A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电解析：选D垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆2周运动，半径R＝错误!由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，又据E＝错误!mv知，v在减小，故R减小，可判断粒子从b向a运动；另据左手定则，可判断粒子带负电．4．质子和一价钠离子分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，如果他们做圆周运动的半径恰巧相等，这说明它们在进入磁场时A．速率相等

B．质量和速率的乘积相等C．动能相等D．质量相等解析：＝错误!可知，由于质子和一价钠离子带电荷量相等，则只需质量和速率的乘积相等，其半径就相等．5如图3－4－8所示，正、负电子垂直磁场方向沿与边界成θ＝30°角的方向射入匀强磁场中，求正、负电子在磁场中的运动时间之比．图3－4－8解析：首先画出正、负电子在磁场中的运动轨迹如下图，上边轨迹为正电子的，下边轨迹为负电子的，由几何知识知：正电子圆弧轨迹所对圆心角φ1θ＝60°＝错误!，而负＝2电子的圆周轨迹所对圆心角φ2＝360°－2θ＝300°＝错误!π，由t＝错误!T，故t1＝错误!T，t2＝错误!T，t1∶t2＝φ1∶φ2＝1∶5答案：1∶5一、选择题1．如图3－4－9所示的是磁感觉强度、正电荷速度v和磁场对电荷的作使劲F三者方B向的相互关系图其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直．其中正确的选项是图3－4－9解析：选D本题主要考察左手定则及立体图像的辨认，利用左手定则可判断出D是正确的．2．2022年南京高二检测以下说法正确的选项是A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功D．洛伦兹力能够改变运动电荷的速度大小解析：选C只有运动电荷的速度方向与磁场不平行时，运动电荷才会受到洛伦兹力的作用，且洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，对运动电荷永不做功，故A、B、D错误，C正确．3．对于安培力和洛伦兹力，下面说法中正确的选项是A．洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B．安培力和洛伦兹力，其本质都是磁场对运动电荷的作使劲C．安培力和洛伦兹力，二者是等价的D．安培力对通电导体能做功，但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析：选BD安培力和洛伦兹力实际上都是磁场对运动电荷的作使劲，但二者不是等价的，安培力实际上是洛伦兹力的宏观表现，它能够对通电导体做功，但洛伦兹力不能对运动电荷做功．4．对于运动电荷和磁场的说法中，正确的选项是A．运动电荷在某点不受洛伦兹力的作用，这点的磁感觉强度必为零B．电荷的运动方向、磁感觉强度和电荷所受洛伦兹力的方向一定互相垂直C．电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转，这是因为洛伦兹力对电子做功的结果D．电荷与磁场没有相对运动，电荷就一定不受磁场的作使劲解析：选D当电荷的运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，A错；洛伦兹力垂直于速度方向和磁场方向，但磁场方向和运动方向不一定垂直，B错；洛伦兹力总与运动方向垂直，对运动电荷不做功，C错；电荷与磁场没有相对运动时，电荷不受洛伦兹力作用，D对．5如图3－4－10所示，表示匀强磁场B垂直于O平面竖直向上，要使速率相同的电子进入磁场后，受到的洛伦兹力最大，并且洛伦兹力的方向指向轴正方向，那么电子运动方向可能是图3－4－10A．沿轴正方向进入磁场B．沿轴负方向进入磁场C．在O平面内，沿任何方向进入D．在O平面内，沿某一方向进入解析：选D当电子运动速度与磁场垂直时所受洛伦兹力最大．再由左手定则可判知电子应在O平面内沿某一方向进入，D对．6如图3－4－11所示，一水平导线通以电流I，导线下方有一电子，初速度方向与电流平行，对于电子的运动情况，下述说法中正确的选项是图3－4－11A．沿路径a运动，其轨道半径越来越大B．沿路径a运动，其轨道半径越来越小C．沿路径b运动，其轨道半径越来越小D．沿路径b运动，其轨道半径越来越大解析：选A由安培定则知，电子所在处的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则知，电子所受洛伦兹力向下，故沿路径a运动，C、D均错；离导线越远，磁场越弱，由r＝错误!知，其轨道半径越来越大，A对，B错，所以正确答案为A7．有三束粒子，分别是质子错误!H、氚核错误!H和α粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场磁场方向垂直于纸面向里，在图3－4－12所示的四个图中，能正确表示出这三束粒子运动轨迹的是图3－4－12解析：＝错误!可知，粒子在磁场中运动的轨迹应当与粒子的比荷相关，即r1∶r2∶r3＝错误!∶错误!∶错误!＝错误!∶错误!∶错误!＝1∶3∶2，所以三种粒子的轨迹应当是氢核半径最小，氚核半径最大，α粒子束在中间，所以C选项正确．，从a点进入长为d、宽为L的磁场地区，偏转后从b点走开磁场，如图3－4－13所示，若磁场的磁感觉强度为B，那么图3－4－13A．电子在磁场中的运动时间t＝d/vB．电子在磁场中的运动时间t＝\toab/vC．洛伦兹力对电子做的功是W＝BevLD．电子在b点的速度大小也为v解析：选BD粒子在磁场中做匀速圆周运动中速度大小不变，洛伦兹力不做功．二、非选择题9如图3－4－14所示，在＜0的地区内存在匀强磁场，磁场方向垂直于O平面并指向纸面外，点射入磁场，入射方向如图，，求该粒子的电荷量和质量之比错误!图3－4－14解析：带正电的粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图虚线所示的轨迹运动，从A点射出磁场，O、A间的距离为，射出时速度的大小仍为v0，射出的方向与轴的夹角仍为θ由洛伦兹力公式和牛顿定律可得qv0B＝错误!解得r＝错误!①圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得错误!＝rinθ②联立①、②两式，解得错误!＝错误!答案：错误!10质量为g的小物块，带有5×10－4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘圆滑斜面上，整个斜面置于T的匀强磁场中，磁场方向如图3－4－15所示，物块由静止开始下滑，滑到某一地点时，物块开始走开斜面设斜面足够长，g＝10m/2问：图