新教材2023-2024学年高中物理第1章安培力与洛伦兹力分层作业3磁吃运动电荷的作用力新人教版选择性必修第二册

第一章分层作业3磁场对运动电荷的作用力A级必备知识基础练1.有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是()A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行2.下列各图中,运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是()3.(多选)一个电荷量为q、质量为m、速度为v的带电粒子垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,则对它所受的洛伦兹力,下列说法正确的是()A.它所受的洛伦兹力大小一定为qvBB.它所受的洛伦兹力大小有可能不是qvBC.它所受的洛伦兹力的方向一定和v垂直D.它所受的洛伦兹力的方向有时与v垂直,有时与v平行4.一束混合粒子流从一发射源射出后,进入如图所示的磁场,分离为1、2、3三束粒子流,不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用,则下列判断不正确的是()A.1带正电 B.1带负电C.2不带电 D.3带负电5.两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1∶4,电荷量之比为1∶2,则两个带电粒子受洛伦兹力之比为()A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶46.一个质量为m、电荷量为-q的圆环套在水平且足够长的粗糙绝缘细杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中。现给圆环向左的初速度v0,在以后的运动过程中圆环运动的速度图像可能是()7.(多选)(2023江苏阜宁中学高二月考)如图所示,纸面内的△OPQ为等边三角形(OP边水平),在O、P两点放有垂直于纸面的直导线(图中未画出),O点处导线中的电流方向垂直纸面向外,P点处导线中的电流方向垂直纸面向里,每根导线在Q点产生磁场的磁感应强度大小均为B。若某时刻有一电子(电荷量为e)正好经过Q点,速度大小为v,方向垂直纸面向里,则该电子经过Q点时所受的洛伦兹力()A.方向水平向左B.方向水平向右C.大小为evBD.大小为3evBB级关键能力提升练8.如图所示,两段长度均为l、粗细不同的铜导线a、b良好接触,接在某一直流电路中。已知铜导线单位体积内的自由电荷数是一个定值,当在这段特殊的导线a、b周围加一垂直导线的匀强磁场时,下列关于两部分导线所受的安培力及内部自由电荷定向移动所受洛伦兹力的说法正确的是()A.a受到的安培力大于b受到的安培力B.a受到的安培力小于b受到的安培力C.a、b中自由电荷所受洛伦兹力的平均值大小相等D.a中自由电荷所受洛伦兹力的平均值大于b中自由电荷所受洛伦兹力的平均值9.显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若要使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()10.一个带正电的微粒(重力不计)穿过如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时,恰能沿直线运动,则欲使微粒向下偏转,应采用的办法是()A.增大微粒质量B.增大微粒电荷量C.减小入射速度D.增大磁感应强度11.(多选)为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前、后两个内侧固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法正确的是()A.若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高B.前表面的电势一定低于后表面的电势,与哪种离子多少无关C.污水中离子浓度越高,电压表的示数将越大D.污水流量Q与U成正比,与a、b无关12.(2023安徽师范大学附中高二期中)用一根长l=0.8m的轻绳,吊一质量为m=1g的带电小球,放在磁感应强度大小为B=1T、方向如图所示的匀强磁场中,将小球拉到与悬点等高处从图示位置由静止释放,小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动,当小球第一次摆到最低点时,轻绳的拉力恰好为零,重力加速度g取10m/s2,则小球第二次经过最低点时,轻绳对小球的拉力为多大?

分层作业3磁场对运动电荷的作用力1.B当通电直导线放置的方向与匀强磁场的方向平行时,通电直导线不受安培力的作用,A错误;安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现,B正确;带电粒子受到的洛伦兹力的方向与粒子的速度方向始终是垂直的,因此洛伦兹力不做功,C错误;由左手定则可知,安培力的方向与磁场的方向垂直,D错误。2.B根据左手定则,A中F方向应向上,B中F方向向下,故A错误,B正确。C、D中都是v∥B,则F=0,故C、D错误。3.AC带电粒子在磁场中运动时,受到的洛伦兹力F=qvBsinθ,当运动的方向与磁场的方向垂直时,它所受的洛伦兹力大小一定为qvB,故A正确,B错误;根据左手定则可知,洛伦兹力方向总是垂直磁场与运动的方向所构成的平面,故C正确,D错误。4.B根据左手定则,带正电的粒子向左偏,即粒子1带正电;不偏转说明不带电,即粒子2不带电;带负电的粒子向右偏,即粒子3带负电,故选B。5.C带电粒子的速度方向与磁感线方向垂直时,洛伦兹力F=qvB,与电荷量成正比,与质量无关,C项正确。6.C由左手定则可知圆环所受洛伦兹力F洛=qvB,方向竖直向下;圆环所受重力G=mg,方向竖直向下;细杆对圆环的支持力FN竖直向上;圆环所受滑动摩擦力Ff=μFN,方向水平向右;所以圆环做减速运动,随速度v的减小,F洛减小,则FN逐渐减小,故滑动摩擦力Ff逐渐减小,圆环的加速度a=Ffm逐渐减小,即圆环做加速度逐渐减小的变减速运动,直至速度减为零,故选7.ACO点处导线中的电流方向垂直纸面向外,P点处导线中的电流方向垂直纸面向里,根据安培定则画出两导线在Q点处的磁感应强度如图所示,由几何知识得两磁感应强度方向夹角为120°,则合磁感应强度B'=B,电子所受洛伦兹力大小为F=evB,根据左手定则,电子经过Q点时所受的洛伦兹力的方向水平向左,故A、C正确,B、D错误。8.D由题意可知,a、b两段导线串联,则电流相等,根据F=BIl可知,两部分导线所受安培力的大小相等,故A、B错误;因铜导线单位体积内的自由电荷数是一个定值,且相同长度下,a的横截面积小于b,所以a中的自由电荷比b中的少,由于导体受到的安培力是所有自由电荷受到的洛伦兹力的集中体现,所以a中自由电荷所受洛伦兹力的平均值大于b中自由电荷所受洛伦兹力的平均值,故C错误,D正确。9.A解析电子偏转到a点时,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外,对应的B-t图线在t轴下方;电子偏转到b点时,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里,对应的B-t图线在t轴上方,A正确。10.C微粒在穿过这个区域时受竖直向下的静电力Eq和竖直向上的洛伦兹力qvB,且此时Eq=qvB。若要使电荷向下偏转,需使Eq>qvB,则减小速度v、减小磁感应强度B或增大电场强度E均可。11.BD由左手定则可知,正离子受洛伦兹力向后表面偏,负离子向前表面偏,前表面的电势一定低于后表面的电势,故A错误,B正确。流量Q=Vt=vbctt=vbc,其中v为离子定向移动的速度。当前后表面电压一定时,离子不再偏转,所受洛伦兹力和静电力达到平衡