高中物理 3.5 运动电荷在磁场中受到的力练习 新人教版选修3-1

【成才之路】版高中物理3.5运动电荷在磁场中受到的力练习新人教版选修3-1基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)1．(浙江省～学年高二学业水平测试)下面四幅图表示了磁感应强度B、电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是()答案：B解析：根据左手定则，A中F方向应向下，B中F方向应向上，故A错、B对。C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错。2.长直导线AB附近，有一带正电的小球，用绝缘丝线悬挂在M点，当导线AB通以如图所示的恒定电流时，下列说法正确的是()A．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸里B．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直且指向纸外C．小球受磁场力作用，方向与导线AB垂直向左D．小球不受磁场力作用答案：D解析：电场对其中的静止电荷、运动电荷都有力的作用，而磁场只对其中的运动电荷才有力的作用，且运动方向不能与磁场方向平行，所以D选项正确。3．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动答案：C解析：不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变。4.在真空中的玻璃管中，封有两个电极，当加上电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线。如在阴极射线管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向如图所示，则阴极射线将会()A．向上偏转 B．向下偏转C．向纸内偏转 D．向纸外偏转答案：A解析：本题考查右、左手定则判断磁场方向和洛伦兹力方向。根据右手定则判定通电导线周围磁场方向下部分向外；根据左手定则判断阴极射线在磁场中受力方向向上。故正确答案为A。5．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时()A．小球的动能相同 B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同 D．小球的向心加速度相同答案：AD解析：带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过O点时速度大小不变，动能相同，A正确；小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O点洛伦兹力方向相反，绳的拉力大小也就不同，故B、C错；由a＝eq\f(v2,R)可知向心加速度相同，D正确。二、非选择题6．如图所示是电视机显像管的结构示意图。通常要求磁铁要远离电视机，是因为____________________；如果磁铁的N极从下方靠近显像管，则显像管上的光斑将会________(正对显像管屏幕观察)。答案：磁铁的磁场会对显像管内电子束产生影响，使电子束偏离原来的正常轨迹，从而使得图像或颜色畸变向纸面内偏移7．质量为m，带电量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷。(2)磁感应强度的大小。答案：(1)正电，eq\f(mg,q)(2)eq\f(\r(2)mg,qv)解析：(1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，qE＝mg，则电场强度E＝eq\f(mg,q)(2)由于合力为零，则qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv)。能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移)，a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段()A．a、b一起运动的加速度减小 B．a、b一起运动的加速度增大C．a、b物块间的摩擦力不变 D．a、b物块间的摩擦力增大答案：A解析：(1)以a为研究对象，分析a的受力情况a向左加速→受洛伦兹力方向向下→对b的压力增大(2)以a、b整体为研究对象，分析整体受的合外力b对地面压力增大→b受的摩擦力增大→整体合外力减小→加速度减小(3)再分析a，b对a的摩擦力是a的合外力a的加速度减小→a的合外力减小→a、b间的摩擦力减小。故只有选项A正确。2．(沈阳市重点高中协作体～学年高二上学期期中)如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、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．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关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答案：C解析：据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对。随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错。B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错。由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上。3．(石家庄市～学年高二上学期期末)目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。如图所示表示了它的发电原理：将一束等离子体喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表的示数为I，那么板间电离气体的电阻率为()A．eq\f(S,d)(eq\f(Bdv,I)－R) B．eq\f(S,d)(eq\f(BLv,I)－R)C．eq\f(S,L)(eq\f(Bdv,I)－R) D．eq\f(S,L)(eq\f(BLv,I)－R)答案：A解析：发电机稳定工作时，离子所受电场力等于洛伦兹力eq\f(U,d)q＝qvB得：U＝Bvd，又R＋R1＝eq\f(U,I)，R1为板间电离气体的电阻，且R1＝ρeq\f(d,S)，联立得到电阻率ρ的表达式为ρ＝eq\f(S,d)(eq\f(Bdv,I)－R)，故选A。4．如图所示，质量为m、带电量为＋q的三个相同的带电小球A、B、C，从同一高度以初速度v0水平抛出，B球处于竖直向下的匀强电场中，C球处于垂直纸面向里的匀强磁场中，它们落地的时间分别为tA、tB、tC，落地时的速度大小分别为vA、vB、vC，则以下判断正确的是()A．tA＝tB＝tC B．tC>tA>tBC．vB>vA＝vC D．vA<vB<vC答案：BC解析：根据受力可判tC>tA>tB，选项A错，B对；因洛伦兹力不做功，可判vA＝vC<vB，选项C对，D错。5．(辽宁师大附中～学年高二上学期期中)如图，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中。现使滑环获得某一初速度v0向右运动，则之后滑环在杆上的运动情况可能是()A．始终做匀速运动B．开始做减速运动，最后静止在杆上C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动答案：ABD解析：当带负电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力恰好等于自身的重力时，则环与杆没有相互作用力，所以没有摩擦力存在，因此环做匀速运动，故A正确；当带负电的环进入磁场时的竖直向上的洛伦兹力小于自身的重力时，则环与杆有相互作用力，所以有摩擦力存在，因此环在摩擦力作用下，做减速运动，直到停止，故B正确；当带负电的环进入磁场时受到竖直向上的洛伦兹力，所以环不可能做加速运动，故C错误；当带负电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力大于自身的重力时，则环与杆有相互作用，所以有摩擦力存在，因此环做减速运动，导致洛伦兹力不断减小，当其等于重力时，环开始做匀速直线运动，故D正确。二、非选择题6．如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q>0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L，忽略重力的影响。(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。答案：(1)e