2024-2025学年高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课时作业含解析新人教版选修3-1

PAGE4-运动电荷在磁场中受到的力一、单项选择题1．下列说法正确的是()A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，肯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，则该处的磁感应强度肯定为零C．洛伦兹力既不能变更带电粒子的动能，也不能变更带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功解析：运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F＝qvBsinθ，所以F的大小不但与q、v、B有关系，还与v的方向与B的夹角θ有关系，当θ＝0°或180°时，F＝0，此时B不肯定等于零，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，但粒子速度方向变更，所以C错、D对．答案：D2．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球四周的空间时，将()A．竖直向下沿直线射向地面B．相对于预定地点，稍向东偏转C．相对于预定地点，稍向西偏转D．相对于预定地点，稍向北偏转解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电，依据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东，B正确．答案：B3．(2024·河北省沙河月考)如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采纳的是()A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向解析：电子沿x轴正方向运动，则电流沿x轴负方向；要使电子偏向z轴负方向，则电子所受洛伦兹力或电场力应沿z轴负方向；由此可知磁场方向沿y轴正方向或电场方向沿z轴正方向，B正确．答案：B二、多项选择题4．下列说法正确的是()A．全部电荷在电场中都要受到电场力的作用B．全部电荷在磁场中都要受到磁场力的作用C．一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用D．运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度重量不为零时，才受到磁场力的作用解析：电荷在电场中均受电场力，A对；运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力F＝qvB，v是垂直于B的重量，当v与B平行时，不受洛伦兹力，B、C错，D对．答案：AD5．如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环一个水平向右的瞬时速度，则滑环在杆上的运动状况可能是()A．始终做匀速运动B．先做减速运动，最终静止在杆上C．先做加速运动，最终做匀速运动D．先做减速运动，最终做匀速运动解析：带电滑环向右运动所受洛伦兹力的方向向上，其大小与滑环的初速度大小有关．由于滑环的初速度大小未详细给出，所以洛伦兹力与滑环的重力可能出现三种不同的关系，但不行能先做加速运动，故选A、B、D.答案：ABD6．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是()A．两小球第一次到达轨道最低点时的速度vM>vNB．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FNC．小球第一次到达M的时间大于到达N的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能解析：小球在磁场中到达轨道最低点的过程中只有重力做功，vM＝eq\r(2gR).在电场中到达轨道最低点的过程中，重力做正功，电场力做负功，依据动能定理得mgR－qER＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，vN＝eq\r(2gR－2\f(qER,m))，所以vM>vN；设两轨道左端最高点分别为X、Y，因为eq\x\to(XM)＝eq\x\to(YN)，所以该过程所用时间tM<tN，故A正确、C错误；依据能量守恒定律知，D正确；两小球第一次到达最低点时，在M点F′M＝mg＋qvMB＋meq\f(v\o\al(2,M),R)，在N点F′N＝mg＋meq\f(v\o\al(2,N),R)，不难看出，F′M>F′N，由牛顿第三定律可知FM＝F′M，FN＝F′N，所以B项正确．答案：ABD三、非选择题7.质量为m，带电荷量为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．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，受力如图所示，qE＝mg，则电场强度E＝eq\f(mg,q).微粒所受电场力方向与电场方向相同，所以微粒带正电．(2)由于合力为零，则qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv).答案：(1)eq\f(mg,q)正电(2)eq\f(\r(2)mg,qv)8.一个质量为m＝0.1g的小滑块，带有q＝5×10－4C的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面对里，如图所示，小滑块由静止起先沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时要离开斜面．求：(取g＝10m/s2(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面的长度至少多长？解析：(1)小滑块沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F.若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面对上，依据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．(2)小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有qvB＋FN－mgcosα＝0当FN＝0时，小滑块起先脱离斜面所以v＝eq\f(mgcosα,Bq)＝eq\f(0.1×10－3×10×\f(\r(3),2),0.5×5×10－4)m/s＝2eq\r(3)m(3)法一：下滑过程中，只有重力做功，由动能定理得：mgxsinα＝eq\f(1,2)mv2斜面的长度至少应是x＝eq\f(v2,2gsinα)＝eq\f(2\r(3)2,2×10×0