2024-2025学年高中物理第6章磁吃电流和运动电荷的作用第2节磁吃运动电荷的作用作业含解析鲁科版选修3-1

PAGE5-磁场对运动电荷的作用(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．一个长螺线管中通有交变电流，让一个带电粒子沿管的轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中()A．做圆周运动B．沿轴线来回运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动D[通有交变电流的螺线管内部的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，所以应始终保持原运动状态不变。故选D。]2．如图所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的正上方且在同一水平面内，则阴极射线将()A．向外偏转 B．向里偏转C．向上偏转 D．向下偏转A[由右手螺旋定则可知通电螺线管在阴极射线处磁场方向竖直向下，阴极射线带负电，结合左手定则可知其所受洛伦兹力垂直于纸面对外。]3．在地球的赤道旁边，宇宙射线中的一个带负电的粒子垂直于地面射向赤道，那么在地磁场的作用下，该粒子的偏转方向将是()A．向东 B．向西C．向南 D．向北B[地磁场在赤道处方向为由南向北，带负电的粒子速度竖直向下，依据左手定则可知洛伦兹力方向向西，则粒子向西偏转，故B对。]4．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不变更带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不变更带电粒子的速度方向B[带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与其运动方向垂直。故洛伦兹力不会对带电粒子做功，即不变更带电粒子的动能，也不变更带电粒子的速度大小，只变更其速度方向，A、D错误，B正确；据F＝qvB知，洛伦兹力大小与带电粒子的速度大小有关，C错误。故选B。]5．带电油滴以水平向右的速度v0垂直进入匀强磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()A．油滴必带正电荷，电荷量为eq\f(mg,v0B)B．油滴必带正电荷，荷质比eq\f(q,m)＝eq\f(g,v0B)C．油滴必带负电荷，电荷量为eq\f(mg,v0B)D．油滴带什么电荷都可以，只要满意q＝eq\f(mg,v0B)C[由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动且受到的重力向下，则洛伦兹力方向必定向上。由左手定则可知油滴肯定带负电荷，且满意mg－qv0B＝0。所以q＝eq\f(mg,v0B)，故C正确。]6．如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动状况是()A．沿路径a运动 B．沿路径b运动C．沿路径c运动 D．沿路径d运动B[由安培定则可知，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则可知，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D错误；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误。]二、非选择题(14分)7．如图所示，运动电荷电荷量为q＝2×10－8C，电性已在图中标明，运动速度v＝4×105m/s，匀强磁场磁感应强度为B＝0.5T，则三个电荷受到的洛伦兹力的大小分别为多少？ABC[解析]对于A、B，虽电性不同，速度方向也不同，但速度方向与磁感应强度方向都垂直，据F＝qvB得F1＝2×10－8×4×105×0.5N＝4×10－3N。对C，v沿垂直于B方向的重量为v′＝vcos30°所受洛伦兹力大小则为F2＝qv′B＝2×10－8×4×105×cos30°×0.5N≈3.5×10－3N。[答案]4×10－3N4×10－3N3.5×10－3N一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()A．向上 B．向下C．向左 D．向右B[依据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O点处的磁场方向向左，再依据左手定则推断带电粒子受到的洛伦兹力的方向向下。]2．如图所示，一个带正电q的小带电体处于一匀强磁场中，磁场垂直纸面对里，磁感应强度为B，带电体的质量为m，为了使它对水平绝缘面恰好无压力，应()A．使B增大B．使磁场以速率v＝eq\f(mg,qB)向上移动C．使磁场以速率v＝eq\f(mg,qB)向右移动D．使磁场以速率v＝eq\f(mg,qB)向左移动D[为使带电体对水平绝缘面的压力为零，需使带电体受到竖直向上、大小等于其重力的洛伦兹力作用，由左手定则可以判定，为满意这一要求带电体需向右运动，可是答案中设计的是磁场的运动，依据运动的相对性可知，磁场应当水平向左运动，故选D。]3．(多选)一个带正电的小球以速度v0沿光滑的水平绝缘桌面对右运动，飞离桌面边缘后，通过匀强磁场区域，落在地板上，磁场方向垂直于纸面对里(如图所示)，其水平射程为s1，落地速度为v1，撤去磁场后，其他条件不变，水平射程为s2，落地速度为v2，则()A．s1＝s2 B．s1＞s2C．v1＝v2 D．v1＞v2BC[带正电的小球运动过程中洛伦兹力不做功，据动能定理知，两种状况下均有mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以v1＝v2，故C正确，D错误。带电小球在空中磁场中运动时洛伦兹力的水平分力做正功，竖直分力做负功，两者代数和为零。但水平速度要增加，落地时间增大，所以水平射程s1＞s2，B正确，A错误。]4．如图所示，电视机的显像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xOy，y轴是显像管的纵轴线，位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向＋y方向射出。构成了显像管的“电子枪”。假如没有其他力作用，从电子枪放射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O使荧光屏的正中间出现一个亮点。当在显像管的管颈处的较小区域(图中B部分)加沿z方向的磁场(偏转磁场)，亮点将偏离原点O而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依靠于磁场的磁感应强度B。为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线(电子束的水平扫描运动)，偏转磁场的磁感应强度随时间变更的规律是图中()ABCDA[据题意，假如没有其他力的作用，电子将打到坐标原点O，为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线，电子即要能向x轴正向偏转，又要能向x轴负向偏转，实现来回扫描，必需加方向周期性变更的偏转磁场。而且电子的偏转距离周期性变更，由半径公式r＝eq\f(mv,qB)分析得磁感应强度的大小也随时间周期性变更，故A正确。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)一带电荷量大小为q，质量为m的小球，从水平面上a点以初速度v0竖直向上射入如图所示的水平方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当地的重力加速度为g。求：(1)小球带正电还是负电？(2)小球运动到离水平面竖直高度为h的b点时的速度大小；(3)小球运动到离水平面竖直高度为h的b点时，小球所受的磁场力大小。[解析](1)由左手定则可知小球带正电。(2)从a到b，由动能定理得－mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v＝eq\r(v\o\al(2,0)－2gh)。(3)由洛伦兹力公式F＝Bqv，解得F＝qBeq\r(v\o\al(2,0)－2gh)。[答案](1)正电(2)eq\r(v\o\al(2,0)－2gh)(3)qBeq\r(v\o\al(2,0)－2gh)6．(14分)如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α。一质量为m、带电荷量为＋q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ＜tanα。现让圆环A由静止起先下滑，试问圆环在下滑过程中：(1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？[解析](1)由于μ＜tanα，所以环将由静止起先沿棒下滑。环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg、洛伦兹力qv1B、杆的弹力FN1和摩擦力f1，f1＝μFN1。依据牛顿其次定律，对圆环A沿棒的方向：mgsinα－f1＝ma，沿垂直棒的方向：FN1＋qv1B＝mgcosα，所以当f1＝0(即FN1＝0)时，a有最大值am，且am＝gsinα，此时qv1B＝mgcosα，解得v1＝eq\f(mgcosα