2018版高中物理 第3章 打開電磁學(xué)的大門 學(xué)業(yè)分層測評9 磁場中的運(yùn)動電荷 魯科版選修1-1

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1、學(xué)業(yè)分層測評(九) 磁場中的運(yùn)動電荷 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應(yīng)強(qiáng)度B及粒子速度v三者之間的關(guān)系，下列說法中正確的是(　　) A．F、B、v三者必定均保持垂直 B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B 【解析】　據(jù)左手定則可知F垂直于B、v形成的平面，即F既垂直于B，又垂直于v，但v與B的方向不一定垂直． 【答案】　B 2．一個(gè)長螺線管中通有電流，把一個(gè)帶電粒子沿中軸線方向射入(若不計(jì)重力影響)，粒子將在管中(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18

2、152067】 A．做圓周運(yùn)動 B．沿軸線來回運(yùn)動 C．做勻加速直線運(yùn)動 D．做勻速直線運(yùn)動 【解析】　由安培定則可知，長螺線管中軸線上的磁場方向與中軸線平行，故粒子沿中軸線方向射入，則粒子不受洛倫茲力作用，故粒子將在管中做勻速直線運(yùn)動，D項(xiàng)正確． 【答案】　D 3．有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是(　　) A．通電直導(dǎo)線處于勻強(qiáng)磁場中一定受到安培力的作用 B．安培力是大量運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) C．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動受到的洛倫茲力做正功 D．通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行 【解析】　通電直導(dǎo)線與磁場平行時(shí)，不受安培力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．安

3、培力方向與磁場垂直，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．洛倫茲力對帶電粒子不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．安培力是大量運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 4．如圖3-2-4所示，帶正電的不計(jì)重力的粒子，沿水平向右的方向垂直進(jìn)入磁場，關(guān)于其運(yùn)動情況，下列說法中正確的是(　　) 圖3-2-4 A．如圖中軌跡1所示 B．如圖中軌跡2所示 C．如圖中軌跡3所示 D．垂直紙面向里運(yùn)動 【解析】　由左手定則可知，選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 5．如圖3-2-5所示，a、b是位于真空中的平行金屬板，a板帶正電，b板帶負(fù)電，板間場強(qiáng)為E.兩板間的空間中加勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一

4、束電子以大小為v0的速度沿圖中虛線方向射入，虛線平行于a、b板，要想電子沿虛線運(yùn)動，則v0、E、B之間的關(guān)系應(yīng)滿足(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152068】 圖3-2-5 A．v0＝E/B　 B．v0＝B/E C．v0＝E/Be D．v0＝Be/E 【解析】　要想使電子沿虛線運(yùn)動，要求電子受到的電場力等于磁場力，即Eq＝Bqv0，v0＝E/B. 【答案】　A 6．在學(xué)校操場的上空中停著一個(gè)熱氣球，從它底部脫落一個(gè)塑料小部件，下落過程中由于和空氣的摩擦而帶負(fù)電，如果沒有風(fēng)，那么它的著地點(diǎn)會落在氣球正下方地面位置的(　　) A．偏東 B．偏西 C．偏南 D．偏北 【解析】　地

5、磁場在水平方向上的分量方向是水平向北，小部件帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可得氣球受到向西的洛倫茲力，故向西偏轉(zhuǎn)，B正確． 【答案】　B 7．宇宙射線中存在高能帶電粒子，假如大氣層被破壞，這些粒子就會到達(dá)地球，從而給地球上的生命帶來危害，根據(jù)地磁場的分布特點(diǎn)，判斷下列說法中正確的是(　　) A．地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng)，赤道附近最弱 B．地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，兩極最弱 C．地磁場對宇宙射線的阻擋作用在地球周圍各處相同 D．地磁場對宇宙射線無阻擋作用 【解析】　當(dāng)帶電粒子的運(yùn)動方向與磁感線的方向在一條直線上時(shí)，磁場對它沒有作用力，當(dāng)帶

6、電粒子的運(yùn)動方向與磁感線的方向垂直時(shí)，磁場對它的作用力最大，根據(jù)地磁場的方向和宇宙射線的入射方向不難判定，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 8．在勻強(qiáng)磁場B中一帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動半周后又順利進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是2B的勻強(qiáng)磁場中，B的方向如圖3-2-6所示，下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152069】 圖3-2-6 A．粒子速率加倍，周期減半 B．粒子的半徑加倍，周期加倍 C．粒子的半徑減半，周期減半 D．粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場中仍沿逆時(shí)針方向運(yùn)動 【解析】　因洛倫茲力對帶電粒子不做功，所以帶電粒子進(jìn)入另一磁場時(shí)速率不變，又因帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)

7、動，洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m，得r＝，且T＝＝由此兩式可判斷C正確，A、B錯(cuò)誤．根據(jù)左手定則可判斷D錯(cuò)誤． 【答案】　C [能力提升] 9．(多選)在只受洛倫茲力的條件下，關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，下列說法正確的有(　　) A．只要粒子的速度大小相同，帶電量相同，粒子所受洛倫茲力大小就相同 B．洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動方向 C．洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功 D．洛倫茲力始終與速度垂直，所以粒子在運(yùn)動過程中的動能、速度保持不變 【解析】　帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中所受的洛倫茲力的大小不但與速度的大小有關(guān)，而且與速度的方向有關(guān)，當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場方向

8、垂直時(shí)，粒子所受的洛倫茲力最大；當(dāng)粒子的速度方向與磁場方向平行時(shí)，帶電粒子不受洛倫茲力的作用．速度大小相同的粒子，沿不同方向進(jìn)入磁場時(shí)所受的洛倫茲力的大小不同，所以選項(xiàng)A不正確．由于洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，動能保持不變，洛倫茲力不做功；但在洛倫茲力的作用下，粒子的運(yùn)動方向要發(fā)生變化，速度就要發(fā)生變化，所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為B、C. 【答案】　BC 10．(多選)如圖3-2-7所示是一“濾速器”裝置的示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可

9、在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場，使所選電子仍能沿水平直線OO′運(yùn)動，由O′射出，不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述題目要求的是(　　) 圖3-2-7 A．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里 B．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里 C．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外 D．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外 【解析】　當(dāng)a板電勢高于b板時(shí)電子受到電場力的方向向上，電子受到洛倫茲力必須向下才能沿水平直線運(yùn)動，根據(jù)左手定則判斷磁場方向向里；當(dāng)a板電勢低于b板時(shí)判斷方法類似． 【答案】　AD 11．如圖3-2-8所示，某空間勻強(qiáng)電場豎直向下，

10、勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里，一金屬桿AB在正交的電場和磁場中從高h(yuǎn)處自由下落，則________端先著地． 圖3-2-8 【解析】　金屬桿AB自由下落，桿中自由電子受向左的洛倫茲力而聚集于A端，B端帶上等量正電荷．A端受向上的電場力，B端受向下的電場力，因此，B端先著地． 【答案】　B 12．如圖3-2-9所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球靜止在光滑的絕緣平面上，并處于勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.為了使小球能飄離平面，該勻強(qiáng)磁場在紙面移動的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？ 【導(dǎo)學(xué)號：18152070】 圖3-2-9 【解析】　磁場運(yùn)動相當(dāng)于帶電小球反向運(yùn)動．只有洛倫茲力向上且qvB＝mg時(shí)v最小，則v＝.據(jù)左手定則，知球相對磁場水平向右運(yùn)動，則磁場應(yīng)水平向左運(yùn)動． 【答案】　　水平向左 5