2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 課時(shí)提升作業(yè)二十 3.5 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力 新人教版選修3-1.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 二十 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共8小題，每小題7分，共56分) 1.下面四幅圖表示了磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷速度v和洛倫茲力F三者方向之間的關(guān)系，其中正確的是 (　　) 【解析】選B。根據(jù)左手定則，A中F方向應(yīng)向下，B中F方向應(yīng)向上，故A錯(cuò)、B對(duì)；C中F方向應(yīng)垂直紙面向外，D中v∥B，F(xiàn)=0，故C、D都錯(cuò)。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)以下四個(gè)圖是表示磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向v和磁場(chǎng)對(duì)負(fù)電荷洛倫茲力F的相互關(guān)系圖，這四個(gè)圖中畫得正確的是(B、v、F兩兩垂直) (　　) 【解析】選A、B、C。由左手定則可知四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，當(dāng)負(fù)電荷在運(yùn)動(dòng)時(shí)，四指指向的方向應(yīng)與負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向相反，進(jìn)而判斷出A、B、C正確。 2.每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來(lái)，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來(lái)(如圖所示，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地球北極)，在地球磁場(chǎng)的作用下，它將 (　　) A.向東偏轉(zhuǎn)　　　　　　　　　　B.向南偏轉(zhuǎn) C.向西偏轉(zhuǎn) D.向北偏轉(zhuǎn) 【解析】選A。地球表面地磁場(chǎng)方向由南向北，帶正電的粒子自赤道上空下落過(guò)程所受洛倫茲力可由左手定則判知向東，故A正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　在學(xué)校操場(chǎng)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(guò)程中由于和空氣的摩擦而帶負(fù)電，如果沒(méi)有風(fēng)，那么它的著地點(diǎn)會(huì)落在熱氣球正下方地面位置的 (　　) A.偏東　　 　B.偏西　　 　C.偏南　 　　D.偏北 【解析】選B。在北半球，地磁場(chǎng)在水平方向上的分量方向是水平向北，塑料小部件帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可得塑料小部件受到向西的洛倫茲力，故向西偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B正確。 3.如圖所示是電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。電流方向如圖所示，試判斷正對(duì)讀者而來(lái)的電子束將向哪邊偏轉(zhuǎn) (　　) A.向上　　 　B.向下　　　 C.向左　　　 D.向右 【解析】選C。由安培定則判斷可知，O點(diǎn)磁場(chǎng)方向向下，再根據(jù)左手定則判斷可知，電子在該處受到向左的洛倫茲力，偏轉(zhuǎn)方向向左，選項(xiàng)C正確。 4.初速度為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向開始運(yùn)動(dòng)，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則 (　　) A.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變 【解析】選A。直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在其右側(cè)垂直紙面向里，由左手定則知電子向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且洛倫茲力不做功，則速率不變，則選項(xiàng)A正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　長(zhǎng)直導(dǎo)線AB附近，有一帶正電的小球，用絕緣絲線懸掛在M點(diǎn)，當(dāng)導(dǎo)線AB通以如圖所示的恒定電流時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙里 B.小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙外 C.小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直向左 D.小球不受磁場(chǎng)力作用 【解析】選D。電場(chǎng)對(duì)其中的靜止電荷、運(yùn)動(dòng)電荷都有力的作用，而磁場(chǎng)只對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷才有力的作用，且運(yùn)動(dòng)方向不能與磁場(chǎng)方向平行，所以D選項(xiàng)正確。 5.如圖所示，在真空中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右做勻速運(yùn)動(dòng)，c向左做勻速運(yùn)動(dòng)。比較它們的重力Ga、Gb、Gc的關(guān)系，正確的是 (　　) A.Ga最大　 B.Gb最大　 C.Gc最大　 D.Gc最小 【解析】選C。因帶電油滴a靜止，故a不受洛倫茲力作用，只受重力和靜電力作用；根據(jù)平衡條件可知油滴一定帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則Ga=qE ① 帶電油滴b除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向下的洛倫茲力 F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gb=qE-F洛 ② 帶電油滴c除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向上的洛倫茲力 F洛，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gc=qE+F洛 ③ 比較①②③式可以看出Gc>Ga>Gb，選項(xiàng)C正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 三個(gè)完全相同的小球a、b、c帶有相同電荷量的正電荷，從同一高度由靜止開始下落，當(dāng)落下h1高度后a球進(jìn)入水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，b球進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，它們到達(dá)水平面上的速度大小分別用va、vb、vc表示，它們的關(guān)系是 (　　) A.va>vb=vc　　　　 B.va=vb=vc C.va>vb>vc D.va=vb>vc 【解析】選A。a球下落時(shí)，重力和靜電力都對(duì)a做正功；b球下落時(shí)，只有重力做功，c球下落時(shí)只有重力做功。根據(jù)動(dòng)能定理可知外力對(duì)a球所做的功最多，即a球落地時(shí)的動(dòng)能最大，b、c球落地時(shí)的動(dòng)能相等，故選項(xiàng)A正確。 6.(多選)(2018拉薩高二檢測(cè))將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，而從整體上來(lái)說(shuō)呈電中性)噴入磁場(chǎng)，由于等離子體在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)中的兩塊金屬板A和B上就會(huì)聚集電荷，從而在兩板間產(chǎn)生電壓。在圖示磁極配置的情況下，下列表述正確的是 (　　) A.金屬板A的電勢(shì)較高 B.通過(guò)電阻R的電流方向是b→R→a C.等離子體在A、B間運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力對(duì)等離子體做正功 D.等離子體在A、B間運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力對(duì)等離子體不做功 【解析】選A、D。大量帶正電和帶負(fù)電的微粒射入磁場(chǎng)時(shí)，由左手定則可以判斷正電荷受到的洛倫茲力向上，所以正電荷會(huì)聚集到A板上，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向下，負(fù)電荷聚集到B板上，故A板相當(dāng)于電源的正極，B板相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以通過(guò)電阻R的電流由a經(jīng)R到b，金屬板A的電勢(shì)高于金屬板B的電勢(shì)，所以A正確，B錯(cuò)誤；等離子體在A、B間運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力總是與等離子體運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以磁場(chǎng)力不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 7.帶正電粒子(不計(jì)重力)以水平向右的初速度v0，先通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)E，后通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，如圖甲所示，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)該粒子做功為W1。若把該電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交疊加，如圖乙所示，再讓該帶電粒子仍以水平向右的初速度v0(v0W2 D.無(wú)法判斷 【解析】選C。在乙圖中，由于v0CBdv B.當(dāng)S斷開時(shí)，電容器的充電電荷量Q=CBdv C.當(dāng)S閉合時(shí)，電容器的充電電荷量Q=CBdv D.當(dāng)S閉合時(shí)，電容器的充電電荷量Q>CBdv 【解析】選B、C。等離子束射入磁場(chǎng)中，受到洛倫茲力，離子將打到兩極板上而產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)后來(lái)的離子所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡時(shí)，電容器的電壓和電量都穩(wěn)定，由平衡條件得qvB=qUd，得U=Bvd，穩(wěn)定時(shí)U是一定的，與開關(guān)是否閉合無(wú)關(guān)。則電容器的電量為Q=CU=BvdC，故B、C正確。 2. (多選)如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個(gè)裝置水平勻速向右運(yùn)動(dòng)，垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于外力的作用，玻璃管在磁場(chǎng)中的速度保持不變，最終小球從上端口飛出，則 A.小球帶正電荷 B.小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出上端口前的過(guò)程中小球做類平拋運(yùn)動(dòng) C.小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出上端口前的過(guò)程中洛倫茲力對(duì)小球做正功 D.小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出上端口前的過(guò)程中管壁的彈力對(duì)小球做正功 【解析】 選A、B、D。小球從管口上端飛出，則小球在玻璃管中所受洛倫茲力方向豎直向上，由圖可知磁場(chǎng)垂直于紙面向里，小球沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可以知道，小球帶正電，所以A正確；洛倫茲力方向總是與小球的速度方向垂直，對(duì)小球不做功，設(shè)小球豎直分速度為vy、水平分速度為v。以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力如圖所示，因?yàn)樾∏螂S玻璃管在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則豎直方向的洛倫茲力F1=qvB是恒力，由牛頓第二定律可得：qvB-mg=ma，a=qvBm-g，小球的加速度不隨時(shí)間變化，恒定不變，即小球做勻變速運(yùn)動(dòng)，故合運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng)，所以B正確，C錯(cuò)誤；小球從進(jìn)入磁場(chǎng)到飛出上端口前的過(guò)程中，重力做負(fù)功，洛倫茲力對(duì)小球不做功，由機(jī)械能守恒定律知，管壁的彈力對(duì)小球做正功，D正確。