2016-2017学年高中物理 第三章 磁场粤教版选修3-1_3

1 第三章 磁场 第五节 研究洛伦兹力 A 级 抓基础 1有关电荷所受电场力和洛伦兹力的 说法中，正确的是( ) A电荷在磁场中一定受磁场力的作用 B电荷在电场中一定受电场力的作用 C电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致 D电荷若受磁场力，则受力方向与 该处的磁场方向平行 解析：电荷在电场中一定受电场力作用；如果粒子速度方向与磁场线平行，则粒子不 受洛伦兹力作用但如果粒子速度方向不与磁场线平行，则一定受到洛伦兹力作用 答案：B 2(多选)运动电荷进入磁场后(无其他场)，可能做( ) A匀速圆周运动 B匀速直线运动 C匀加速直线运动 D平抛运动 解析：电荷在磁场中受到的洛伦兹力方向时刻与速度方向垂直，则运动电荷做匀速圆 周运动或螺旋圆周运动，则 A 正确；当电荷的速度方向与磁场方向平行时，电荷不受力的 作用，保持原来的运动状态做匀速直线运动，B 正确 答案：AB 3(多选)如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在 管的正下方放一 通电直导线 AB 时，发现射线的径迹往下偏，则( ) A导线中的电流从 A 流向 B B导线中的电流从 B 流向 A C若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变 AB 中的电流方向来实现 D电子束 的径 迹与 AB 中的电流方向无关 解析：由于 AB 中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用而发 生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向内，所以根据安培定则， AB 中的电流方向应为从 B 流向 A，当 AB 中的电流方向变为从 A 流向 B，则 AB 上方的磁场 方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力变为向上，电 子束的径迹变为向上偏转，所 以本题的正确答 案应为 B、C. 答案：BC 2 4沿水平方向放置的平行金属板的间距为 d，两板之间是磁感应强度为 B 的匀强磁场， 如图所示，一束在高温下电离的气体(等离子体)，以 v 射入磁场区，在两板上会聚集电荷 出现电势差，求： (1)M、 N 两板各聚集何种电荷？ (2)M、 N 两板间电势差可达多大？ 解析：(1)正负 离子在磁场的作用下受到洛伦兹力，由左手定则可知：正电荷向 M 聚 集，负电荷向 N 聚集，所以 M 带正电， N 带负电 (2)电荷平衡时 ，电场力与洛伦兹力平衡： Eq qvB， E ，所以 UMN Bdv. Ud 答案：(1)上正下负 (2) Bdv B 级 提能力 5电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变 化的电流，如下图所示，则电子束在螺线管中做( ) A匀速直线运动 B匀速圆周运动 C加速减速交替的运动 D来回振动 解析：电子速度方向与磁场线平行，则粒子不受洛伦兹力作用，所以电子以原来的速 度运动 答案：A 6(多选)极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球 磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动而形成的科学家发现并证实，向 两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关( ) A洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B空气阻力做负功，使其动能减小 C南、北两极的磁感应强度增强 D太阳对粒子的引力做负功 3 解析：地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根 据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转；当带正电的宇宙射 线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向，粒子受到 的 洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，故 A 错误；粒子在运动过程中可能受到 空气的阻力，对粒子做负功，所以其动能会减小，故 B 正确；粒子在运动过程中，南北两 极的磁感应强度较强，由洛伦兹力提供向心力，得出的半径公式，可知，当磁感应强度增 加时，半径减小，故 C 正确；粒子在运动过程中，若电量增大，由洛伦兹力提供向心力， 得出的半径公式，可知，当电量增大时，半径减小，与太阳的引力做功无关，故 D 错误 答案：BC 7(多选)如下图所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆 周运动，周期为 T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示现加一垂直 于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则( ) A若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于 T0 B若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于 T0 C若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于 T0 D若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于 T0 解析：当磁场方向指向纸里时，由左手定则可知质点受到背离圆心向外的洛伦兹力， 向心力变小，由 F mr 可知周期变大，A 对，B 错；同理可知，当磁场方向指向纸外时 4 2T2 受到指向圆心的洛伦兹力，向心力变大，周期变小，C 错，D 对 答案：AD 8.(多选)如图所示，一带电粒子(重力不计)在匀强磁场中沿图中所示轨迹运动，中央 是一块薄绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知( ) A粒子的运动方向是 abcde B粒子的运动方向是 edcba C粒子带正电 4 D粒子在下半周所用时间比上半周长 解析：由 Bqv m 可知 r ，因粒子在穿过板后速度减小，则粒子的半径减小，故 v2r mvBq 说明粒子是由下向上穿过，故运动方向为 edcba; 故 A 错误，B 正确；粒子受力指向圆心， 则由左手定则可知粒子应带正电，故 C 正确；因粒子转动的周期 T ，在转动中磁场 2 mBq 强度及质量没有变化，故周期不变，而由图可知，粒子在上下都经过半个周期，故时间相 等，故 D 错误 答案：BC 9.(多选)如下图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁 感 应强度为 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滑块受到的摩擦力增大 B滑块到达地面时的动能与 B 的大小有关 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 解析：由左手定则知 C 正确而 Ff F N (mgcos BQv)要随速度增加而变大， A 正确；若滑块滑到斜面底端已达到匀速运动状态，应有 Ff mgsin ，可得 v mgBQ ，可看到 v 随 B 的增大而减小，若滑块滑到斜面底端时还处于加速运动( sin cos ) 状态，则在 B 越强时， Ff越大，滑块克服阻力做功越多，到达斜面底端的速度越小，B 正 确；当滑块能静止于斜面上时应有 mgsin mg cos ，即 tan ，与 B 的大小 无关，D 错误 答案：ABC 10如图所示，一电子束(电子电量为 e)以水平速度 v 垂直射入于磁感应强度为 B 的 匀强磁场中(磁场方向垂直于纸面向里)，穿过磁场时，电子水平位移为 d，速度方向与进 入磁场时的速度方向成 30角，则： (1)电子的质量是多少？ (2)穿过磁场的时间是多少？ 5 解析：(1)电子进入磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹如图 根据几何知识可知：电子