（课堂设计）高中物理 34磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力基础巩固试题 教科版选修31.doc

（课堂设计）2014-2015高中物理 3-4磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力基础巩固试题 教科版选修3-1一、单项选择题1下图中表示磁场b、正电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图，其中正确的是(其中b、f、v两两垂直)()答案：d2.如图3413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，则质子可能的运动情况是()图3413a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运动解析：由安培定则，电流在下方产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则，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项必错；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项正确；a项错误答案：b3在你身旁若有一束电子从上向下运动，在地球磁场的作用下，它将()a向东偏转 b向西偏转 c向南偏转 d向北偏转解析：地球表面地磁场方向由南向北，由左手定则，电子从上向下运动过程中，受洛伦兹力作用，则它将向西偏转答案：b4.如图3414所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里一个氢核从ad边的中点f沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场若将磁场的磁感应强度变为原来的两倍，其他条件不变，则这个氢核射出的位置是()图3414a在b、n之间某点 b在n、a之间某点ca点 d在a、f之间某点解析：本题考查带电粒子在直线边界中的运动问题，应根据左手定则和牛顿运动定律确定粒子的运动轨迹，分析轨迹和边界的关系求解由题意知氢核由入射点进入磁场后向上偏转做圆周运动，速度为v时r，当b2b时，r减半设为r，则rl边，偏转方向不变，所以出射点为a，c项正确答案：c5如图3415所示，一带负电的滑块从绝缘粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率为()图3415a变大 b变小c不变 d条件不足，无法判断解析：加上磁场后，滑块受一垂直斜面向下的洛伦兹力，使滑块所受摩擦力变大，做负功变大，而洛伦兹力不做功，重力做功恒定，由能量守恒可知，速率变小答案：b二、多项选择题6一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则()a此空间一定不存在磁场b此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行c此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直d此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度垂直解析：由洛伦兹力可知：当v的方向与磁感应强度b的方向平行，运动电荷不受洛伦兹力作用，因此电子未发生偏转，不能说明此空间一定存在磁场，只能说明此空间可能有磁场，磁场方向与电子速度方向平行，则选项b正确此空间也可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零则选项d正确答案：bd7带电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是()a只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同b如果把q改为q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变c洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直d粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能不变解析：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时fqvb，当粒子速度与磁场平行时f0.再者由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以a选项错因为q改为q且速度反向时所形成的电流方向与原q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力的方向不变，再由fqvb知洛伦兹力的大小不变，所以b选项正确因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以c选项错因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，所以d选项正确答案：bd8来自宇宙的带有正、负电荷的粒子流，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些粒子在进入地球周围的空间时，下列说法正确的为()a正离子将相对于预定地点向东偏转b负离子将相对于预定地点向东偏转c正离子将相对于预定地点向西偏转d负离子将相对于预定地点向西偏转解析：离子射向地球的情况如下图所示，根据左手定则正离子将向东偏转，负离子将向西偏转，故选a、d.答案：ad9.如图3416所示，一个用细线悬吊着的带电小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直面内摆动，图中b为小球运动的最低位置，则()图3416a小球向右和向左运动通过b点时，小球的加速度相同b小球向右和向左运动通过b点时，悬线对小球的拉力相同c小球向右和向左运动通过b点时，具有的动能相同d小球向右和向左运动通过b点时，具有的速度相同解析：带电小球在运动过程中，因洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，摆球不管向何方向运动通过最低点时，速率v必然相等，动能相同故c项正确；向心加速度a则a相同，故a项正确若小球带正电，在最低点向右和向左运动时，拉力分别为ft1和ft2，则ft1qvbmgma，ft2qvbmgma.则ft1ft2，同理，若小球带负电荷时，拉力也不相同，故b项错，因速度是矢量，故d项错答案：ac三、非选择题10如图3417所示，一带电荷量为2.0109 c，质量为1.81016 kg的粒子，在直线上一点o沿30方向进入磁感应强度为b的匀强磁场中，经过1.5106 s后到达直线上另一点p，求：图3417(1)粒子做圆周运动的周期(2)磁感应强度b的大小(3)若op之间的距离为0.1 m，则粒子的运动速度多大？解析：粒子进入磁场后，受洛伦兹力的作用，重力很小可忽略，将做匀速圆周运动，其轨迹如右图所示由几何关系可知op弦的圆心夹角60.粒子从o点出发经历大圆弧到达p点的时间已知，则可求粒子运动周期由周期公式可求磁感应强度b，已知op的长度可求半径r，进而求粒子运动速度(1)作出粒子轨迹，由图知粒子由o到p大圆弧所对圆心角为300，则.周期tt1.5106 s1.8106 s.(2)因为t，所以b t0.314 t.(3)因r，所以v m/s3.5105 m/s答案：(1)1.8106 s(2)0.314 t(3)3.5105 m/s11一磁场宽度为l，磁感应强度为b，如图3418所示一电荷质量为m、带电荷量为q，不计重力，以一速度(方向如图)射入磁场若不使其从右边界飞出，则电荷的速度应为多大？图3418解析：若要粒子不从右边界飞出，当达到最大速度时的运动轨迹如图，由几何知识可求得半径r，即rr cosl，所以r.又因为bqv，所以v.答案：12.一质量为m，电荷量为q的带负电粒子，从a点射入宽度为d、磁感应强度为b的匀强磁场中，mn、pq为该磁场的边界线，磁感线垂直于纸面向里，如图3419所示带电粒子射入的初速度与pq成45角，且粒子恰好没有从mn射出(不计粒子所受重力)图3419(1)求该带电粒子的初速度v0.(2)求该带电粒子从pq边界射出的射出点到a点的距离x.解析：这是由粒子入射方向不确定形成的多解问题，同时粒子还在有界磁场中运动，可根据带电粒子在有界磁场中的临界条件分析解答(1)如图甲所示，若初速度向右上方，设轨迹半径为r1，由几何关系可得r1(2)d.又洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律，有qv0bm，得r1，所以v0.如图乙所示，若初速度向左上方，设轨道半径为r2，由几何关系可得r2(2)d，得v0.(2)如图甲所示，若初速度向右上方，带电粒子从pq边界上的c点射出，aco1为直角三角形