高中物理 6.3 洛伦兹力的应用 1每课一练 鲁科版选修31.doc

6.3洛伦兹力的应用每课一练选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.1.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示.已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自a点沿曲线acb运动，到达b点时速度为零，c点是运动的最低点，不计重力，下列说法不正确的是()a.离子必带正电荷b.a点和b点位于同一高度c.离子在c点时的速度最大d.离子到达b点后，将沿原曲线返回a点解析：不需考虑离子受的重力，离子只受电场力和洛伦兹力作用，由轨迹可以判断离子必带正电荷；因为离子到达b点时的速度为零，由动能定理可以判断从a到b电场力做的功为零，a点和b点位于同一高度；c点是运动的最低点，从a到c电场力做的正功最多，离子在c点时的速度最大；离子带正电荷，可知离子到达b点后，将向右重复acb的运动过程，离子不会沿原曲线返回a点.答案：d2.如图所示，一带负电的质点在固定的正的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，则质点运动的周期将大于t0b.若磁场方向指向纸里，则质点运动的周期将小于t0c.若磁场方向指向纸外，则质点运动的周期将大于t0d.若磁场方向指向纸外，则质点运动的周期将小于t0解析：加磁场以前有：mrf库加指向纸里的磁场有：mrf库f洛加指向纸外的磁场有：mrf库f洛故t1t0、t2t0，选项a、d正确.答案：ad3.如图所示，有一重力为g的带电小球，从两竖直的带等量异号电荷的平行板电容器的上方高h处自由落下.两板间还有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.则小球在通过板间的过程中()a.一定做曲线运动b.可能做匀速直线运动c.可能做变加速直线运动d.机械能可能不变解析：设小球刚进入复合场时速度为v，若v，则小球将向电场力方向偏转做曲线运动；若v，则小球将向洛伦兹力方向偏转做曲线运动.a正确.只要小球在水平方向上发生了偏转，电场力就对小球做功使得小球机械能不守恒.答案：a4.如图所示，竖直平面内的光滑绝缘轨道abc，ab为倾斜直轨道，bc为圆形轨道，圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里.质量相同的甲、乙两小球，甲球带正电，乙球不带电，从轨道ab上不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则()a.经过最高点时，甲、乙两小球的速度相等b.经过最高点时，甲球的速度比乙球的小c.释放甲球的位置比释放乙球的位置高d.释放甲球的位置比释放乙球的位置低解析：由于乙球不带电，且恰好能通过圆形轨道的最高点，因此重力提供向心力，其速度v2(r为圆形轨道的半径).又甲球带正电，且恰好能通过圆形轨道的最高点，向下的洛伦兹力与重力的合力提供向心力，故其速度大于，选项a、b错误.整个过程机械能守恒，因为甲球恰好通过圆形轨道最高点时的速度大于乙球的速度，所以释放甲球的位置比释放乙球的位置高，选项c正确.答案：c5.如图所示，在平行金属板a、b间分布着正交的匀强电场和匀强磁场，磁场方向为垂直纸面向里.一个质子以初速度v0垂直于电磁场沿直线oo入射，恰能沿oo运动，则()a.a板的电势高于b板的b.电子以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，仍沿oo做直线运动c.he以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，仍沿oo做直线运动d.he以初速度v0垂直于电磁场沿oo从右端入射，仍沿oo做直线运动解析：质子受到方向竖直向上的洛伦兹力作用，可知电场力竖直向下，ab，选项a正确.电子沿oo运动，电场力、洛伦兹力都反向，且由平衡条件qvbqe可知，v，即v与q、m无关，故选项b、c正确.当he从右端入射时，电场力方向向下，洛伦兹力方向向下，不能做直线运动，选项d错误.答案：abc6.如图所示，已知一质量为m的带电小球在光滑绝缘的水平面上经电压u加速后，水平进入互相垂直的匀强电场e和匀强磁场b的复合场中(e和b已知)，小球在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，则()a.小球在空间受4个力作用b.小球一定带正电c.小球做圆周运动的半径rd.小球在复合场中运动时动量恒定解析：小球在空间受到重力、电场力、洛伦兹力三个力的作用，且小球受到的电场力与重力相互平衡，洛伦兹力提供向心力，故知小球带负电.又r，把qemg代入可得：r小球做圆周运动时动量不断变化，选项d错误.答案：c7.如图甲所示，在竖直放置的光滑绝缘环上套有一个质量为m、带电荷量为q的小环，整个装置放在正交的匀强电场和磁场中，电场强度e.在小环从大环顶端无初速度下滑的过程中，从开始至小环受的洛伦兹力最大时滑过的弧度是()a.b.c.d.解析：小环在大环上滑动的过程中，重力、电场力对其做功，qe、mg的合力为左偏下45方向.故小环从大环的顶端沿逆时针方向滑至图乙中b点以前合外力做正功；过b点以后再向a滑动的过程，电场力做负功.故小环在b点时的动能最大，受到的洛伦兹力最大. 答案：c8.如图所示，平行板电容器的金属极板m、n的距离为d，两板间存在磁感应强度为b，方向垂直于纸面向外的匀强磁场，等离子群以速度v沿图示方向射入.已知电容器的电容为c，则()a.当开关s断开时，电容器的充电荷量qbvdcb.当开关s断开时，电容器的充电荷量qbvdcc.当开关s闭合时，电容器的充电荷量qbvdcd.当开关s闭合时，电容器的充电荷量qbvdc解析：洛伦兹力使正离子向n板偏转，负离子向m板偏转，当qqvb时离子不再偏转，故断开开关s时，电容器两极所能达到的最大电压ucbvd，最大充电荷量qbvdc；当开关s闭合时，平行金属板及等离子群相当于一电源，电源电动势ebvdc，由于内阻的存在，使得ucumnebvd，故qcbvdc.答案：bc9.如图甲所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成角，垂直纸面向里的匀强磁场与电场正交.现有一带电液滴沿斜向上的虚线由a至b做直线运动，直线与水平方向成角，且，则下列说法正确的是()a.液滴一定做匀速直线运动b.液滴一定带正电c.电场线的方向一定斜向上d.液滴有可能做匀变速直线运动解析：带电粒子在匀强磁场中 甲 乙只受洛伦兹力作用做直线运动，且一定是匀速直线运动.液滴的受力情况如图乙所示.若洛伦兹力与图示方向相反，则无论电场力与场强方向相同还是相反，都不能使液滴平衡，故液滴一定带正电，电场线为斜向上方向.答案：abc10.如图所示，质量为m、带电荷量为q的滑环p套在水平放置的足够长的固定绝缘横杆上，横杆表面粗糙，整个装置处于磁感应强度为b的匀强磁场中.现在瞬间给滑环一个水平向右的冲量i，使其向右运动(环的直径大于杆的直径，环很小，可以当成质点研究)，下列判断正确的是()a.p环克服摩擦力做的功可能大于零而小于b.p环克服摩擦力做的功可能为零c.p环克服摩擦力做的功一定为d.p环最终所受的合外力不一定为零解析：滑环获得向右的初速度v0，当qv0bmg时，滑环做加速度越来越大的减速运动，直至停止，故wfek；当qv0bmg时，滑环先做加速度越来越小的减速运动，当速度减至v后，将保持匀速直线运动.答案：ab非选择题部分共3小题，共40分.11.(13分)图示为质谱仪的示意图.速度选择器部分的匀强电场的电场强度e1.2105 v/m，匀强磁场的磁感应强度b10.6 t，偏转分离器的磁感应强度b20.8 t.(1)求能沿直线通过速度选择器的粒子的速度大小v.(2)已知质子的质量mh1.671027 kg，所带的电荷量e1.61019 c，求质子和氘核 h进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d.解析：(1)能沿直线通过速度选择器的粒子所受到的电场力和洛伦兹力等大、反向，即evb1ee解得：v m/s2105 m/s.(2)粒子进入磁场b2后做圆周运动，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，即evb2m，可得：r又质子的质量为mh，氘核的质量为2mh，则有：d225.2103 m.答案：(1)2105 m/s(2)5.2103 m12.(13分)如图所示，在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为且足够长的光滑绝缘斜面，磁场的磁感应强度为b，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上.现有一质量为m、带电荷量为q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零.若迅速把电场方向反转为竖直向下，则小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？解析：电场反转前有：mgqe电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动，加速度a2gsin ，到对斜面压力减为零时开始离开斜面，此时有：qvb(mgqe)cos vat小球在斜面上滑行的距离：s可得：小球沿斜面滑行的距离s所用时间tcot .答案：cot 13.(14分)在电视机的设计制造过程中，考虑到地磁场对电子束偏转的影响，可采用某种技术将其消除.为确定地磁场的影响程度，需先测定地磁场的磁感应强度的大小，在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量b1和竖直向下的分量b2，其中b1在水平方向，对电子束的影响较小可忽略，b2可通过以下装置进行测量.如图甲所示，水平放置的显像管中的电子(质量为m，电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为零)，先经电压为u的电场加速，然后沿水平方向自南向北运动，最后打在距加速电场出口水平距离