高中物理 6.3 洛伦兹力的应用 2每课一练 鲁科版选修31.doc

6.3洛伦兹力的应用每课一练 1不计重力的负粒子能够在如图1所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过设产生匀强电场的两极板间电压为u，距离为d，匀强磁场的磁感 图1应强度为b，粒子带电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是 ()a若同时增大u和b，其他条件不变，则粒子一定能够直线穿过b若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能直线穿过c若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能一定减小d若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变解析：粒子能够直线穿过，则有qqvb，即v，若u、b增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，a项错，同理b项正确；粒子向下偏，电场力做负功，又w洛0，所以ek0，c项正确，d项错答案：bc2如图2所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为e，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为b，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则 图2可判断该带电质点 ()a带有电荷量为的正电荷b沿圆周逆时针运动c运动的角速度为d运动的速率为解析：带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有mgqe，求得电荷量q，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，a错由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动，b错由qvbmv得，c正确在速度选择器装置中才有v，故d错答案：c3目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机如图3所示表示了它的发电原理：将一束等离子体喷射入磁场，磁场中有两块金属板a、b，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为l，板间距离为d，金属板的正对面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为r，电离气体充满两板间的空间当发电机稳定发电时，电流表的示数为i.那么板间电离气体的电阻率为 ()图3a.(r) b.(r)c.(r) d.(r)解析：当发电机稳定时，等离子体做匀速直线运动，所以qvbqeq，即ubdv，由i和r得(r)，故a正确答案：a4如图4所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些 图4正离子具有相同的 () a动能 b质量c电荷量 d比荷解析：设电场的场强为e，由于正离子在区域里不发生偏转，则eqb1qv，得v；当正离子进入区域时，偏转半径又相同，所以r，故选项d正确答案：d5利用如图5所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场b，当通以图示方向电流i时，在导 图5体上、下表面间用电压表可测得电压为u.已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是 ()a上表面电势高b下表面电势高c该导体单位体积内的自由电子数为d该导体单位体积内的自由电子数为解析：画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故b正确，a错误再根据eevb，inesvnebdv得n，故d正确，c错误答案：bd6如图6所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中，现给滑环一个水 图6平向右的瞬时作用力，使其开始运动，则滑环在杆上的运动情况不可能的是 ()a始终做匀速运动b始终做减速运动，最后静止于杆上c先做加速运动，最后做匀速运动d先做减速运动，最后做匀速运动解析：给滑环一个瞬时作用力，滑环获得一定的速度v，当qvbmg时，滑环将以v做匀速直线运动，故a正确当qvbmg时，滑环先做减速运动，当减速到qvbmg后，以速度v做匀速直线运动，故d对由于摩擦阻力作用，环不可能做加速运动，故c错，应选c.答案：c7如图7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、强度为b的匀强磁场中质量为m、带电量为q的小滑块从斜面顶端由静止下滑在滑块下 图7滑的过程中，下列判断正确的是 ( )a滑块受到的摩擦力不变b滑块到达地面时的动能与b的大小无关c滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下db很大时，滑块可能静止于斜面上解析：如图所示，由左手定则知c正确而ffn(mgcosbqv)要随速度增加而变大，a错误若滑块滑到底端已达到匀速运动状态，应有fmgsin，可得v(cos)，可看到v随b的增大而减小若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态，则在b越强时，f越大，滑块克服阻力做功越多，到达斜面底端的速度越小，b错误当滑块能静止于斜面上时应有mgsinmgcos，即tan，与b的大小无关，d错误答案：c8如图8所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装置处在由水平匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开 图8始下滑，在整个运动过程中小球的vt图象如图9所示，其中错误的是 ()图9解析：小球下滑过程中，qe与qvb反向，开始下落时qeqvb，所以a，随下落速度v的增大a逐渐增大；当qev2bv1v2.答案：a10电视机显像管中需要用变化的磁场来控制电子束的偏转图11甲为显像管工作原理示意图，阴极k发射的电子束(初速度不计)经过电压为u的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面(以垂直圆面向里为正方向)，磁场区的中心为o，半径为r，荧光屏mn到磁场区中心o的距离为l.当不加磁场时，电子束将通过o点垂直打到屏幕的中心p点当磁场的磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化时，在荧光屏上得到一条长为2l的亮线由于电子通过磁场区的时间很短，可以认为在每个电子通过磁场区的过程中磁感应强度不变已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子之间的相互作用及所受的重力求：(1)电子打到荧光屏上时速度的大小；(2)磁场磁感应强度的最大值b0.甲乙图11解析：(1)电子打到荧光屏上时速度的大小等于它飞出加速电场时的速度大小，设为v，由动能定理得eumv2解得v .(2)当磁感应强度为峰值b0时，电子束有最大偏转，打在荧光屏上的q点，pql，电子运动轨迹如图所示设此时的偏转角度为，由几何关系可知tanl/l，解得60根据几何关系，电子束在磁场中运动路径所对圆心角，而tan由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evb0解得b0 .答案：(1) (2) 11如图12所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为b，方向垂直xoy平面向里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正 图12电的小球，从y轴上的a点水平向右抛出，经x轴上的m点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的n点第一次离开电场和磁场，mn之间的距离为l，小球过m点时的速度方向与x轴正方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度e的大小和方向；(2)小球从a点抛出时初速度v0的大小；(3)a点到x轴的高度h.解析：(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必须与重力平衡，有qemg e 重力的方向是竖直向下的，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上(2)小球做匀速圆周运动，o为圆心，mn为弦长，mop，如图所示设半径为r，由几何关系知sin 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v，有qvb 由速度的合成与分解知cos 由式得v0cot. (3)设小球到m点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vyv0tan 由匀变速直线运动规律知v2gh 由式得h.答案：(1)方向竖直向上(2)cot(3)12某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v010 m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量m1.0104 kg，并且在喷出时已带了q1.0104 c的负电荷，如图13所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d1.5 m的水平光滑的绝缘轨道，而后又过半径r0.4 m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为e的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点m处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好从圆形轨道上与圆心等高的n点脱离轨道落入放在地面上接地良好的金属容器内，g10 m/s2，求：图13(1)所加电场的电场强度e；(2)所加磁场