第06节洛伦兹力与现代技术.doc

第三章磁场物理选修31(粤教版)第六节洛伦兹力与现代技术一、单项选择题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：B2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，如右图所示，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：A3下图的四种情况中，对各粒子受洛伦兹力方向的描述，不正确的是()A垂直于v向上 B垂直纸面向里C垂直纸面向外 D垂直纸面向里解析：根据左手定则得选项是C.答案：C4如右图所示，在示波管下方有一根水平放置的通电直电线，则示波管中的电子束将()A向上偏转 B向下偏转C向纸外偏转 D向纸里偏转解析：电流上方的磁场方向是垂直纸面向外，电子带负电，根据左手定则得答案为A.答案：A二、双项选择题5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答案：BC6如右图所示，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T0B若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0C若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D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，由左手定则可知电子受到背离圆心向外的洛伦兹力，向心力变小，由Fmr可知周期变大，A对B错同理可知，当磁场方向指向纸外时电子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：AD7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D粒子在下半周所用时间比上半周长解析：由Bqvm可知r，因粒子在穿过板后速度减小，则粒子的半径减小，故说明粒子是由下向上穿过，故运动方向为edcbe; 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对；因粒子转动的周期T，在转动中磁场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；故选BC.答案：BC8如右图所示，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滑块受到的摩擦力不变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DB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FfFN(mgcos BQv)要随速度增加而变大，A错误若滑块滑到斜面底端已达到匀速运动状态，应有Ffmgsin ，可得v(cos )，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 mgcos ，即tan ，与B的大小无关，D错误答案：BC三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)9.如右图所示，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)10如图所示，一电子束(电子电量为e)以水平速度垂直于磁感应强度为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？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：电子轨迹的圆心角等于速度的偏向角，可知圆心角30，且有轨迹半径r2d由Bevm得m(2)电子运动的周期为T电子穿过磁场的时间是tTT答案：(1)(2)11电子(不计重力)自静止开始经M、N板间(两板间电压为u)的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为L的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示(已知电子的质量为m，电量为e)求：(1)电子在加速电场中加速后获得的速度；(2)匀强磁场的磁感应强度；(3)电子在磁场中的运动时间解析：(1)电子在M、N间加速后获得的速度为v，由动