学鲁科版选修31 6.2磁场对运动电荷的作用 作业（3）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-1 6.2磁场对运动电荷的作用 作业（3）1下列各图中，正确标明了带电粒子所受洛伦兹力f方向的是a. b. c. d. 2一带负电的粒子（重力不计），进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是（ ）a. b. c. d. 3在如下所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子在磁场中所受洛伦兹力f方向的是a. b. c. d. 4一带负电的粒子（重力不计），进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向标示正确的是a. b. c. d. 5如图所示，带电粒子进入磁场中，图中的磁场方向b、速度v方向、洛仑兹力f方向标示正确的是（ ）a. b. c. d. 6某电子在一匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动，以下说法正确的是a. 电子的运动轨迹为一抛物线b. 电子的运动轨迹为一直线c. 洛伦兹力对电子做功，将使电子的速率不断增大d. 洛伦兹力对电子不做功77在图中，标出了磁场b的方向、带电粒子的电性及运动方向，电荷所受洛仑兹力f的方向，其中正确的是（ ）a. b. c. d. 8下列说法正确的是（ ）a. 运动的电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用b. 洛伦兹力对电荷不做功c. 由可知，磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线i、l的乘积成反比d. 若一小段通电导线在某处不受安培力作用，则该处磁感应强度可能不为零9下列说法正确的是（ ）a. 运动的电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用b. 洛伦兹力对电荷不做功c. 由可知，磁感应强度大小与放在该处的一小段通电导线i、l的乘积成反比d. 若一小段通电导线在某处不受安培力作用，则该处磁感应强度可能不为零10如图所示，一质量为m，电荷量为q的带正电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽敞绝缘隧道中，隧道足够长，物块上、下表面与隧道上、下表面间的动摩擦因数均为.整个空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场.现给物块水平向右的初速度比，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，则整个运动过程中，物块克服阻力做功可能为a. 0 b. c. d. 11如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为u，板间电场可视为匀强电场；金属板上方有一磁感应强度为b的匀强磁场。电荷量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，从m点进入磁场后做匀速圆周运动，从n点离开磁场。忽略重力影响。(1)求匀强电场场强e的大小；(2)求粒子从电场射出时速度的大小；(3)求m、n两点间距l的大小；保持粒子不变，请你说出一种增大间距l的方法。12某种粒子加速器的设计方案如图19所示，m、n为两块垂直于纸面旋转放置的圆形正对平行金属板，两金属板中心均有小孔（孔的直径大小可忽略不计），板间距离为h。两板间接一直流电源，每当粒子进入m板的小孔时，控制两板的电势差为u，粒子得到加速，当粒子离开n板时，两板的电势差立刻变为零。两金属板外部存在着上、下两个范围足够大且有理想平面边界的匀强磁场，上方磁场的下边界cd与金属板m在同一水平面上，下方磁场的上边界ef与金属板n在同一水平面上，两磁场平行边界间的距离也为h，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为b。在两平行金属板右侧形成与金属板间距离一样为h的无电场、无磁场的狭缝区域。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从m板小孔处无初速度释放，粒子在mn板间被加速，粒子离开n板后进入下方磁场中运动。若空气阻力、粒子所受的重力以及粒子在运动过程中产生的电磁辐射均可忽略不计，不考虑相对论效应、两金属板间电场的边缘效应以及电场变化对于外部磁场和粒子运动的影响。（1）为使带电粒子经过电场加速后不打到金属板上，请说明圆形金属板的半径r应满足什么条件；（2）在ef边界上的p点放置一个目标靶，p点到n板小孔o的距离为s时，粒子恰好可以击中目标靶。对于击中目标靶的粒子，求：其进入电场的次数n；其在电场中运动的总时间与在磁场中运动的总时间之比。13如图，第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为e，第二、三、四象限存在方向垂直xoy平面向外的匀强磁场，其中第二象限的磁感应强度大小为b，第三、四象限磁感应强度大小相等，一带正电的粒子，从p（-d，0）点沿与x轴正方向成=60角平行xoy平面入射，经第二象限后恰好由y轴上的q点（图中未画出）垂直y轴进入第一象限，之后经第四、三象限重新回到p点，回到p点时速度方向与入射方时相同，不计粒子重力，求：（1）粒子从p点入射时的速度v0；（2）第三、四象限磁感应强度的大小b/；14如图，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为b的匀强磁场，在ad边中点o，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角= 30、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为l，ab边足够长，粒子重力不计，求：（1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围（2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间15如图所示，在y轴上a点沿平行x轴正方向以发射一个带正电的粒子，在该方向距a点3r处的b 点为圆心存在一个半径为r的圆形有界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，当粒子通过磁场后打到x轴上的c点，且速度方向与x轴正向成角斜向下，已知带电子粒的电量为q，质量为m，粒子的重力忽略不计，o点到a点的距离为，求：（1）该磁场的磁感应强度b的大小。（2）若撤掉磁场，在该平面内加上一个与y轴平行的有界匀强电场，粒子仍按原方向入射，当粒子进入电场后一直在电场力的作用下打到x轴上的c点且速度。方向仍与x轴正向成角斜向下，则该电场的左边界与y轴的距离为多少？（3）（选做）若撤掉电场，在该平面内加上一个与（1）问磁感应强度大小相同的矩形有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，粒子仍按原方向入射，通过该磁场后打到x轴上的c点且速度方向仍与x轴正向成角斜向下，则所加矩形磁场的最小面积为多少？试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1d【解析】a、伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心朝左，四指指向正电荷的运动方向：向上，拇指指向洛伦兹力方向：向里，图示不符合左手定则，故a错误；b、伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心朝右，四指指向正电荷的运动方向：向下（与负电荷运动方向相反），拇指指向洛伦兹力方向：向里，图示不符合左手定则，故b错误；c、伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心朝里，四指指向正电荷的运动方向：向下（与负电荷运动方向相反），拇指指向洛伦兹力方向：向左，图示不符合左手定则，故c错误；d、伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向里穿过手心，则手心朝外，四指指向正电荷的运动方向：向下（与负电荷运动方向相反），拇指指向洛伦兹力方向：向右，图示符合左手定则，故d正确。点睛：判断运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的方向，既要会用左手定则，又要符合洛伦兹力方向的特点：洛伦兹力方向既与电荷运动方向垂直，又与磁场方向垂直。2a【解析】因带电粒子是带负电的，所以应用左手定则时，四指所指的方向与运动方向相反，应用左手定则可判断各选项的正误；a、带负点的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，故a正确；b、带负电的粒子向下运动，掌心向里，四指应向上，大拇指的方向向右，故b错误；c、带负点粒子的运动方向与磁感应线平行，此时不受洛伦兹力的作用；故c错误；d、带负点的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下故d错误；故选a。【点睛】在应用左手定则时，首先要判断运动的带电粒子所带的电性，若是带正电，四指的方向与粒子运动方向一致，若是带负电，四指所指的方向与粒子的运动方向相反此处是非常容易出错的。3b【解析】a图中由左手定则可知，洛伦兹力竖直向下，故a错误；b图中由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，故b正确；c图中由左手定则可知，洛伦兹力垂直于纸面向里，故c错误；d图中由左手定则可知，洛伦兹力垂直于纸面向外，故d错误；故选b4b【解析】a、带负电的粒子向下运动，掌心向里四指应向上，大拇指的方向向右，即洛伦兹力方向水平向右，故选项a错误；b、带负点的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项b正确，d错误；c、带负点粒子的运动方向与磁感应线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项c错误。点睛：在应用左手定则时，首先要判断运动的带电粒子所带的电性，若是正电，四指的方向与粒子运动方向一致，若是负电，四指所指的方向与粒子的运动方向相反，此处是非常容易出错的。5c【解析】a、带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，大拇指所指的方向是向下，选项a错误；b、带负电粒子的运动方向与磁感应线平行，此时不受洛伦兹力的作用选项b错误；c、带正电的粒子向右运动掌心向外，四指所指的方向向右，大拇指所指的方向是向上，选项c正确；d、带负电的粒子向上运动，掌心向里，四指应向上，大拇指的方向向左，选项d错误；故选c。【点睛】在应用左手定则时，首先要判断运动的带电粒子所带的电性，若是正电，四指的方向与粒子运动方向一致，若是负电，四指所指的方向与粒子的运动方向相反此处是非常容易出错的。6d【解析】ab、电子在匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动，所受的洛伦兹力在垂直于磁场的平面内，电子将做匀速圆周运动，运动轨迹为一圆周，故ab错误；cd、电子所受的洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，对电子不做功，所以不能改变电子的速率，故c错误，d正确；故选d。【点睛】电子在匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动，所受的洛伦兹力在垂直于磁场的平面内，电子将做匀速圆周运动，电子所受的洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，对电子不做功，不能改变电子的速率。7b【解析】a图中磁场向里，电子向右运动，所以电流方向向左，根据左手定则可得，洛伦兹力的方向下，所以a错误；b图中磁场向外，正电荷向右运动，根据左手定则可得，洛伦兹力的方向向下，所以b正确；c图中磁场向左，正电荷向右运动，运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力的作用，所以c错误；d图中磁场向上，正电荷向左运动，根据左手定则可得，洛伦兹力的方向内，所以d错误；故选b点睛：本题就是对左手定则的直接考查，要注意到运动电荷的运动方向与磁场平行时，将不受洛伦兹力作用，负电荷时，四指要指运动的反方向8bd【解析】a、运动的电荷在磁场中，若速度方向与磁场方向平行时，则一定不会受到洛伦兹力作用，故a错误；b、由于洛伦兹力方向垂直于磁场方向和粒子的速度方向，所以洛伦兹力只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功，故b正确；c、磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，由磁场本身决定，与导线受到的安培力以及电流强度i和导线长度l的乘积都无关，故c错误；d、当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，故不能根据安培力为零说明磁感应强度为零，故d正确。点睛：本题考查安培力、洛伦兹力、及磁感应强度的定义，要注意明确磁感应强度是磁场本身的性质，同时理解洛伦兹力的不做功。9bd【解析】a、运动的电荷在磁场中，若速度方向与磁场方向平行时，则一定不会受到洛伦兹力作用，故a错误；b、由于洛伦兹力方向垂直于磁场方向和粒子的速度方向，所以洛伦兹力只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功，故b正确；c、磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，由磁场本身决定，与导线受到的安培力以及电流强度i和导线长度l的乘积都无关，故c错误；d、当通电导线与磁场平行时，不受磁场力，故不能根据安培力为零说明磁感应强度为零，故d正确。点睛：本题考查安培力、洛伦兹力、及磁感应强度的定义，要注意明确磁感应强度是磁场本身的性质，同时理解洛伦兹力的不做功。10ad【解析】若滑块受到向上的洛伦兹力f=mg时，则支持力fn=0，摩擦力为f=0，所以滑块将匀速运动，摩擦力不做功，故a正确；若洛伦兹力fmg，则弹力方向向上，竖直方向满足：fn+f=mg，水平方向受摩擦力向左，滑块做减速运动，由f=qvb知，f减小，fn则增大，f增大，由-f=ma可知，v逐渐减小，最后减为零，由能量守恒得： ，若洛伦兹力fmg，则滑块受到向下的压fn，在竖直方向有f=mg+fn，滑块向右做减速运动，由动态分析知，当洛伦兹力f=mg时，fn=0，f=0，最终滑块做匀速运动，此时满足：qvb=mg，解得： ，对滑块整个过程由动能定理得： ，解得： ，故d正确。所以ad正确，bc错误。11（1）e=ud；（2）v=2qum；（3）只增大u或只减小b等。【解析】(1)由匀强电场中电势差与场强的关系得： e=ud (2)根据动能定理有： qu=12mv2可得： v=2qum (3)根据牛顿第二定律可得：qvb=mv2r l=2r 联立式可得： l=2b2muq增大间距l的方法有：只增大u或只减小b等。12（1）r；（2）；。【解析】试题分析：（1）设粒子第一次经过电场加速后的速度为v1，对于这个加速过程，根据动能定理有：，解得；粒子进入磁场中做匀速圆周运动，设其运动的轨道半径为r1，根据洛伦兹力和牛顿第二定律有：，得为使粒子不打到金属板上，应使金属板的半径r2r1，即r（2）设到达ef边界上p点的粒子运动速度为vn，根据几何关系可知，其在磁场中运动的最后一周的轨道半径rn=s/2，根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 ，解得设粒子在电场中被加速n次，对于这个加速过程根据动能定理有解得：。设粒子在电场中运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有：，解得因在磁场中运动洛伦兹力不改变粒子运动速度的大小，故粒子在电场中的间断加速运动可等效成一个连续的匀加速直线运动设总的加速时间为t1，根据vn=at1可得粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动周期 保持不变对于击中目标靶的粒子，其在磁场中运动的总时间t2= 所以考点：带电粒子在电场与磁场中的运动；圆周运动，牛顿第二定律。13（1）（2）2.4b【解析】试题分析：（1）粒子从p点射入磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹如图，设粒子在第二象限圆周运动的半径为r，由几何知识得： 根据得粒子在第一象限中做类平抛运动，则有； 联立解得（2）设粒子在第一象限类平抛运动的水平位移和竖直位移分别为x和y，根据粒子在第三、四象限圆周运动的对称性可知粒子刚进入第四象限时速度与x轴正方向的夹角等于则有：x=v0t， 得由几何知识可得 y=r-rcos= 则得所以粒子在第三、四象限圆周运动的半径为粒子进入第三、四象限运动的速度根据得：b=24b考点：带电粒子在电场及磁场中的运动【答案】（1）；（2）【解析】试题分析：（1）若粒子速度为，则， 所以有，设圆心在处对应圆弧与ab边相切，相应速度为，则，将代入上式可得， 类似地，设圆心在处对应圆弧与cd边相切，相应速度为，则，将，代入上式可得， 所以粒子能从ab边上射出磁场的应满足（2）由及可知，粒