学鲁科版选修31 6.2磁场对运动电荷的作用 作业（4）.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（4）1如图所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块a和b，a带负电、质量为m、电荷量为q，b质量为2m、不带电，a和b间动摩擦因数为0.5.初始时a、b处于静止状态，现将大小为fmg的水平恒力作用在b上，g为重力加速度a、b处于水平向里的磁场之中，磁感应强度大小为b0.若a、b间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()a. 水平力作用瞬间，a的加速度大小为b. a做匀加速运动的时间为c. a的最大速度为d. b的最大加速度为g2如图所示，在水平地面上方有一沿水平方向且垂直纸面向里的匀强磁场。现将一带电小球以一定初速度竖直上抛，小球能上升的最大高度为h，设重力加速度为g，不计空气阻力，则下列判断正确的是( ) a. h一定大于b. h一定等于c. h一定小于d. h可能等于3长为l的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为b，板间距离也为l，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（）a. 使粒子的速度 b. 使粒子的速度c. 使粒子的速度 d. 使粒子速度4如图是地磁场的分布图，已知地球自转方向是自西向东的，则下列说法正确的是（ ）a. 磁感线是磁场中真实存在的曲线b. 如果地磁场是地球表面带电产生的，则地球带正电c. 赤道处一条通有竖直向下方向电流的导体棒受到的安培力向西d. 竖直向下射向赤道的带正电的宇宙射线受到的洛伦兹力向东5在图所示的四幅图中，正确标明了带负电的粒子所受洛仑兹力f方向的是a. a b. b c. c d. d6地球赤道地区，宇宙射线中一颗带负电的粒子竖直射向地面，它受到地球磁场力的方向为 ( )a. 向东 b. 向西 c. 向南 d. 向北7在图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛仑兹力方向的是a. b. c. d. 8下列说法正确的是a. 只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力作用b. 由b=fil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c. 若一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度不一定为零d. 静电力对电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功9下列说法正确的是（ ）a. 处在磁场中的电荷一定受到洛仑兹力的作用b. 处在电场中的电荷一定受到电场力的作用c. 洛伦兹力不改变带电粒子的动能d. 洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向10如图，质量为m、带电荷量为q的p环套在固定的水平长直绝缘杆上，整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中，磁感应强度大小为b.现给环一向右的初速度v0(v0)，则( )a. 环将向右减速，最后匀速b. 环将向右减速，最后停止运动c. 从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是d. 从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是11如图所示，m、n为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到最大值um之间的各种数值。静止的带电粒子电荷量为q，质量为m（不计重力），从点p经电场加速后，从小孔q进入n板右侧的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外，cd为磁场边界上的一绝缘板，它与n板的夹角为= 45，孔q到板的下端c的距离为l，当m、n两板间电压取最大值um时，粒子恰垂直打在cd板上。求：（1）当m、n两板间电压取最大值um时，粒子射入磁场的速度v1的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度b的大小；（3）粒子在磁场中运动的最长时间tm；（4）cd板上可能被粒子打中区域的长度s。12如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的，且长度足够大，宽度相等均为d，电场方向在纸平面内竖直向下，而磁场方向垂直纸面向里。一带正电粒子从o点以速度 v0沿垂直电场方向进入电场，在电场力的作用下发生偏转，从a点离开电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的位移为d/2，当粒子从c点穿出磁场时速度方向与进入电场o点时的速度方向一致。（带电粒子重力不计）求（l）带电粒子从a点进入磁场时的速度v；（2）带电粒子在电、磁场中运动的总时间t；（3）其它条件不变，当磁感应强度至少变为原来的多少倍时，粒子可返回电场。13如图所示，一个质量为m、电荷量为q的正离子，在d处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。结果离子正好从距a点为d的小孔c沿垂直于电场方向进入匀强电场，此电场方向与ac平行且向上，最后离子打在g处，而g处距a点2d（agac）。不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内。求：（1）此离子进入匀强电场的速率v0；（2）离子从d处运动到g处所需时间；（3）离子到达g处时的动能14在如图所示的平面直角坐标系xoy中，存在沿x方向按如图所示规律周期性变化的匀强电场，沿x轴正向为正，沿垂直于xoy平面指向纸里的方向中存在按如图所示规律周期性变化的匀强磁场，坐标原点o处有带正电的粒子，从t=0时刻无初速释放，已知粒子的质量m=51010kg，电荷量q=1106c，不计粒子的重力，求：（1）t=0.25103s时粒子的速度及位置；（2）t=1103s时粒子的位置坐标；（3）t=8103时粒子的速度试卷第3页，总4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1c【解析】设物块a与木板发生相对滑动前，a所受摩擦力不变；以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：f=（2m+m）a，对滑块隔离分析，根据牛顿第二定律有：ff=ma，联立解得： ，可知假设是正确的，a的加速度为： ，故a错误；a带负电，根据左手定则可知，a向左运动的过程中受到的洛伦兹力的方向向上；当物块a在木板上刚好发生相对滑动时，二者间摩擦力为最大静摩擦力，对滑块竖直方向受力分析有：fn+qvb=mg，则摩擦力为：ff=fn，对长木板根据动量定理有：ft-fft=2mv，对滑块根据动量定理有：fft=mv，联立解得： ，故b错误；a达到速度最大时，a与b之间的摩擦力等于0，可知a受到的洛伦兹力的大小与重力相等则：mg=qvmb0，解得： ，故c正确；当a对b 的作用力等于0时，b在水平方向只受到拉力f的作用，此时的加速度最大，由牛顿第二定律得：mg=2mam，解得： ，故d错误。所以c正确，abd错误。2c【解析】如果没有磁场，小球将做竖直上抛运动，上升的最大高度： ，当加上磁场后，小球在运动过程中，除受重力外，还要受到洛伦兹力作用，小球在向上运动的同时向左偏转，小球到达最高点时速度不为零，动能不为零，因此小球上升最大高度小于，故c正确，abd错误。3a【解析】离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得： ，解得： ，粒子运动轨迹如图所示：若粒子刚好从左侧射出时半径为： ，解得： ，若粒子刚好从右侧射出半径为： ，解得半径为： ，速度为： ，欲使离子不打在极板上有： 或，故ab正确，cd错误。4d【解析】a项：磁感线是是假想的曲线，故a错误；b项：地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可知地球是带负电的，故b错误；c项：赤道处的磁场方向从南向北，电流方向自东向西，根据左手定则，安培力的方向竖直向下，故c错误；d项：赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，故d正确。5c【解析】根据左手定则：a受到的洛伦兹力垂直纸面向外，故a错误；b受到的洛伦兹力垂直纸面向里，故b错误；c受到的洛伦兹力向上，故c正确；d受到的洛伦兹力向下，故d错误。故选：c。6b【解析】赤道地区磁场方向从南向北，负电粒子方向竖直向下，根据左手定则，粒子所受洛伦兹力的方向向西，故b正确，acd错误。点睛：解决本题的关键会通过左手定则磁场方向、电荷运动方向和洛伦兹力方向的关系，注意左手定则对于负电粒子的应用问题。7b【解析】由左手定则可知，在a图中，粒子所受洛伦兹力竖直向下，故a错误；由左手定则可知，在b图中，粒子所受洛伦兹力竖直向上，故b正确；由左手定则可知，在c图中，粒子受洛伦兹力垂直纸面向外，故c错误；由左手定则可知，在d图中，粒子受洛伦兹力垂直纸面向里，故d错误。所以b正确，acd错误。8acd【解析】只有运动的电荷在磁场中才可能会受到洛伦兹力作用，选项a正确；磁感应强度大小由磁场本身决定，与放在该处的一小段通电导线的电流及长度无关，选项b错误；若一小段通电导线在某处不受磁场力作用，可能是电流方向与磁场方向共线了，该处磁感应强度不一定为零，选项c正确；静电力对在电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力与电荷的运动方向总垂直，因此它对在磁场中的电荷却不会做功，故d正确；故选acd.9bc【解析】a项，电荷处在磁场中运动当速度方向与磁场方向夹角不为零时才会受到洛伦兹力，故a项错误。b项，电荷处在电场中必定受电场力，与电荷运动状态无关，故b项正确。c项，洛伦兹力与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，则洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，故c对，d错；综上所述本题答案是：bc10ad【解析】a、当环受到重力、支持力、摩擦力和洛伦兹力，由于，即，则环先向右做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，当洛伦兹力等于重力时，支持力为零，摩擦力为零，环将做匀速直线运动，故a正确，b错误；c、根据能量守恒知，损失的机械能等于环动能的减小量，匀速直线运动时有，解得，损失的机械能，故c错误，d正确。点睛：解决本题的关键能够分析物体的受力，环受重力、支持力、洛伦兹力以及摩擦力作用做减速运动，当洛伦兹力等于重力时，支持力为零，摩擦力等于零，环做匀速直线运动，根据能量守恒求出损失的机械能。11（1）（2）（3）（4）（2）l【解析】试题分析：（1）m、n两板间电压取最大值um时，粒子恰垂直打在cd板上，所以圆心在c点，如图所示，设此时粒子运动轨迹半径为r1，ch=qc=l，即半径r1l由qummv21 v1 （2）又因为得（3）打在qe间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半个周期，由 ， ，得（4）设粒子在磁场中运动的轨迹与cd板相切于k点，此轨迹的半径为r2，设圆心为a，在akc中：解得r2=（1）l，即kcr2（1）l所以cd板上可能被粒子打中的区域的长度shk，即sr1r2（2）l（或 s）考点：带电粒子在匀强电场中及在匀强磁场中的运动【名师点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，画出粒子的运动轨迹后，由几何关系求轨迹半径和圆心角是关键，要掌握住半径公式、周期公式；注意临界条件：当粒子的运动的轨迹恰好与cd板相切时，这是粒子能达到的最下边的边缘。12（l），速度方向与水平成45角。（2）（3）磁感应强度应变为原来的倍数倍。【解析】试题分析：（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，有：解得：，所以：，速度方向与水平成45角。（2）带电粒子在匀强磁场中做匀圆周运动，轨迹如图所示。轨迹对应圆心角为45角。由图可知，运动轨道半径为：运动周期为：带电粒子在匀强磁场中运动时间为：所以，带电粒子在电、磁场中运动的总时间为：（3）设磁感应强度变为b1时，带电粒子恰好能返回电场，轨迹如图所示。c由图可得：洛仑兹力提供向心力，有：磁场未变时,洛仑兹力提供向心力，有所以，磁感应强度应变为原来的倍数倍。考点:带电粒子在电场、磁场中的运动。13（1）（2）（3）【解析】试题分析：（1）正离子轨迹如图所示，圆周运动半径r，满足：drrcos 60解得（2）设离子在磁场中的运动速度为v0，则有：t由图知离子在磁场中做圆周运动的时间为：t1t离子在电场中做类平抛运动，从c到g的时间为：t2离子从dcg的总时间为：（3）设电场强度为e，则有：qemadat由动能定理得：qedekgmv解得ekg考点： 带电粒子在电场中的运动、带电粒子在磁场中的偏转。14（1）末速度v1=at0=5m/s 沿x轴正向运动l1=（2）末位置坐标：x=（l2l1）=1.25103m y=（2r22r1）=8104m（3）v=16v1=80m/s方向沿x轴正向【解析】解：（1）在第一个t0=0.25103s内粒子的加速度a满足：qe=ma末速度v1=at0=5m/s 沿x轴正向运动l1=（2）在0.25103s到0.5103s内粒子做匀速圆周运动，t=