2012高中物理 3-5《研究洛伦兹力 》同步课时训练 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心 1 研究洛伦兹力研究洛伦兹力 一 单项选择题 1 下列说法正确的是 A 运动电荷在磁感应强度不为零的地方 一定受到洛伦兹力的作用 B 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用 则该处的磁感应强度一定为零 C 洛伦兹力既不能改变点电荷的动能 也不能改变点电荷的速度 D 洛伦兹力对点电荷不做功 解析 运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力F qvBsin 所以F的大小不但与q v B有关 系 还与v的方向与B的夹角 有关系 当 0 或 180 时 F 0 此时B不一定等于 零 所以 A B 错误 又洛伦兹力与粒子的速度始终垂直 所以洛伦兹力对点电荷不做功 粒子的动能也就不变 但粒子速度方向要变 所以 C 错 D 对 答案 D 2 如图 3 5 10 所示 铜质导电板置于匀强磁场中 通电时铜板中电流方向向下 由于磁场 的作用 则 图 3 5 10 A 板左侧聚积较多的电子 使b点电势高于a点电势 B 板左侧聚积较多的电子 使a点电势高于b点电势 C 板右侧聚积较多的电子 使a点电势高于b点电势 D 板右侧聚积较多的电子 使b点电势高于a点电势 解析 铜板靠电子导电 电子运动方向向上 根据左手定则 电子受洛伦兹力向右 所以右 板为负 电势较低 答案 C 3 图 3 5 11 所示是电子射线管示意图 接通电源后 电子射线由阴极沿x轴方向射出 在 荧光屏上会看到一条亮线 要使荧光屏上的亮线向下 z轴负方向 偏转 则下列措施中可采 用的是 图 3 5 11 A 加一磁场 磁场方向沿z轴负方向 用心 爱心 专心 2 B 加一磁场 磁场方向沿y轴正方向 C 加一电场 电场方向沿z轴负方向 D 加一电场 电场方向沿y轴正方向 解析 若加一磁场 电子受到洛伦兹力的作用 亮线向下偏转 说明洛伦兹力方向向下 又 因电子沿x轴正向射出 由左手定则知磁场方向应沿y轴正方向 A 错 B 对 若加一电场 电子应受到向下的静电力作用 故电场方向沿z轴正向 C D 均错 答案 B 4 2008 年 10 月 22 日 欧洲粒子物理研究中心 CERN 建造的大型强子对撞机 21 日举行启用 典礼 标志着对撞机正式启用 环型对撞机是研究高能粒子的重要装置 如图 3 5 12 所示 正 负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后 沿圆环切线方向注入对撞机的真空环 状空腔内 空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场 磁感应强度大小为B 两种带电粒子将 被局限在环状空腔内 沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动 从而在碰撞区迎面相撞 为 维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动 下列说法正确的是 图 3 5 12 A 对于给定的加速电压 带电粒子的荷质比q m越大 磁感应强度B越大 B 对于给定的加速电压 带电粒子的荷质比q m越大 磁感应强度B越小 C 对于给定的带电粒子和磁感应强度B 加速电压U越大 粒子运动的周期越大 D 对于给定的带电粒子和磁感应强度B 不管加速电压U多大 粒子运动的周期都不变 解析 环形空腔的半径保持不变 当电压不变时 粒子进入磁场的速度相同 根据带电粒子 在磁场中做圆周运动的半径公式 R 荷质比越大 B应该越小 当带电粒子确定后 加 mv qB 速电压越大 粒子进入磁场速度越大 荷质比确定 所以磁感应强度应该越大 根据周期公 式T 可得磁感应强度的增大会使周期变小 2 m qB 答案 B 二 双项选择题 5 用绝缘细线悬挂一个质量为m 带电荷量为 q的小球 让它处于如图所示的磁感应强度 为B的匀强磁场中 由于磁场的运动 小球静止在如图 3 5 13 所示位置 这时悬线与竖直 方向夹角为 并被拉紧 则磁场的运动速度和方向是 用心 爱心 专心 3 图 3 5 13 A v 水平向右 B v 水平向左 mg Bq mg Bq C v 竖直向上 D v 竖直向下 mgtan Bq mgtan Bq 解析 当磁场向左运动时 相当于小球向右运动 带电小球所受的洛伦兹力方向向上 当其 与重力平衡时 小球即将飘离平面 设此时速度为v 由力的平衡 Bqv mg 则v 当 mg Bq 磁场向上运动时 相当于小球向下运动 小球受洛伦兹力向右 它和重力 线的拉力平 衡 有Bqv mgtg v mgtg Bq 答案 BC 6 如图 3 5 14 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 图 3 5 14 A 若磁场方向指向纸里 质点运动的周期将大于T0 B 若磁场方向指向纸里 质点运动的周期将小于T0 C 若磁场方向指向纸外 质点运动的周期将大于T0 D 若磁场方向指向纸外 质点运动的周期将小于T0 解析 若磁场方向指向纸里 由左手定则可判断洛伦兹力方向与库仑力方向相反 则带负电 粒子做圆周运动的向心力减小 由于半径不变 其速度减小 周期变大 故 A 对 B 错 若磁 场方向指向纸外 洛伦兹力与库仑力方向相同 其速度要增大 周期变小 故 C 错 D 对 答案 AD 7 如图 3 5 15 所示 连接两平行金属板的导线的一部分CD与另一回路的一段导线GH平行 且均在纸面内 金属板置于磁场中 磁场方向垂直于纸面向里 当一束等离子体射入两金属 板之间时 CD段导线受到力F的作用 则 用心 爱心 专心 4 图 3 5 15 A 若等离子体从右方射入 F向左 B 若等离子体从右方射入 F向右 C 若等离子体从左方射入 F向左 D 若等离子体从左方射入 F向右 解析 等离子体指的是整体显电中性 内部含有等量的正 负电荷的气态离子群体 当等离 子体从右方射入时 正 负离子在洛伦兹力的作用下将分别向下 上偏转 使上极板的电势 低于下极板 从而在外电路形成由D流向C的电流 这一电流处在通电导线GH所产生的磁 场中 由左手定则可知F向左 同理可判等离子体从左方射入F向右 答案 AD 8 如图 3 5 16 所示 在两平行带电金属板间有垂直纸面向里的匀强磁场 质子 氘核 氚 核沿平行于金属板方向 从两极板正中间以相同动能射入两极板间 最后都能从极板间射出 其中氘核沿直线运动未发生偏转 则下列说法正确的是 不计三种粒子的重力 图 3 5 16 A 质子和氚核也不会偏转 B 质子偏向上极板 C 氚核偏向上极板 D 射出时动能最大的是氚核 解析 判断带电粒子在速度选择器中的弯曲方向 可根据以下原则判断 1 v 粒子沿直线运动 不偏转 E B 2 v 粒子沿洛伦兹力方向偏转 E B 3 v 粒子沿电场力方向偏转 E B 本题分析带电粒子在复合场中的运动 其中沿直线飞出的粒子速度v 看质子和氚核能否 E B 也沿直线飞出 就看它们的速度是否也等于这一比值 用心 爱心 专心 5 因为氘核沿直线运动 故qE qvDB Ek mDv 1 22 D 联立有qE q B m质 m氘v0 时 试讨论小球对筒壁的压力和小球沿细筒壁上升高 度之间的关系 解析 1 小球随筒以v0向右运动时 受到竖直向上的洛伦兹力F作用 大小为F qv0B 要 使小球沿筒上升 则要求F G 即v0 mg qB 2 当筒的速度为v