3.5 运动电荷在磁场中受到的力 每课一练（人教选修3-1）
文档属性
| 名称 | 3.5 运动电荷在磁场中受到的力 每课一练（人教选修3-1） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 224.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-12-28 20:09:39 | ||
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文档简介
3.5 运动电荷在磁场中受到的力
1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F、B、v三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v
D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
解析：本题考查公式F＝qvB中各物理量的关系，由左手定则可知F⊥B，F⊥v，B与v可以不垂直，故B正确，A、C、D错误，故正确答案为B。
答案：B
2．以下说法中，正确的是( )
A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D．洛伦兹力不改变运动电荷的速度
解析：当v等于0或v平行B时，洛伦兹力为零，A、B均错；洛伦兹力总与运动方向垂直，对运动电荷不做功，不改变速度的大小，只改变速度的方向，C正确，D错误。
答案：C
3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定地点，稍向东偏转
C．相对于预定地点，稍向西偏转
D．相对于预定地点，稍向北偏转
解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电，根据左手定则可判定，原子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。
答案：B
4．如图1是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子( )
A．带正电，由下往上运动 图1
B．带正电，由上往下运动
C．带负电，由上往下运动
D．带负电，由下往上运动
解析：由图可以看出，上方的轨迹半径小，说明粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运动；再根据左手定则，可知判定粒子带正电。
答案：A
5．如图2所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子( )
A．一定带正电
B．一定带负电 图2
C．可能带正电或负电，也可能不带电
D．一定不带电
解析：带电粒子在电场中受电场力，在磁场中受洛伦兹力，而带电粒子做直线运动，根据电场力方向及洛伦兹力方向判定，可知两力必反向且与运动速度垂直，故无法判断是何种带电粒子，即正电、负电、不带电粒子都满足题设条件，故正确答案为C。
答案：C
6．在图3中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。已知从左方水平射入的电子，穿过该区域时并未发生偏转，假设重力忽略不计，则在该区域中的E和B的方向不可能是( )
A．E竖直向上，B垂直纸面向外
B．E竖直向上，B垂直纸面向里 图3
C．E和B沿水平方向，并与电子运动的方向相同
D．E和B沿水平方向，并与电子运动的方向相反
解析：如果E竖直向上，B垂直纸面向外，电子沿图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，故A对，同理B错；如果E、B沿水平方向且与电子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E反方向的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，故C对；如果E、B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，电场力与E反向，即与速度同方向，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，故D对。
答案：B
7．(2011·广州调研)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4所示的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场的运动，小球静止在图示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为α，并被拉紧，则磁场的运动速度大小和方向可能是( )
A．v＝，水平向右 图4
B．v＝，水平向左
C．v＝，竖直向上
D．v＝，竖直向下
解析：当磁场水平向右运动时，相当于小球水平向左运动，由左手定则可知，小球受的洛伦兹力竖直向下，小球不可能静止，故A错误；当磁场水平向左运动时，相当于小球受洛伦兹力竖直向上，当小球静止时有qvB＝mg，故v＝，此时线中无张力，故B错误；同理分析C选项中小球所受洛伦兹力水平向右，由共点力平衡可得v＝，故C正确，因此D错误。
答案：C
8. 如图5所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是( )
A．Ga＞Gb＞Gc B．Gc＜Ga＜Gb
C．Gb＜Ga＜Gc D．Ga＜Gb＜Gc 图5
解析：据F合＝0可知a带负电，显然b、c也带负电，所以b所受洛伦兹力方向竖直向下，c所受洛伦兹力方向竖直向上，所以Gb＜Ga＜Gc。
答案：C
9．电子以1×106 m/s的速度垂直射入磁感应强度为B＝0.25 T的匀强磁场中，求：
(1)电子受到的洛伦兹力的大小。
(2)电子因受到洛伦兹力作用获得的加速度大小。(电子电荷量1.6×10－19 C、质量0.91×10－31 kg)
解析：电子受到的洛伦兹力大小为
F＝qvB＝1.6×10－19×1×106×0.25 N＝4×10－14 N
电子的加速度为a＝＝ m/s2＝4.4×1016 m/s2。
答案：(1)4×10－14 N (2)4.4×1016 m/s2
10．如图6所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场，当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上a、b两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积(m3/s)。已知圆管的直径为D，磁感应强度为B，试推导出Q与U的关系式。
图6
解析：a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后，上、下两侧堆积的电荷不再增多，a、b两点间的电势差达到稳定值U，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE，E＝，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。
答案：Q＝
1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F、B、v三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v
D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
解析：本题考查公式F＝qvB中各物理量的关系，由左手定则可知F⊥B，F⊥v，B与v可以不垂直，故B正确，A、C、D错误，故正确答案为B。
答案：B
2．以下说法中，正确的是( )
A．电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B．运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C．洛伦兹力对运动电荷一定不做功
D．洛伦兹力不改变运动电荷的速度
解析：当v等于0或v平行B时，洛伦兹力为零，A、B均错；洛伦兹力总与运动方向垂直，对运动电荷不做功，不改变速度的大小，只改变速度的方向，C正确，D错误。
答案：C
3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将( )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定地点，稍向东偏转
C．相对于预定地点，稍向西偏转
D．相对于预定地点，稍向北偏转
解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电，根据左手定则可判定，原子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。
答案：B
4．如图1是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子( )
A．带正电，由下往上运动 图1
B．带正电，由上往下运动
C．带负电，由上往下运动
D．带负电，由下往上运动
解析：由图可以看出，上方的轨迹半径小，说明粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运动；再根据左手定则，可知判定粒子带正电。
答案：A
5．如图2所示的正交电场和磁场中，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子( )
A．一定带正电
B．一定带负电 图2
C．可能带正电或负电，也可能不带电
D．一定不带电
解析：带电粒子在电场中受电场力，在磁场中受洛伦兹力，而带电粒子做直线运动，根据电场力方向及洛伦兹力方向判定，可知两力必反向且与运动速度垂直，故无法判断是何种带电粒子，即正电、负电、不带电粒子都满足题设条件，故正确答案为C。
答案：C
6．在图3中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场。已知从左方水平射入的电子，穿过该区域时并未发生偏转，假设重力忽略不计，则在该区域中的E和B的方向不可能是( )
A．E竖直向上，B垂直纸面向外
B．E竖直向上，B垂直纸面向里 图3
C．E和B沿水平方向，并与电子运动的方向相同
D．E和B沿水平方向，并与电子运动的方向相反
解析：如果E竖直向上，B垂直纸面向外，电子沿图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，故A对，同理B错；如果E、B沿水平方向且与电子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E反方向的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，故C对；如果E、B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，电场力与E反向，即与速度同方向，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，故D对。
答案：B
7．(2011·广州调研)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4所示的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场的运动，小球静止在图示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为α，并被拉紧，则磁场的运动速度大小和方向可能是( )
A．v＝，水平向右 图4
B．v＝，水平向左
C．v＝，竖直向上
D．v＝，竖直向下
解析：当磁场水平向右运动时，相当于小球水平向左运动，由左手定则可知，小球受的洛伦兹力竖直向下，小球不可能静止，故A错误；当磁场水平向左运动时，相当于小球受洛伦兹力竖直向上，当小球静止时有qvB＝mg，故v＝，此时线中无张力，故B错误；同理分析C选项中小球所受洛伦兹力水平向右，由共点力平衡可得v＝，故C正确，因此D错误。
答案：C
8. 如图5所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是( )
A．Ga＞Gb＞Gc B．Gc＜Ga＜Gb
C．Gb＜Ga＜Gc D．Ga＜Gb＜Gc 图5
解析：据F合＝0可知a带负电，显然b、c也带负电，所以b所受洛伦兹力方向竖直向下，c所受洛伦兹力方向竖直向上，所以Gb＜Ga＜Gc。
答案：C
9．电子以1×106 m/s的速度垂直射入磁感应强度为B＝0.25 T的匀强磁场中，求：
(1)电子受到的洛伦兹力的大小。
(2)电子因受到洛伦兹力作用获得的加速度大小。(电子电荷量1.6×10－19 C、质量0.91×10－31 kg)
解析：电子受到的洛伦兹力大小为
F＝qvB＝1.6×10－19×1×106×0.25 N＝4×10－14 N
电子的加速度为a＝＝ m/s2＝4.4×1016 m/s2。
答案：(1)4×10－14 N (2)4.4×1016 m/s2
10．如图6所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场，当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上a、b两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积(m3/s)。已知圆管的直径为D，磁感应强度为B，试推导出Q与U的关系式。
图6
解析：a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后，上、下两侧堆积的电荷不再增多，a、b两点间的电势差达到稳定值U，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE，E＝，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。
答案：Q＝