3.5 磁场对运动电荷的作用力 巩固练习 基础 word版含答案
文档属性
| 名称 | 3.5 磁场对运动电荷的作用力 巩固练习 基础 word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 352.0KB | ||
| 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 | 2019-05-06 18:04:14 | ||
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文档简介
【巩固练习】
一、选择题：
1．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（ ）
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直
D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直
2．关于洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（ ）
A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功
D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
3．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动转迹，如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里，该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（ ）
A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
4．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．相对于预定地点向东偏转
C．相对于预定地点向西偏转 D．相对于预定地点向北偏转
5．设空间存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示．已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自a点沿曲线acb运动，到达b点时速度恰为零，c点是运动轨迹的最低点，不计重力，以下说法正确的是（ ）
A．该离子必带正电荷 B．a和b位于同一高度
C．离子经过c点时速度最大 D．离子到达b点后，将按原路返回到a
6．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下．磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管．在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口飞出，则（ ）
A．小球带负电
B．小球离开管口前运动的轨迹是一条抛物线
C．洛伦兹力对小球做正功
D．拉力F应逐渐减小
7．下列关于带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是（ ）
A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同
B．如果把+q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直
D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变
8．如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O＇点（图中未标出）穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（ ）
A．穿出位置一定在O＇点下方
B．穿出位置一定在O＇点上方
C．运动时，在电场中的电势能一定减小
D．在电场中运动时，动能一定减小
9．如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ）
A．在b、n之间某点
B．在n、a之间某点
C．a点
D．在a、m之间某点
二、解答题：
1．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________偏转。（选填“向上”“向下”“向里”或“向外”）
2．一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示，在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.0 mm，磁场的磁感应强度为0.080 T。电压表测出的电压为0.10 mV，则血流速度大小为________m／s．
3．质量为m、电荷量为q的微粒以速度”与水平方向成45°进入匀强电场和匀强磁场中，如图所示，磁场的方向垂直于纸面向里，如微粒在电场、磁场及重力的作用下做匀速直线运动，则电场强度的大小E=________，磁感应强度的大小为B=________．
4．某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以垂直于电场和磁场的速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带______电；第二次射出时的速度为?_______。
5．质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上。整个斜面置上0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示。物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面（设斜面足够长，g取10 m / s2），问：
（1）物块带何种电荷？
（2）物块离开斜面时的速度为多少？
（3）物块在斜面上滑行的最大距离是多少？
【答案与解析】
一、选择题：
1．BD
解析：依据对洛伦兹力的说明可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用力；带电粒子仍然以速度v做匀速直线运动．因此一个电子穿过某一空间而未发生偏转不能说此空间一定不存在磁场，可能空间有磁场，方向与电子速度方向平行，或者说此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．因此，本题的正确选项为B、D．
2．B
解析：当通电导线与磁场平行时不受安培力作用，A错；洛伦兹力永远都不做功，C错；安培力方向与磁场方向垂直，D错．正确答案为B．
3．AC
解析：由带电粒子的轨迹半径知，当速度减小时，半径减小，所以粒子必定是从a到b且带负电，故A、C选项正确。
4．B
解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电荷．根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东．
5．ABC
解析：离子在a点时静止不受洛伦兹力作用，根据运动轨迹可判定电场力方向竖直向下，所以离子带正电，A正确；离子沿轨迹acb运动到b点时速度为零，由动能定理可知，合外力做功为零，而洛伦兹力永不做功，因而电场力做功为零，即a、b位于同一等势面上，所以a点与b点位于同一高度，B正确；而c点位于轨迹的最低点，a、c之间的电势差最大，电场力做功最多，由动能定理可知，c点的速度最大，C正确，D显然不正确．
6．B
解析：指向管口的洛伦兹力，由左手定则可知，带电小球带正电，小球的加速度恒定．小球的运动为沿管方向的匀加速直线运动（初速度为零）和沿F方向的匀速直线运动的合运动，轨迹是一条抛物线．沿管方向的运动速度，受到垂直于管的洛伦兹力．f1和f2的合力是小球受到的洛伦兹力合力，此力跟合速度垂直，不做功．由小球沿F方向上做匀速直线运动知，则F逐渐增大．
7．BD
解析：洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动方向跟正电荷运动的方向相反，故把+q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D项正确。
8．C
解析: 由左手定则判定带电粒子a所受洛伦兹力的方向，可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，若，则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变．粒子所受电场力qE和洛伦兹力qvB的合力不可能与速度方向在同一直线上，而做直线运动，既然在复合场中粒子做直线运动，说明qE=qvB，OO＇连线与电场线垂直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功，电势能减少，动能增加，故选C．
9．C
解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当氢核垂直于ad边从中点m射入，又从ab边的中点n射出，则速度必垂直于ab边，a点为圆心，且，当磁感应强度加倍时，半径变为原来的1/2，则C正确。
二、解答题：
1．电子 向下
解析：阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则可知电子受到的洛伦兹力的方向向下。
2．0.625
解析：血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转，在血管壁上聚集，在血管内形成一个电场，其方向与磁场方向垂直，运动电荷受到的电场力与洛伦兹力平衡时，达到了一种稳定状态．，所以．
3．
解析：依据物体平衡条件可得：竖直方向上：；水平方向上：．解得：；．
4．正电
解析：B增大后向上偏，说明洛伦兹力向上，所以为带正电。由于洛伦兹力总不做功，所以两次都是只有电场力做功，第一次为正功，第二次为负功，但功的绝对值相同。
5．（1）负电荷 （2）3.46 m / s （3）1.2 m
解析：本题考查带电粒子在磁场中的受力情况。
（1）由左手定则可知物块带负电荷。
（2）当物块离开斜面时，物块对斜面的压力FN=0，对物块受力分析如图所示，有，即。解得。
（3）由动能定理得。解得物块在斜面上滑行的最大距离L=1.2 m。
a
v0
b
c
O
6
一、选择题：
1．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则（ ）
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行
C．此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直
D．此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直
2．关于洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（ ）
A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功
D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
3．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动转迹，如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里，该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（ ）
A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
4．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．相对于预定地点向东偏转
C．相对于预定地点向西偏转 D．相对于预定地点向北偏转
5．设空间存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示．已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自a点沿曲线acb运动，到达b点时速度恰为零，c点是运动轨迹的最低点，不计重力，以下说法正确的是（ ）
A．该离子必带正电荷 B．a和b位于同一高度
C．离子经过c点时速度最大 D．离子到达b点后，将按原路返回到a
6．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下．磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管．在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口飞出，则（ ）
A．小球带负电
B．小球离开管口前运动的轨迹是一条抛物线
C．洛伦兹力对小球做正功
D．拉力F应逐渐减小
7．下列关于带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是（ ）
A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同
B．如果把+q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也一定与电荷的运动方向垂直
D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变
8．如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O＇点（图中未标出）穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（ ）
A．穿出位置一定在O＇点下方
B．穿出位置一定在O＇点上方
C．运动时，在电场中的电势能一定减小
D．在电场中运动时，动能一定减小
9．如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ）
A．在b、n之间某点
B．在n、a之间某点
C．a点
D．在a、m之间某点
二、解答题：
1．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________偏转。（选填“向上”“向下”“向里”或“向外”）
2．一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示，在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.0 mm，磁场的磁感应强度为0.080 T。电压表测出的电压为0.10 mV，则血流速度大小为________m／s．
3．质量为m、电荷量为q的微粒以速度”与水平方向成45°进入匀强电场和匀强磁场中，如图所示，磁场的方向垂直于纸面向里，如微粒在电场、磁场及重力的作用下做匀速直线运动，则电场强度的大小E=________，磁感应强度的大小为B=________．
4．某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以垂直于电场和磁场的速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带______电；第二次射出时的速度为?_______。
5．质量为0.1 g的小物块，带有5×10－4 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上。整个斜面置上0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示。物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面（设斜面足够长，g取10 m / s2），问：
（1）物块带何种电荷？
（2）物块离开斜面时的速度为多少？
（3）物块在斜面上滑行的最大距离是多少？
【答案与解析】
一、选择题：
1．BD
解析：依据对洛伦兹力的说明可知：当v的方向与磁感应强度B的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力的作用力；带电粒子仍然以速度v做匀速直线运动．因此一个电子穿过某一空间而未发生偏转不能说此空间一定不存在磁场，可能空间有磁场，方向与电子速度方向平行，或者说此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零．因此，本题的正确选项为B、D．
2．B
解析：当通电导线与磁场平行时不受安培力作用，A错；洛伦兹力永远都不做功，C错；安培力方向与磁场方向垂直，D错．正确答案为B．
3．AC
解析：由带电粒子的轨迹半径知，当速度减小时，半径减小，所以粒子必定是从a到b且带负电，故A、C选项正确。
4．B
解析：地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电荷．根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东．
5．ABC
解析：离子在a点时静止不受洛伦兹力作用，根据运动轨迹可判定电场力方向竖直向下，所以离子带正电，A正确；离子沿轨迹acb运动到b点时速度为零，由动能定理可知，合外力做功为零，而洛伦兹力永不做功，因而电场力做功为零，即a、b位于同一等势面上，所以a点与b点位于同一高度，B正确；而c点位于轨迹的最低点，a、c之间的电势差最大，电场力做功最多，由动能定理可知，c点的速度最大，C正确，D显然不正确．
6．B
解析：指向管口的洛伦兹力，由左手定则可知，带电小球带正电，小球的加速度恒定．小球的运动为沿管方向的匀加速直线运动（初速度为零）和沿F方向的匀速直线运动的合运动，轨迹是一条抛物线．沿管方向的运动速度，受到垂直于管的洛伦兹力．f1和f2的合力是小球受到的洛伦兹力合力，此力跟合速度垂直，不做功．由小球沿F方向上做匀速直线运动知，则F逐渐增大．
7．BD
解析：洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动方向跟正电荷运动的方向相反，故把+q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B项正确；洛伦兹力的方向一定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不改变运动电荷的动能，故D项正确。
8．C
解析: 由左手定则判定带电粒子a所受洛伦兹力的方向，可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，若，则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变．粒子所受电场力qE和洛伦兹力qvB的合力不可能与速度方向在同一直线上，而做直线运动，既然在复合场中粒子做直线运动，说明qE=qvB，OO＇连线与电场线垂直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功，电势能减少，动能增加，故选C．
9．C
解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当氢核垂直于ad边从中点m射入，又从ab边的中点n射出，则速度必垂直于ab边，a点为圆心，且，当磁感应强度加倍时，半径变为原来的1/2，则C正确。
二、解答题：
1．电子 向下
解析：阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则可知电子受到的洛伦兹力的方向向下。
2．0.625
解析：血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转，在血管壁上聚集，在血管内形成一个电场，其方向与磁场方向垂直，运动电荷受到的电场力与洛伦兹力平衡时，达到了一种稳定状态．，所以．
3．
解析：依据物体平衡条件可得：竖直方向上：；水平方向上：．解得：；．
4．正电
解析：B增大后向上偏，说明洛伦兹力向上，所以为带正电。由于洛伦兹力总不做功，所以两次都是只有电场力做功，第一次为正功，第二次为负功，但功的绝对值相同。
5．（1）负电荷 （2）3.46 m / s （3）1.2 m
解析：本题考查带电粒子在磁场中的受力情况。
（1）由左手定则可知物块带负电荷。
（2）当物块离开斜面时，物块对斜面的压力FN=0，对物块受力分析如图所示，有，即。解得。
（3）由动能定理得。解得物块在斜面上滑行的最大距离L=1.2 m。
a
v0
b
c
O
6