3.5 磁场对运动电荷的作用力 巩固练习 提高 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 提高 word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 553.0KB | ||
| 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 18:05:49 | ||
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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．有关带电粒子运动的说法中正确的是（不计重力）（ ）
A．沿着电场线方向飞入匀强电场，动能一定变化
B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能一定变化
C．垂直于电场线方向飞入匀强电场．动能一定变化
D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能一定不变
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．如图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轴正方向射出，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，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
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
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．在如图所示的空间中，存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B的匀强磁场．一质子（电荷量为e）在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动．据此可以判断出（ ）
A．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高
B．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低
c．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高
D．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低
二、解答题：
1．试判断如图所示的各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性：A________、B________、C________、D________。
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．如图所示，在正交的匀强磁场B和匀强电场E中，有一竖直的长绝缘管，管内有一质量为m、带电荷量为－q的小球，球与管壁之间的动摩擦因数为μ，磁场和电场足够大，则小球运动的最大加速度为________；在有最大加速度时的速度为________；小球运动的最小加速度为________，在有最小加速度时的速度为________。
5．如图所示，质量为m、带电荷量为+q的小球从小孔S处无初速度地进入一个区域足够大的匀强磁场中，磁感应强度为B．求：
（1）这个小球在距边界A曰垂直距离为多大时，有可能沿水平方向做匀速运动？此时速率多大？
（2）小球从进入磁场到做匀速直线运动，重力对小球做了多少功？
【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．AD
解析：带电粒子沿电场线方向运动，电场力做功，粒子动能发生变化；垂直于电场线方向运动，动能不变．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力不做功，动能不变．
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．B
解析：此题考查演示实验“电子束在磁场中偏转”：要使荧光屏上亮线向下偏转即是电子所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿x轴正方向，由左手定则可知，磁场方向应沿y轴正方向，所以A错，B对；若加一电场电子应受到向下的电场力作用，故电场方向沿轴正方向，C、D均错．
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：质子在匀强磁场中运动，根据左手定则，质子所受洛伦兹力方向沿z轴正方向，质子在复合场中受力平衡，所以质子所受电场力方向沿z轴负方向，电场力大小为F电=eE=evB，电场力方向沿z轴负方向，所以沿z轴正方向电势升高，又由于电场力不做功，所以电势能不变，综上所述，只有C选项正确．
二、解答题：
1．由左手定则判定：A图带电粒子受力方向向上；B图带电粒子受力方向垂直纸面向外；C图带电粒子带负电；D图带电粒子受力方向垂直纸面向里．
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．g 0
解析：当时，摩擦力为0．此时加速度最大，且，；当时，合力为0，加速度最小也为0，此时速度最大，且．
5．（1） （2）
解析：（1）当小球水平向右做匀速直线运动时，受力平衡，解得．由动能定理可知，重力所做的功等于小球动能的增量，解得。
（2）小球水平匀速运动时，重力不再做功，这时的动能等于小球进入磁场后，重力所做的功。
5
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．有关带电粒子运动的说法中正确的是（不计重力）（ ）
A．沿着电场线方向飞入匀强电场，动能一定变化
B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能一定变化
C．垂直于电场线方向飞入匀强电场．动能一定变化
D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能一定不变
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．如图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轴正方向射出，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，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
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
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．在如图所示的空间中，存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B的匀强磁场．一质子（电荷量为e）在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动．据此可以判断出（ ）
A．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高
B．质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大；沿z轴正方向电势降低
c．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高
D．质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低
二、解答题：
1．试判断如图所示的各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性：A________、B________、C________、D________。
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．如图所示，在正交的匀强磁场B和匀强电场E中，有一竖直的长绝缘管，管内有一质量为m、带电荷量为－q的小球，球与管壁之间的动摩擦因数为μ，磁场和电场足够大，则小球运动的最大加速度为________；在有最大加速度时的速度为________；小球运动的最小加速度为________，在有最小加速度时的速度为________。
5．如图所示，质量为m、带电荷量为+q的小球从小孔S处无初速度地进入一个区域足够大的匀强磁场中，磁感应强度为B．求：
（1）这个小球在距边界A曰垂直距离为多大时，有可能沿水平方向做匀速运动？此时速率多大？
（2）小球从进入磁场到做匀速直线运动，重力对小球做了多少功？
【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．AD
解析：带电粒子沿电场线方向运动，电场力做功，粒子动能发生变化；垂直于电场线方向运动，动能不变．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力不做功，动能不变．
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．B
解析：此题考查演示实验“电子束在磁场中偏转”：要使荧光屏上亮线向下偏转即是电子所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿x轴正方向，由左手定则可知，磁场方向应沿y轴正方向，所以A错，B对；若加一电场电子应受到向下的电场力作用，故电场方向沿轴正方向，C、D均错．
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：质子在匀强磁场中运动，根据左手定则，质子所受洛伦兹力方向沿z轴正方向，质子在复合场中受力平衡，所以质子所受电场力方向沿z轴负方向，电场力大小为F电=eE=evB，电场力方向沿z轴负方向，所以沿z轴正方向电势升高，又由于电场力不做功，所以电势能不变，综上所述，只有C选项正确．
二、解答题：
1．由左手定则判定：A图带电粒子受力方向向上；B图带电粒子受力方向垂直纸面向外；C图带电粒子带负电；D图带电粒子受力方向垂直纸面向里．
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．g 0
解析：当时，摩擦力为0．此时加速度最大，且，；当时，合力为0，加速度最小也为0，此时速度最大，且．
5．（1） （2）
解析：（1）当小球水平向右做匀速直线运动时，受力平衡，解得．由动能定理可知，重力所做的功等于小球动能的增量，解得。
（2）小球水平匀速运动时，重力不再做功，这时的动能等于小球进入磁场后，重力所做的功。
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