高中物理鲁科版选修3-1课时作业 第6章 第2节 磁场对运动电荷的作用 Word版含解析

第6章 磁场对电流和运动电荷的作用
第2节 磁场对运动电荷的作用

一、选择题
1．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是(　　)
解析：根据左手定则可知A、B正确，C项带电粒子速度方向与磁场方向平行，带电粒子不受洛伦兹力作用，故C错误，D中带电粒子带负电，应用左手定则时应让四指指向v的反方向，D正确．
答案：C
2．某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动．下列因素与完成上述两类运动无关的是(　　)
A．磁场和电场的方向
B．磁场和电场的强弱
C．粒子的电性和电量
D．粒子入射时的速度
解析：不计重力的带电粒子，在电场和磁场的复合场中做匀速直线运动，则一定满足关系Eq＝qvB①；若撤去电场后，粒子做匀速圆周运动，仅需满足洛伦兹力充当向心力，即qvB＝m②，综合①②可知，粒子的电性和电量与能否完成题述两类运动无关，C对．
答案：C
3．以下说法正确的是(　　)
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．洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小
解析：只有运动电荷的速度方向与磁场不平行时，运动电荷才会受到洛伦兹力的作用，且洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，对运动电荷永不做功，故A、B、D错误，C正确．
答案：C
4. 如图所示是电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有如图所示方向的电流．当电子束从纸里经磁环中心向纸外射来时(图中用符号“?”表示电子束)，它将(　　)
A．向右偏转 B．向左偏转
C．向下偏转 D．向上偏转
解析：根据右手螺旋定则判断上下两个线圈的N极均在右边，S极均在左边．则磁环中间处的磁场方向是水平向左的．根据左手定则判定，由里向外射出的电子流受到的洛伦磁力向上，电子束会向上偏转，选项D对．
答案：D
5．(多选)如图所示，一阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下弯曲，则(　　)
A．导线中的电流从A到B
B．导线中的电流从B到A
C．若要使电子束的径迹向上弯曲，可以改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
解析：电子在通电直导线产生的磁场中运动，无论直导线中的电流方向如何，电子的运动速度都是和磁感应强度的方向垂直．根据左手定则，由于是负电荷，四指应指向左方，根据电子的偏转方向可以确定磁感应强度的方向为垂直纸面向里．根据安培定则，导线中的电流方向为B到A.如果导线中的电流方向相反，则其产生磁场方向也相反，会影响到电子的偏转方向，所以本题的正确选项是B、C.
答案：BC
6. 显像管的原理示意图如图所示，当没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点．安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点，下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是(　　)
解析：P到O过程中洛伦兹力向上，O到Q过程中洛伦兹力向下，根据左手定则知，能够使电子束发生上述偏转的磁场是A.
答案：A
7．如图所示，在空间中存在着沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B，一个带电荷量为q、质量为m的微粒从图中a处由静止释放，它运动的轨迹如图中曲线所示，其中b点为轨迹的最低点，c点与a点在同一水平面内，此后将重复这一阶段的运动，下面关于最低点b的说法中不正确的是(　　)
A．微粒经过b点时的速度方向为水平方向
B．微粒经过b点时受到的磁场力与重力大小相等而方向相反
C．微粒经过b点时速度大于mg/(Bq)
D．微粒经过b点时的重力势能与动能之和等于在a点时的重力势能
解析：在b点受洛伦兹力和重力，由于合力总是指向轨迹凹向，所以qvB>mg，则v>，在b点速度方向水平向右，由于洛伦兹力不做功，故Ek＋Ep守恒，故A、C、D正确，B不正确．
答案：B
8．如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起静止于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场．现用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动．在加速运动阶段(　　)
A．乙物块与地板之间的摩擦力不断减小
B．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
C．甲、乙两物块间的摩擦力大小不变
D．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小
解析：甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动时，甲所受洛伦兹力逐渐增大，所以乙对地面的压力逐渐增大，由f＝μN知，乙物块与地板之间的摩擦力不断增大，所以A错误；由F－f＝(m甲＋m乙)a，可知a逐渐减小，又由f甲乙＝m甲a可知f甲乙逐渐减小，B、C错误，D正确．
答案：D
二、非选择题
9．有一质量为m，电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直指向纸里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内移动的最小速度应为多少？方向如何？
解析：磁场移动，小球不动时效果上相当于磁场不动，小球向相反方向移动．要使移动速度最小，即产生的洛伦兹力最小，此力方向应为竖直向上，大小恰与小球重力相等．故根据左手定则和平衡条件即可求解．设磁场移动的最小速度为v，则此时一定满足带电粒子所受洛伦兹力刚好克服重力，即大小与重力相等，方向向上．
根据左手定则判断带电粒子应该向右运动，即匀强磁场向左运动．并且qvB＝mg，解得：v＝mg/qB
所以匀强磁场水平向左移动，速度大小为v＝mg/qB.
答案：mg/qB　向左
10．如图，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连．整个管道置于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中．管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变．
(1)求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0；
(2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化Δp；
(3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积S＝dh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比的值．
解析：(1)设带电离子所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0保持恒定，有qv0B＝q
得U0＝Bdv0.
(2)设开关闭合前后，管道两端压强差分别为p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为f，开关闭合后管道内液体受到的安培力为F安，有p1hd＝f，p2hd＝f＋F安，F安＝BId
根据欧姆定律，有I＝
两导体板间液体的电阻r＝ρ
联立以上各式解得Δp＝.
(3)电阻R获得的功率为P＝I2R，
则P＝R
当＝时，电阻R获得的最大功率Pm＝.
答案：(1)Bdv0　(2)　(3)