人教版 (2019)選擇性必修第二冊第一章安培力與洛倫茲力2 磁場對運動電荷的作用力優(yōu)秀練習題-試卷下載-教習網(wǎng)

?第２課時磁場對運動電荷的作用力
第一章安培力與洛倫茲力

一、單選題：
１.在陰極射線管中電子流方向由左向右,其上方放置一根通有如圖所示電流的直導線,導線與陰極射線管平行,則電子將 (　　)

A.向上偏轉 B.向下偏轉
C.向紙里偏轉 D.向紙外偏轉
【答案】B
【解析】由題圖可知,直導線電流的方向由左向右,根據(jù)安培定則,可判定直導線下方的磁場方向為垂直于紙面向里,而電子運動方向由左向右,由左手定則知(電子帶負電荷,四指要指向電子運動方向的反方向),電子將向下偏轉,故B選項正確。
故選B。
２.兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進入同一勻強磁場,兩粒子質量之比為1∶4,電荷量之比為1∶2,則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為 (　　)
A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4
【答案】C
【解析】帶電粒子的速度方向與磁感線方向垂直時,洛倫茲力F=qvB,與電荷量成正比,與質量無關,C項正確。
故選C。
３．有關洛倫茲力和安培力的描述,下列說法中正確的是 (　　)
A.通電直導線在勻強磁場中一定受到安培力的作用
B.安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
C.帶電粒子在勻強磁場中運動受到的洛倫茲力做正功
D.通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行
【答案】B
【解析】通電直導線與磁場平行時,不受安培力,選項A錯誤;洛倫茲力對帶電粒子不做功,選項C錯誤;安培力方向與磁場方向垂直,選項D錯誤;安培力是大量運動電荷受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),選項B正確。
故選B。
４．如圖所示,一束帶正電的粒子流某時刻沿虛線射向地球,此時該粒子流在地磁場中受到的洛倫茲力方向 (　　)

A.偏向S極 B.偏向N極
C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里
【答案】C
【解析】磁場方向是沿著磁感線的切線方向,速度方向也是已知的,如圖所示:

根據(jù)左手定則,洛倫茲力方向垂直紙面向外,故A、B、D錯誤,C正確。
故選C。
５．帶電油滴以水平向右的速度v0垂直進入磁場,恰做勻速直線運動,如圖所示,若油滴質量為m,磁感應強度為B,則下述說法正確的是 (　　)

A.油滴必帶正電荷,電荷量為
B.油滴必帶正電荷,比荷為=
C.油滴必帶負電荷,電荷量為
D.油滴帶什么電荷都可以,只要滿足q=
【答案】A
【解析】由于帶電的油滴進入磁場中恰做勻速直線運動,且受到的重力向下,洛倫茲力方向必定向上。由左手定則可知油滴一定帶正電荷,且滿足mg-qv0B=0。所以q=,故A正確。
故選A。
６.如圖所示,足夠長的豎直絕緣墻壁右側存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,一質量為m、帶電量為-q的絕緣物塊與絕緣墻壁之間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,現(xiàn)將小物塊緊貼豎直墻壁由靜止釋放,則在小物塊下落的過程中,下列說法正確的是 (　　)

A.小物塊下落的過程中會與墻壁分離
B.小物塊向下運動的過程中速度先增大后減小
C.小物塊向下運動的過程中速度最大時,加速度向上
D.小物塊能達到的最大速度為
【答案】D
【解析】物塊向下做加速運動,對物塊進行受力分析可知,當物塊受到的重力與摩擦力相等時,物塊達到最大速度后勻速運動,故A、C錯誤;物塊做加速度減小的加速運動,物塊的速度先增大后保持不變,故B錯誤;根據(jù)平衡條件得: μqvB=mg,解得:v=,故D正確。
故選D。
７.關于靜電力、安培力與洛倫茲力，下列說法正確的是(　　)
A．電荷放入靜電場中一定會受靜電力，靜電力的方向與該處電場強度的方向相同
B．通電導線放入磁場中一定受安培力，安培力的方向與該處磁場方向垂直
C．電荷放入磁場中就會受到洛倫茲力，洛倫茲力的方向與該處磁場方向垂直
D．當電荷的速度方向與磁場方向垂直時受到的洛倫茲力最大，方向與磁場方向垂直
【答案】D
【解析】電荷放入靜電場中一定會受靜電力，正電荷受到的靜電力的方向與該處電場強度的方向相同，負電荷受到的靜電力的方向與該處電場強度的方向相反，故A錯誤；通電導線放入磁場中不一定受安培力，如電流方向與磁場方向平行時不受安培力，故B錯誤；靜止的電荷在磁場中不受洛倫茲力，運動電荷的速度方向與磁感線平行時也不受洛倫茲力，故C錯誤；當電荷的速度方向與磁場方向垂直時受到的洛倫茲力最大，即F＝qvB，方向與磁場方向垂直，故D正確。
故選D。
８.高大建筑上都有一豎立的避雷針，用以把聚集在云層中的電荷導入大地。在赤道某地兩建筑上空，有一團帶負電的烏云經過其正上方時，發(fā)生放電現(xiàn)象，如圖所示。則此過程中地磁場對避雷針的作用力的方向是(　　)

A．向東 B．向南
C．向西 D．向北
【答案】C
【解析】當帶有負電的烏云經過避雷針上方時，避雷針開始放電形成瞬間電流，負電荷從上而下通過避雷針，所以電流的方向為從下而上，地磁場的方向從南向北，根據(jù)左手定則，安培力的方向向西，故C正確。
故選C。
９.如圖，三個完全相同的帶正電的小球，從同一高度開始自由下落，其中a直接落地，b下落過程中經過一個水平方向的勻強電場區(qū)，c下落時經過一個垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)，不計空氣阻力，設它們落地的速度大小分別為va、vb、vc，則(　　)

A.va＝vb＝vc 　B．vb>va>vc
C．vat2
C.v1>v2 D.v1=v2
【答案】ABD

【解析】沒有磁場時,小球飛落過程為平拋運動。當空間有勻強磁場時,分析小球飛落過程中任一位置受力情況如圖所示。由于時刻與瞬時速度垂直的洛倫茲力對小球豎直分運動的影響,在同樣落差下與平拋運動只受重力作用相比,小球落地時間加長,所以t1>t2。從洛倫茲力對水平分運動的影響可知,小球水平分速度將比平拋時加大,而且又有t1>t2,則必有x1>x2。由于洛倫茲力做功為零,而兩種情況下重力對小球做功相等,所以落地速度大小相同,即v1=v2,當然兩種情況下小球落地時速度的方向不同。
故選：ABD。
１３.在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場。取坐標如圖所示,一帶電粒子沿x軸正方向進入此區(qū)域,在穿過此區(qū)域的過程中運動方向始終不發(fā)生偏轉,不計重力的影響,電場強度E和磁感應強度B的方向可能是 (　　)

A.E和B都沿x軸方向
B.E沿y軸正向,B沿z軸正向
C.E沿z軸正向,B沿y軸正向
D.E、B都沿z軸方向
【答案】AＢ
【解析】本題沒有說明帶電粒子的帶電性質,為便于分析,假定粒子帶正電,A選項中,磁場對粒子作用力為零,電場力與粒子運動方向在同一直線上,運動方向不會發(fā)生偏轉,故A正確;B選項中,電場力方向向上,洛倫茲力方向向下,當這兩個力平衡時,粒子運動方向可以始終不變,B正確;C選項中,電場力、洛倫茲力都沿z軸正方向,將做曲線運動,C錯;D選項中,電場力沿z軸方向,洛倫茲力沿y軸方向,兩力不可能平衡,粒子將做曲線運動,D錯;如果粒子帶負電,仍有上述結果。
故選：AＢ。
１４.如圖所示,在一絕緣、粗糙且足夠長的水平管道中有一帶電荷量為q、質量為m的帶電小球,管道半徑略大于小球半徑。整個管道處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中,磁感應強度方向與管道垂直。現(xiàn)給帶電小球一個水平速度v,則在整個運動過程中,帶電小球克服摩擦力所做的功可能為 (　　)

A.0　　　　　　　　　　B.m()2
C.mv2 D.m[v2-()2]
【答案】ACD
【解析】當小球帶負電時,對小球受力分析如圖甲所示,隨著向右運動,速度逐漸減小,直到速度減小為零,所以克服摩擦力做的功為W=mv2。

當小球帶正電時,設當洛倫茲力等于重力時,小球的速度為v0,則mg=qv0B,即v0=。當v=v0時,受力分析如圖乙所示,重力與洛倫茲力平衡,所以小球做勻速運動時克服摩擦力做的功為W=0;當vv0時,受力分析如圖丁所示,管壁對小球有向下的彈力,隨著小球向右減速運動,洛倫茲力逐漸減小,彈力逐漸減小,摩擦力逐漸減小,直到彈力減小到零,摩擦力也為零,此時重力和洛倫茲力平衡,此后小球向右做勻速運動,所以克服摩擦力做的功為W=mv2-m= m[v2-()2],綜上分析,可知A、C、D項正確。
故選：ACD。
三、非選擇題：
1５.如圖所示,一根足夠長的光滑絕緣桿MN,與水平面夾角為37°,固定在豎直平面內,垂直紙面向里的勻強磁場B充滿桿所在的空間,桿與B垂直,質量為m的帶電小環(huán)沿桿下滑到圖中的P處時,對桿有垂直桿向下的壓力作用,壓力大小為0.4mg,已知小環(huán)的帶電荷量為q,問:

(1)小環(huán)帶什么電?
(2)小環(huán)滑到P處時的速度多大?
(3)小環(huán)滑到離P多遠處,環(huán)與桿之間沒有正壓力?
【答案】(1)負電　(2)　(3)
【解析】(1)小環(huán)重力在垂直桿方向上的分力:G1=Gcos37°=0.8mg,根據(jù)題意知,小環(huán)對桿的壓力小于0.8mg,所以,小環(huán)受到洛倫茲力的方向應斜向上,根據(jù)左手定則知小環(huán)帶負電。
(2)設小環(huán)滑到P點的速度為vP,在P點小環(huán)的受力如圖甲所示,

根據(jù)平衡條件,在垂直桿的方向上對環(huán)有:
qvPB+FN=mgcos37°,
解得:vP==。
(3)環(huán)與桿之間沒有正壓力時洛倫茲力等于重力垂直于桿向下的分力,如圖乙所示,則:qv′B=mgcos37°
得:v′=
小環(huán)向下運動的過程中只有重力做功,洛倫茲力不做功,
設兩點之間的距離是L,則:
mgLsin37°=mv′2-m
解得:L=
１６．如圖所示,質量為m=1 kg、電荷量為q=5×10-2 C的帶正電的小滑塊,從半徑為R=0.4 m的光滑絕緣圓弧軌道上由靜止自A端滑下。整個裝置處在方向互相垂直的勻強電場與勻強磁場中。已知E=100 V/m,方向水平向右,B=1 T,方向垂直紙面向里,g取10 m/s2。求:

(1)滑塊到達C點時的速度;
(2)在C點時滑塊所受洛倫茲力;
(3)在C點滑塊對軌道的壓力。
【答案】(1)2 m/s,方向水平向左　(2)0.1 N,方向豎直向下
(3)20.1 N,方向豎直向下
【解析】以滑塊為研究對象,自軌道上A點滑到C點的過程中,受重力mg,方向豎直向下;電場力qE,方向水平向右;洛倫茲力F洛=qvB,方向始終垂直于速度方向。
(1)滑塊從A到C的過程中洛倫茲力不做功,
由動能定理得mgR-qER=m
得vC==2 m/s,方向水平向左。
(2)根據(jù)洛倫茲力公式得:
F=qvCB=5×10-2×2×1 N=0.1 N,
方向豎直向下。
(3)在C點,FN-mg-qvCB=m
得:FN=mg+qvCB+m=20.1 N
由牛頓第三定律可知,滑塊對軌道的壓力為20.1 N,方向豎直向下。
１７．如圖所示，斜面上表面光滑絕緣，傾角為θ，斜面上方有一垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，現(xiàn)有一個質量為m、帶電荷量為＋q的小球在斜面上被無初速度釋放，假設斜面足夠長，則小球從釋放開始，下滑多遠后離開斜面。

【答案】
【解析】小球沿斜面下滑，在離開斜面前，受到的洛倫茲力F垂直于斜面向上，受力分析如圖所示。

沿斜面方向有mg sin θ＝ma；
垂直斜面方向有F＋FN－mg cos θ＝0。
其中洛倫茲力為F＝Bqv。
設下滑距離x后小球離開斜面，
此時斜面對小球的支持力FN＝0，
由運動學公式有v2＝2ax，
聯(lián)立以上各式解得x＝

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