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2016-2017学年高中物理6.2磁场对运动电荷的作用课时作业(含解析)鲁科版选修3-1(新)


磁场对运动电荷的作用
一、选择题 1.关于电荷所受电场力和洛伦兹力,正确的说法是( ) A.电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用 B.电荷在电场中一定受电场力作用 C.电荷所受电场力一定与该处电场方向一致 D.电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直 解析:选 B.只有运动电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时,带电粒子才受到洛伦 兹力作用, 若电荷静止或者电荷的运动方向与磁场平

行时, 都不受洛伦兹力作用, A 错误. 电 荷在电场中一定受到电场力作用,B 正确.正电荷受到的电场力方向与该处电场方向一致, 负电荷受到的电场力方向与该处电场方向相反,C 错误.电荷所受的洛伦兹力方向一定与磁 场方向垂直,也与速度方向垂直,但 B 与 v 不一定垂直,D 错误.故选 B. 2.一个电子穿过某一空间不发生偏转,则( ) A.此空间一定没有磁场 B.此空间一定没有电场 C.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向一致 D.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向垂直 解析:选 C.由 F=qBvsin θ 可知,当电子平行磁场方向进入时,不受洛伦兹力作用, 不发生偏转,A、D 错误,C 正确;当电子平行于电场进入时,电子做变速直线运动,也不发 生偏转,B 错误.故选 C. 3.下列各图中,运动电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系正确的 是( )

解析:选 B.根据左手定则可以判断 B 正确,D 中粒子的速度方向和磁场平行,故不受洛 伦兹力的作用. 4.一个长螺线管中通有交变电流,让一个带电粒子沿管的轴线射入管中,不计重力, 粒子将在管中( ) A.做圆周运动 B.沿轴线来回运动 C.做匀加速直线运动 D.做匀速直线运动 解析:选 D.通有交变电流的螺线管内部的磁场方向始终与轴线平行,带电粒子沿着磁 感线运动时不受洛伦兹力,所以应一直保持原运动状态不变.故选 D. 5.在真空中的玻璃管中,封有两个电极,当加上电压后,会从阴极 射出一束高速电子流,射向阳极,称为阴极射线.如在阴极射线管的正 上方平行放置一根通以强电流的长直导线,其电流方向如图所示,则阴 极射线将会( ) A.向上偏斜 B.向下偏斜 C.向纸内偏斜 D.向纸外偏斜 解析:选 A.根据安培定则判定通电导线下部磁场方向向外;根据左手定则判断阴极射 线在磁场中受力方向向上,故选 A. 6.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用.下列表述正确的是 ( ) A.洛伦兹力对带电粒子做功 B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C.洛伦兹力的大小与速度无关
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D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 解析:选 B.带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与其运动方向垂直.故洛伦兹力不 会对带电粒子做功,即不改变带电粒子的动能,也不改变带电粒子的速度大小,只改变其速 度方向,A、D 错误,B 正确.据 F=qvB 知,洛伦兹力大小与带电粒子的速度大小有关,C 错误.故选 B. 7.在匀强磁场中,一带电粒子沿着垂直磁感应强度的方向运动.现将该磁场的磁感应 强度增大为原来的 2 倍,则该带电粒子受到的洛伦兹力( ) A.变为原来的四分之一 B.增大为原来的 4 倍 C.减小为原来的一半 D.增大为原来的 2 倍 解析:选 D.由洛伦兹力的公式 F=qvB 可知,磁感应强度增大为原来的 2 倍,带电粒子 受到的洛伦兹力也增大为原来的 2 倍.故选 D. 8.带电量为+q 的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是( ) A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同 B.如果把+q 改为-q,且速度反向大小不变,则洛伦兹力的大小、方向不变 C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D.粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能、速度均不变 解析:选 B.因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度方向有关, 所以 A 错误. 因为+q 改为-q, 且速度反向时所形成的电流方向与原+q 运动形成的电流方 向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由 F=qvB 知大小不变,所以 B 正确.因为 电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意角, 所以 C 错误. 因为洛伦兹力总与速度 方向垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,所以 D 错误.故选 B. 9.如图所示,在真空中,水平导线中有恒定电流 I 通过,导线的 正下方有一质子初速度方向与电流方向相同,则质子可能的运动情况 是( ) A.沿路径 a 运动 B.沿路径 b 运动 C.沿路径 c 运动 D.沿路径 d 运动 解析:选 B.由安培定则可知电流在下方产生的磁场方向指向纸外,由左手定则可知质 子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上,则质子的轨迹必定向上弯曲,因此 C、D 错误;由 于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直, 故其运动轨迹必定是曲线, 则 B 正确, A 错误. 故 选 B. ☆10.如图所示,一个带正电 q 的小带电体处于一匀强磁场中,磁 场垂直纸面向里,磁感应强度为 B,带电体的质量为 m,为了使它对水 平绝缘面恰好无压力,应( ) A.使 B 增大

mg qB mg C.使磁场以速率 v= 向右移动 qB mg D.使磁场以速率 v= 向左移动 qB
B.使磁场以速率 v= 向上移动 解析:选 D.为使带电体对水平绝缘面的压力为零,需使带电体受到竖直向上、大小等 于其重力的洛伦兹力作用,由左手定则可以判定,为满足这一要求带电体需向右运动,可是 答案中设计的是磁场的运动,根据运动的相对性可知,磁场应该水平向左运动,故选 D. 二、非选择题 11.空间中有一匀强磁场,磁感应强度大小为 1.2 T,方向由南指向北,如有一质子沿 -14 竖直向下的方向进入磁场,磁场作用在质子上的力为 9.6×10 N,则质子射入时速度为多 大?将在磁场中向哪个方向偏转? 解析:由洛伦兹力的公式 F=qvB 得:
2

-14 F 9.6×10 5 v= = m/s=5×10 m/s -19 qB 1.6×10 ×1.2

由左手定则可判断质子所受洛伦兹力方向向东,故向东偏转. 5 答案:5×10 m/s 向东 -4 ☆12.质量为 0.1 g 的小物块,带有 5×10 C 的电荷量,放在倾角为 30°的绝缘光滑 斜面上,整个斜面置于 0.5 T 的匀强磁场中,磁场方向如图所示,小物块由静止开始下滑, 2 滑到某一位置时,小物块开始离开斜面(设斜面足够长,g 取 10 m/s ),问:

(1)小物块带何种电荷? (2)小物块离开斜面时的速度为多少? (3)小物块在斜面上滑行的最大距离是多少? 解析:(1)由左手定则可知小物块带负电荷.

(2)当小物块离开斜面时,斜面对小物块的支持力 F=0,对小物块受力分析如图所示, 则有 F=mgcos 30°,即 qvB=mgcos 30°, 解得 v≈3.46 m/s. 1 2 (3)由动能定理得 mgsin 30°·L= mv 2 解得小物块在斜面上滑行的最大距离为 L≈1.2 m. 答案:(1)带负电荷 (2)3.46 m/s (3)1.2 m

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