2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)22 運動電荷在磁場中受到的力（含解析）新人教版選修3-1

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1、課時分層作業(yè)(二十二) (時間：40分鐘　分值：100分) [基礎達標練] 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．如圖所示的各圖中，運動電荷的速度方向、磁感應強度方向和電荷的受力方向之間的關系正確的是(　　) A　　　　　B　　　　　　C　　　　D B　[根據(jù)左手定則，A中F方向應向上，B中F方向向下，A錯誤，B正確。C、D中都是v∥B，F(xiàn)＝0，C、D錯誤。] 2．宇宙中的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些電子在進入地球周圍的空間時，將(　　) A．豎直向下沿直線射向地面 B．相對于預定點稍向東偏轉 C．相對于預定點稍向西偏轉

2、D．相對于預定點稍向北偏轉 C　[地球表面的磁場方向由南向北，電子帶負電，根據(jù)左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西，故C項正確。] 3．大量的帶電荷量均為＋q的粒子在勻強磁場中運動，下列說法中正確的是(　　) A．只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同 B．如果把＋q改為－q，且速度反向但大小不變，與磁場方向不平行，則洛倫茲力的大小方向均不變 C．只要帶電粒子在磁場中運動，它一定受到洛倫茲力作用 D．帶電粒子受到的洛倫茲力越小，則該磁場的磁感應強度就越小 B　[帶電粒子在磁場中運動時受到的磁場力不僅與其速度的大小有關，還與其速度的方向有關，當速度方向與磁場

3、方向在一條直線上時，不受磁場力作用，所以A、C、D錯誤；根據(jù)左手定則可判斷，B正確。] 4．在長直通電螺線管中通入變化的電流i(如圖所示電流的方向周期性改變)，并沿著其中心軸線OO′的方向射入一顆速度為v的電子，則此電子在螺線管內(nèi)部空間運動的情況是(　　) A．勻速直線運動　 B．來回往復運動 C．變速直線運動 D．曲線運動 A　[通電螺線管內(nèi)部的磁場方向與軸線平行，故電子進入螺線管后不受洛倫茲力，應做勻速直線運動。] 5．如圖為電視機顯像管的偏轉線圈示意圖，線圈中心O處的黑點表示電子槍射出的電子，它的方向垂直紙面向外，當偏轉線圈中的電流方向如圖所示時，電子束應(　　)

4、A．向左偏轉 B．向上偏轉 C．向下偏轉 D．不偏轉 C　[由安培定則可以判斷出兩個線圈的左端是N極，磁感線分布如圖所示，再由左手定則判斷出電子束應向下偏轉，C正確。 ] 6．如圖所示，在豎直平面內(nèi)放一個光滑絕緣的半圓形滑道，水平方向的勻強磁場與半圓形軌道所在的平面垂直，一個帶負電荷的小滑塊由靜止開始從半圓軌道的最高點M滑下到最右端，則下列說法中正確的是(　　) A．滑塊經(jīng)過最低點時的速度比磁場不存在時大 B．滑塊從M點到最低點的加速度比磁場不存在時小 C．滑塊經(jīng)過最低點時對軌道的壓力比磁場不存在時小 D．滑塊從M點到最低點所用時間與磁場不存在時相等 D　[由于洛倫茲

5、力不做功，故與磁場不存在時相比，滑塊經(jīng)過最低點時的速度不變，A錯誤；由a＝，與磁場不存在時相比，滑塊經(jīng)過最低點時的加速度不變，B錯誤；由左手定則可知，滑塊經(jīng)最低點時受的洛倫茲力向下，而滑塊所受的向心力不變，故滑塊經(jīng)最低點時對軌道的壓力比磁場不存在時大，C錯誤；由于洛倫茲力始終與運動方向垂直，滑塊經(jīng)過任意一點時的速度與磁場不存在時相等，D正確。] 二、非選擇題(14分) 7．質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動，求： (1)電場強度的大小，該帶電粒子帶何種電荷？ (

6、2)磁感應強度的大小。 [解析]　(1) 微粒做勻速直線運動，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場力qE，洛倫茲力qvB，由此可知，微粒帶正電，受力如圖所示，qE＝mg， 則電場強度E＝。 (2)由于合力為零，則qvB＝mg， 所以B＝。 [答案]　(1)　正電荷　(2) [能力提升練] 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．截面為矩形的載流金屬導線置于磁場中，如圖所示，將出現(xiàn)下列哪種情況(　　) A．在b表面聚集正電荷，而a表面聚集負電荷 B．在a表面聚集正電荷，而b表面聚集負電荷 C．開始通電時，電子做定向移動并向b偏轉 D．兩個表面電勢不

7、同，a表面電勢較高 A　[金屬導體靠電子導電，金屬正離子并沒有移動，而電流由金屬導體中的自由電子的定向移動(向左移動)形成。應用左手定則，四指應指向電流的方向，讓磁感線垂直穿過手心，拇指的指向即為自由電子的受力方向。也就是說，自由電子受洛倫茲力方向指向a表面一側，實際上自由電子在向左移動的同時，受到指向a表面的作用力，并在a表面進行聚集，由于整個導體是呈電中性的(正、負電荷總量相等)，所以在b的表面“裸露”出正電荷層，并使b表面電勢高于a表面電勢。] 2．(多選)在如圖所示的正交電場和磁場中，有一粒子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中，并沿直線運動(不考慮重力作用)，則此粒子(　　)

8、A．可能帶正電 B．可能帶負電 C．可能不帶電 D．一定不帶電 ABC　[帶電粒子在電場中受電場力，在磁場中受洛倫茲力，而帶電粒子做直線運動，根據(jù)電場力方向及洛倫茲力方向判定，可知兩力必反向且與運動速度垂直，正電、負電、不帶電粒子都滿足題設條件，A、B、C正確。] 3．(多選)如圖所示，勻強電場的方向豎直向下，勻強磁場的方向垂直紙面向里，三個油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右做勻速直線運動，c向左做勻速直線運動，比較它們的重力Ga、Gb、Gc間的關系，正確的是(　　) A．Ga最大 B．Gb最大 C．Gc最大 D．Gb最小 CD　[據(jù)F合＝0可知a帶負電

9、，顯然b、c也帶負電，所以b所受洛倫茲力方向豎直向下，c所受洛倫茲力方向豎直向上，則有Gb

10、時速度方向相反，由左手定則可知兩次過O點洛倫茲力方向相反，繩的拉力大小也就不同，故B、C錯誤；由a＝可知向心加速度相同，D正確。] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(12分)如圖所示，磁流體發(fā)電機的極板相距d＝0.2 m，極板間有垂直于紙面向里的勻強磁場，B＝1.0 T。外電路中可變負載電阻R用導線與極板相連。電離氣體以速率v＝1 100 m/s沿極板垂直于磁場方向射入，極板間電離氣體的等效內(nèi)阻r＝0.1 Ω，試求此發(fā)電機的最大輸出功率為多大？ [解析]　開關S斷開時，由離子受力平衡可得qBv＝qE＝ 所以板間電壓為U＝Bvd 此發(fā)電機的電動勢為 E源＝U＝Bvd＝

11、1.0×1 100×0.2 V＝220 V 當可變負載電阻調(diào)到R＝r＝0.1 Ω時， 發(fā)電機的輸出功率最大，最大輸出功率為 Pmax＝＝ W＝121 kW。 [答案]　121 kW 6．(14分)如圖所示，質(zhì)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，水平向右；B＝1 T，方向垂直紙面向里。求： (1)滑塊到達C點時的速度； (2)在C點時滑塊對軌道的壓力。(g取10 m/s2) [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，水平向右； 洛倫茲力F洛＝qvB，方向始終垂直于速度方向。 (1)滑塊滑動過程中洛倫茲力不做功，由動能定理得 mgR－qER＝mv 得vC＝＝2 m/s，方向水平向左。 (2)在C點，滑塊受到四個力作用，如圖所示，由牛頓第二定律與圓周運動知識得 FN－mg－qvCB＝m 得FN＝mg＋qvCB＋m＝20.1 N 由牛頓第三定律知：滑塊在C點處對軌道的壓力FN′＝FN＝20.1 N，方向豎直向下。 [答案]　(1)2 m/s　方向水平向左　(2)20.1 N　方向豎直向下 - 6 -