2019高中物理第三章第5节运动电荷在磁场中受到的力（对点练巩固练）（含解析）新人教版 7页

第5节　运动电荷在磁场中受到的力对应学生用书P711.洛伦兹力是指磁场对运动不做功。2．若带电粒子运动方向与磁感应强度方向垂直，则F＝Bqv。若带电粒子运动方向与磁感应强度方向的夹角为θ，则F＝qvBsinθ。对应学生用书P71　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　考点一对洛伦兹力方向的判定1．一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图所示的磁场，分离为1、2、3三束，则不正确的是(　　)A．1带正电B．1带负电C．2不带电D．3带负电答案　B解析　根据左手定则，带正电的粒子向左偏，即1；不偏转说明不带电，即2；带负电的粒子向右偏，说明是3，B正确。n2．运动电荷在磁场中发生偏转，说明磁场对运动电荷有力的作用。将阴极射线管的两极与高压电源连接后，加上如图所示的磁场，可观察到从负极向右射出的高速电子流(电子带负电)的偏转情况是(　　)A．平行于纸面向上偏转B．平行于纸面向下偏转C．垂直于纸面向内偏转D．垂直于纸面向外偏转答案　D解析　应用左手定则判断洛伦兹力方向时，四指指向电子运动的反方向，磁场穿过掌心，则大拇指垂直于纸面指向外，故电子束垂直于纸面向外偏转，所以A、B、C错误，D正确。考点二洛伦兹力的特点及应用3.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(　　)A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动答案　C解析　电子的速度v∥B、F洛＝0，电子做匀速直线运动。C正确。4．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是(仅受电场力，洛仑兹力作用)(　　)A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变答案　D解析　对A，只有粒子带正电时才成立，A错误；垂直射入匀强电场的带电粒子，不管n带电性质如何，静电力都会做正功，动能增加，B错误。带电粒子从平行磁感线方向射入，不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动，C错误。由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故洛伦兹力对带电粒子始终不做功。综上所述，D正确。5．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中央的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，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列磁场的变化能够使电子发生上述偏转的是(　　)答案　A解析　电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的Bt图的图线应在t轴下方；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的Bt图的图线应在t轴上方，A正确。考点三带电物体在磁场中的运动问题6.(多选)如图所示，两个倾角分别为30°和60°的光滑斜面固定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个质量均为m、带电荷量为＋q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，在此过程中(　　)A．甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大nB．甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短C．甲滑块在斜面上运动的位移与乙滑块在斜面上运动的位移大小相同D．两滑块在斜面上运动的过程中，重力的平均功率相等答案　AD解析　小滑块飞离斜面时，洛伦兹力与重力的垂直斜面的分力平衡，故：mgcosθ＝qvmB计算得出：vm＝所以斜面角度越小，飞离斜面瞬间的速度越大，A正确；由受力分析得加速度a＝gsinθ，所以甲的加速度小于乙的加速度，因为甲的最大速度大于乙的最大速度，由vm＝at得，甲在斜面上运动的时间大于乙在斜面上运动的时间，B错误；由A、B的分析和x＝得，甲在斜面上运动的位移大于乙的位移，C错误；由平均功率的公式P＝F＝mg·sinθ＝，D正确。7．(多选)如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一个带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法正确的是(　　)A．微粒一定带负电B．微粒一定做匀速直线运动C．微粒的机械能一定增加D．微粒的电势能一定增加答案　ABC解析　小球受重力、电场力和洛伦兹力的作用，要使粒子做直线运动，则合力一定始终与运动方向在同一直线上，因洛伦兹力F＝Bqv，与速度有关，所以在运动中粒子的速度必须保持不变，故粒子一直做匀速直线运动；三力的合力为零，则受力情况只能如图所示，因此粒子一定带负电，A、B正确；因为电场力向左，对微粒做正功，故粒子的电势能减小；因重力之外的电场力做正功，故粒子的机械能一定增加，C正确，D错误。n对应学生用书P72　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是(　　)A．F、B、v三者必定均保持垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B答案　B解析　本题考查公式F＝qvB中各物理量的关系，由左手定则可知F⊥B，F⊥v，B与v可以不垂直，B正确，A、C、D错误。2．一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是(　　)A．一定不存在电场B．一定不存在磁场C．一定存在磁场D．可以既存在磁场，又存在电场答案　D解析　运动电荷没有发生偏转，说明速度方向没变，此空间可以存在电场，如运动方向与电场方向在同一直线上，也可以存在磁场，如v平行B，也可能既有电场，又有磁场，如正交的电磁场，qE＝qvB时，D正确。3．如图所示，某空间匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，一金属杆ab从高h处自由下落，则(　　)A．a端先着地B．b端先着地C．两端同时着地D．以上说法均不正确n答案　B解析　金属杆下落过程中，其中自由电子相对磁场向下运动，故受向左的洛伦兹力作用而在a端聚集，则b端剩余正电荷，在电场力作用下，b端加速，而a端受电场力的阻碍，故b端先着地，B正确。4．一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大一倍，则带电粒子受到的洛伦兹力(　　)A．增大两倍B．增大一倍C．减小一半D．依然为零答案　D解析　本题考查了洛伦兹力的计算公式F＝qvB，注意公式的适用条件。若粒子速度方向与磁场方向平行，洛伦兹力为零，A、B、C错误，D正确。5．(多选)质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下列说法中正确的是(　　)A．小物块一定带正电B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D．小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为答案　BD解析　小物块在某时刻对斜面的作用力恰好为零，则在运动过程中受到的洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则，小物块带负电，A错误；题意只分析小物块未离开斜面前的运动，洛伦兹力始终垂直小物块的运动方向，小物块受到的合外力是重力沿斜面向下的分力，所以小物块在斜面上做匀加速直线运动，B正确，C错误；小物块对斜面压力为零时，洛伦兹力与重力沿垂直斜面方向的分力相等，qvB＝mgcosθ，v＝，D正确。6.n质量为m、带电荷量为＋q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A处，然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2。答案　3mg－qB　3mg＋qB解析　小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与v的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有mgl＝mv，解得vC＝。在C点，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图①所示。由牛顿第二定律，有FT1＋F洛－mg＝m。又F洛＝qvCB，所以FT1＝3mg－qB。同理可得小球第二次经过C点时，受力情况如图②所示，所以FT2＝3mg＋qB。