贵州省册亨一中2013届高三物理一轮复习课时训练：磁场对运动电荷的作用力 14页

贵州省册亨一中2013届高三物理一轮复习课时训练：磁场对运动电荷的作用力 一、选择题 ‎1．如图所示，、、三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧。当这些小针静止时，小磁针极的指向是( )‎ A．、、均向左 B．、、均向右 C．向左，向右，向右 D．向右，向左，向右 ‎ ‎【答案】C ‎2．下列说法正确的是( )‎ A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受洛伦兹力作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用,该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力不会改变运动电荷的速度 D．洛伦兹力对运动电荷不做功 ‎【答案】D ‎3．图中表示磁场B,正电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图，这四个图中画的正确的是(已知B垂直于f与v决定的平面，B、f、V两两垂直)‎ ‎【答案】D ‎4．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是( )‎ ‎【答案】C ‎5．如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )‎ A．o点处的磁感应强度为零 B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D．a、c两点处磁感应强度的方向不同 ‎【答案】C ‎6． 一个带电粒子在匀强磁场B中所受的洛仑兹力F方向如图10所示，则该粒子所带电性和运动方向可能是( )‎ A．粒子带负电，向下运动 B．粒子带正电，向左运动 C．粒子带负电，向上运动 D．粒子带正电，向右运动 ‎【答案】A ‎7．如图所示，一个带负电的物体从粗糙面顶端滑到斜面底端时的速度为，若加上一个垂直于纸面指向读者的磁场，物体滑到底端时速度( )‎ A．大于 B．小于 C．等于 D．不能确定 ‎【答案】D ‎8．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 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 ‎【答案】B ‎9．一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，粒子将在管中（不计重力影响）( )‎ A．做圆周运动 B．沿轴往返运动 C．做匀加速直线运动 D．做匀速直线运动 ‎【答案】D ‎10．某空间存在着如图所示的足够大的沿水平方向的匀强磁场，在磁场中A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平面上，物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块.水平恒力F作用在物块B上，使A、B —起由静止开始向左运动，在A、B —起向左运动的过程中，以下关于A、B受力情况的说法中正确的是( )‎ A．A对B的压力变小 B． A与B之间的摩擦力保持不变 C． A对B的摩擦力变大 D． B对地面的压力保持不变 ‎【答案】B ‎11．一带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场，粒子的一段径迹如图8所示，径迹上每一小段都可以看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(电量不变)，则可判定( )‎ A．粒子从a到b，带正电 B．粒子从b到a，带正电 C．粒子从a到b，带负电 D．粒子从b到a，带负电 ‎【答案】B ‎12．在阴极射线管的正上方平行放置通以强电流的一根长直导线，其电流方向如图所示则阴极射线将( )‎ A．向上偏斜； B．向下偏斜； ‎ C．向纸里偏斜； D．向纸外偏斜 ‎【答案】B ‎13．如图所示，在示波管下方有一根水平放置的通电直电线，则示波管中的电子束将( )‎ A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸外偏转 D．向纸里偏转 ‎【答案】A ‎14．下列说法正确的是( )‎ A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力作用 B．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 C．洛伦兹力既不能改变粒子的动能，也不能改变粒子的动量 D．洛伦兹力对带电粒子不做功 ‎【答案】D ‎15．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是（图A中磁场方向垂直纸面向内，B图中磁场方向垂直纸面向外）( )‎ ‎【答案】C ‎16．某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上，物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块；水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始水平向左运动．在A、B一起水平向左运动的过程中，关于A、B受力情况的以下说法，正确的是( )‎ A．A对B的压力变小 B．B对A的摩擦力保持不变 C．A对B的摩擦力变大 D．B对地面的压力保持不变 ‎【答案】B ‎17．下列关于磁铁的使用的说法中不正确的是( )‎ A．磁铁受到撞击会使磁铁的磁性减弱 B．原先没有磁性的铁，在长期受到磁铁的吸引会产生磁性 C．对磁铁加热会使磁铁的磁性减弱 D．永磁体在受到加热或敲打后，其磁性不会发生改变 ‎【答案】D ‎18．有一个带电量为+q，重为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时 A．有可能做匀速运动 B．有可能做匀加速直线运动 C．不可能做曲线运动 D．一定做曲线运动 ‎【答案】D ‎19．地球有一个较强的磁场，由于地磁场的作用，可以使从太阳发出的高能粒子流在射向地面时发生偏转，因此起到保护地球上的生命免受高能粒子流伤害的作用．已知地球赤道上空地磁场的磁感线方向是由南向北的，从太阳喷射出带正电的粒子垂直与地面射向赤道，在地磁场的作用下，这些质子偏转方向是( )‎ A．向东 B．向南 C．向西 D．向北 ‎【答案】A ‎20．如图所示，在垂直纸面向里的水平匀强磁场中，水平放置一根粗糙绝缘细直杆，有一个重力不能忽略、中间带有小孔的带正电小球套在细杆上。现在给小球一个水平向右的初速度v0，假设细杆足够长，小球在运动过程中电量保持不变，杆上各处的动摩擦因数相同，则小球运动的速度v与时间t的关系图象可能是( )‎ ‎【答案】BD ‎21．在如图所示匀强磁场中，一个质量为m电量为+q的圆环套在一根固定的绝缘水平长直杆上，环与杆的动摩擦因数为μ。现给环一个向右的初速度v0，则环在运动过程中克服摩擦所做的功大小可能为( )‎ A． B．0‎ C． D．‎ ‎【答案】ABD ‎22．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，其受到的洛伦兹力的方向，下列表述正确的是( )‎ A．与磁场方向相同 B．与运动方向相同 C．与运动方向相反 D．与磁场方向垂直 ‎【答案】D ‎23．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( )‎ ‎【答案】B ‎24．如图所示，一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处在磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)。现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图像不可能是图中的( )‎ ‎【答案】B ‎25．一小磁针放置在某磁场（未标出方向）中，静止时的指向如图9所示。下列分析正确的是( )‎ A．N极指向该点磁场方向 B．S极指向该点磁场方向 C．该磁场是匀强磁场 D．a点的磁场方向水平向右 ‎【答案】A ‎26．如图所示，带正电的金属环绕轴以一定的角速度匀速旋转，从右向左看为逆时针方向，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )‎ A．N极沿轴线向右 B．N极沿轴线向左 C．N极竖直向下 D．N极竖直 ‎【答案】A ‎27．狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布（如图甲所示），距离它r处的磁感应强度大小为（k为常数），其磁场分布与负点电荷Q的电场（如图乙所示）分布相似。现假设磁单极子S和负点电荷Q均固定，有带电小球分别在S极和Q附近做匀速圆周运动。则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是( )‎ A．若小球带正电，其运动轨迹平面可在S的正上方，如图甲所示 B．若小球带正电，其运动轨迹平面可在Q的正下方，如图乙所示 C．若小球带负电，其运动轨迹平面可在S的正上方，如图甲所示 D．若小球带负电，其运动轨迹平面可在Q的正下方，如图乙所示 ‎【答案】ABC ‎28．一束电子从上向下运动，在地球磁场的作用下，它将( )‎ A．向东偏转 B．向西偏转 C．向南偏转 D．向北偏转 ‎【答案】B ‎29．质子流从南向北进入匀强磁场，磁场方向是从东向西的，则质子所受洛仑兹力的方向为( )‎ A．向东 B．向南 C．向上 D．向下 ‎【答案】C ‎30．两个带电粒子以相同的速度垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，两粒子质量之比为1：4，电量之比为1：2，则两带电粒子受洛仑兹力之比为( )‎ A．2：1 B．1：1 C．1：2 D．1：4‎ ‎【答案】C ‎31．在以下几幅图中，洛伦兹力的方向判断不正确的是( )‎ ‎ ‎ ‎【答案】C ‎32．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 ‎【答案】D ‎33．质量为m、电量为e的电子的初速为零，经电压为U的加速电场加速后进入磁感应强度为B的偏转磁场（磁场方向垂直纸面），其运动轨迹如图所示，则( )‎ A．加速电场的场强方向竖直向上 B．偏转磁场的磁场方向垂直纸面向里 C．能求出电子经加速电场加速后，开始进入磁场时的动能 D．能求出电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小 ‎【答案】CD ‎34．兰州市在无风的时候，雨滴是竖直下落的，若雨滴带正电，则它的下落方向将偏向( )‎ A．东方 B．西方 C．南方 D．北方 ‎【答案】A ‎35．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中正确的是( )‎ A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面对， UH将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化 ‎【答案】ABD 二、填空题 ‎36．电子以4×106m/s的速率垂直射入磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的磁场力为      N，如果电子射入磁场时的速度v与B的方向间的夹角是180°，则电子所受的磁场力为       N。‎ ‎【答案】3.2×10-13 、  0 ‎ ‎37．一带电量为＋Q、质量为m的小球从倾角为的斜面上由静止下滑，斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，则小球在斜面上滑行的最大速度是        。‎ ‎【答案】‎ ‎38．如图所示，带负电的小球从右端向左经过最低点A时，悬线张力为T1，当小球从左向右经过最低点A时，悬线张力为T2，则T1 T2（填＞、＜或＝）[来源:学§科§网]‎ ‎【答案】＜‎ ‎39．如图所示，一束β粒子自下而上进入一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向向           ，进入磁场后，β粒子的动能          （填“增加”、“减少”或“不变”）。‎ ‎【答案】里 、不变 ‎ ‎40．如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A端应接在直流高压电源的 极，此时，荧光屏上的电子束运动轨迹 偏转(选填“向上”、“向下”或“不”). ‎ ‎【答案】负 向下 ‎ ‎41．电视显像管应用了电子束磁偏转的道理。实际上，在水平方向和竖直方向都有磁场，它们是水平方向的磁场使电子束产生       方向的分速度，而        方向的磁场使电子束产生水平方向的分速度。‎ ‎【答案】竖直、竖直 ‎ ‎42．一初速为零的带电粒子，经过电压为U=3.0v的电场加速后垂直进入磁感强度为B=6T的匀强磁场中，已知带电粒子的质量是m=4000g，电量是q=6.0C，则带电粒子所受的洛仑兹力为_______，轨道半径为____________． ‎ ‎【答案】108N,2m 三、计算题 ‎43．如图所示，一质量为0.4kg、足够长且粗细均匀的绝缘细管置于水平地面上，细管内表面粗糙，外表面光滑；有一质量为0.1kg、电荷量为0.1C的带正电小球沿管以水平向右的速度进入管内，细管内径略大于小球直径，运动过程中小球电荷量保持不变，空间中存在垂直绝缘细管水平向里的匀强磁场，磁感应强度为1.0T．（取水平向右为正方向，g=10m/s2）‎ ‎(1)带电小球以20m/s的初速度进入管内，则系统最终产生的内能为多少？‎ ‎(2)小球以不同的初速度v0进入管中，在细管未离开地面的情况下，求小球最终稳定时的速度vt与初速度v0的函数关系，并以初速度v0为横坐标，最终稳定的速度vt为横坐标，在乙图中画出小球初速度和最终稳定的速度的关系图象。‎ ‎【答案】（1）小球刚进入管内时受到的洛仑兹力方向竖直向上，洛仑兹力大小为：N  ‎ 由于 ，小球与管的上壁有弹力，摩擦使球减速至：‎ ‎　　  得：m/s　‎ 球与管系统动量守恒：　  得：m/s ‎ 系统产生内能：　‎ 代入数据得：  [来源:学#科#网Z#X#X#K]‎ ‎ (2）①当小球初速小于m/s时，，小球与管的下壁有弹力，摩擦 力使小球最终与管共速，系统动量守恒：[来源:Zxxk.Com]‎ 代入数据得：　　(m/s）‎ ‎②当初速度大于时细管离开地面：‎ ‎   ‎ 代入数据得： m/s   ‎ 当小球初速时，小球与管的上壁有弹力，摩擦使球减速最终速度为vt ,   即：m/s     ()　 ‎ 关系如图所示．‎ ‎44．在如图所示的匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离x=0.10 m。一个电荷量C的点电荷所受电场力的大小N。 求：‎ ‎(1）电场强度E的大小；‎ ‎(2）将该点电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W。‎ ‎【答案】（1）电场强度E的大小 ‎(2）电场力所做的功 ‎45．如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且S2‎ O＝R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板．质量为m、带电量为＋q的粒子经S1进入M、N间的电场后，‎ 通过S2进入磁场．粒子在S1处的速度以及粒子所受的重力均不计．‎ ‎(1)当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小v；‎ ‎(2)若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0；‎ ‎(3)当M、N间的电压不同时，粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同，求t的最小值．‎ ‎【答案】(1)粒子从S1到达S2的过程中，根据动能定理得 qU＝mv2 ① ‎ 解得粒子进入磁场时速度的大小v＝ ‎ ‎(2)粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有 qvB＝m ② ‎ 由①②得，加速电压U与轨迹半径r的关系为U＝ 当粒子打在收集板D的中点时，粒子在磁场中运动的半径r0＝R ‎ 对应电压U0＝ ‎ ‎(3)M、N间的电压越大，粒子进入磁场时的速度越大，粒子在极板间经历的时间越短，同时在磁场中运动轨迹的半径越大，在磁场中运动的时间也会越短，出磁场后匀速运动的时间也越短，所以当粒子打在收集板D的右端时，对应时间t最短． [来源:学科网ZXXK]‎ 根据几何关系可以求得，对应粒子在磁场中运动的半径r＝R ‎ 由②得粒子进入磁场时速度的大小v＝＝ ‎ 粒子在电场中经历的时间t1＝＝ ‎ 粒子在磁场中经历的时间t2＝＝ ‎ 粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间t3＝＝ ‎ 粒子从S1到打在收集板D上经历的最短时间为t＝t1＋t2＋t3＝ ‎46．如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=‎0.2g、电荷量q=8×10‎-5C的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1= 15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场．现让小车始终保持v=‎2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图所示．g取‎10m/s2，不计空气阻力．求：‎ ‎(1）小球刚进入磁场B1时的加速度大小a；‎ ‎(2）绝缘管的长度L；‎ ‎(3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离△x．‎ ‎【答案】（1）以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f1，故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动，加速度设为a，则 ‎ ‎ ‎(2）在小球运动到管口时，FN＝2.4×10－3N，设v1为小球竖直分速度，由 ‎，则 由得 ‎ ‎(3）小球离开管口进入复合场，其中qE＝2×10－3N，mg＝2×10－3N． 故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度与MN成45°角，轨道半径为R，‎ ‎ ‎ 小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离 ‎ 对应时间 ‎ 小车运动距离为x2， ‎ ‎△x=x1-x2=(2-π/2）m ‎47．如图所示，一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动，经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场。电场强度大小为E，方向垂直向上。当粒子穿出电场时速度方向改变了45°角。已知带电粒子的质量为m，电量为q，重力不计。粒子进入磁场前的速度如图与水平方向成θ=60°角。试解答：‎ ‎(1）粒子带正电还是负电？‎ ‎(2）带电粒子在磁场中运动时速度多大？‎ ‎(3）若磁场区域为圆形，则最小的圆形磁场区域的半径为多大？‎ ‎【答案】 (1）根据粒子在磁场中偏转的情况和左手定则可知，粒子带负电。‎ ‎ (2）由于洛仑兹力对粒子不做功，故粒子以原来的速率进入电场中，设带电粒子进入电场的初速度为v0，在电场中偏转时做类平抛运动，由题意知粒子离开电场时的末速度与初速度夹角为45°，将末速度分解为平行于电场方向和垂直于电场方向的两个分速度vx和vy，由几何关系知 ‎    ‎ ‎       vx=vy= v0‎ vy=at qE=ma ‎ L=v0t 解得：    ‎ ‎ (3）如图所示，带电粒子在磁场中所受洛仑兹力作为向心力，设在磁场中做圆周运动的半径为R，圆形磁场区域的半径为r，则：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 由几何知识可得：  ‎ ‎48．如图所示，两端开口、内壁光滑绝缘直管质量为M，中央有绝缘隔板，放在光滑水平面上。中央隔板两侧有带等量正负电荷小球A、B，质量均为m，带电量均为q。处在磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，不计二者间库仑力。现给系统垂直直管的水平初速度v0，设以后运动过程中小球始终在管内。 求：‎ ‎(1)小球的最大速度vm；‎ ‎(2)小球向右离开初位置的最远距离xm；‎ ‎(3)两球相距的最远距离ym。‎ ‎【答案】对系统，不考虑内弹力作用，两带电小球受到磁场的洛伦兹力。设两小球垂直管向速度为vx，沿管向速度为vy。在沿管方向上，受到的洛伦兹力分力为qBvx，两球在管内反向运动vy；分别受到垂直管向的洛伦兹力qBvy，使管系统向右减速，速度一直减到零。两球沿管向速度由0增到最大vm，此时管向右运动到最远处。以后，小球受向左的洛伦兹力qBvm系统返回，做周期性往复运动。‎ ‎[来源:学科网]‎ ‎(1)对系统，两球从初位置向右运动到最远时，两球速度最大vm，管速度减为零，仅内弹力做功(洛伦兹力不做功)，系统机械能守恒，有：‎ ‎(M＋2m)v02＝2mvm2，vm＝v0。‎ ‎(2)两球从初位置向右运动到最远过程中，对一个球，沿管方向上，受到的洛伦兹力分力的平均值大小为qBx，依动量定理有qBxt1＝mvm。‎ 根据对称性知，小球离开初位置的最远距离 ‎＝xt1＝＝ 。‎ ‎(3)两球从初位置向右运动到最远过程中，对系统，在垂直管方向上，弹力是系统内力，外力是两球垂直管向的洛伦兹力分力，其平均值大小为qBy根据系统的动量定理，有：‎ ‎－2qByt1＝(M＋2m)0－(M＋2m)v0‎ 根据对称性知，两球相距最远距离 ‎＝4yt1＝。‎