【物理】2019届一轮复习人教版磁场对运动电荷的作用作业

【物理】2019届一轮复习人教版磁场对运动电荷的作用作业

磁场对运动电荷的作用 ‎1．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 ‎2．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 ‎3.如图所示为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则(　　)‎ A．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为3∶1‎ B．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为∶1‎ C．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为2∶1‎ D．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为1∶2‎ 解析：设匀强磁场圆形区域的半径为R，由qBv＝，得R′＝，可知带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，半径分别为R1′＝Rtan30°，R2′＝Rtan60°，所以R1′∶R2′＝1∶3；则带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为3∶1；由T＝知，粒子1和2的周期之比为1∶‎ ‎3，所以带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比值为＝.综上本题选A.‎ 答案：A ‎4.如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(　　)‎ A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上 解析：据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对；随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错；B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错；由于开始时滑块不受洛伦兹力就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错．‎ 答案：C ‎5.如图所示为显像管的原理示意图，当没有磁场时电子束将打在荧光屏正中的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，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下图中哪种变化的磁场能够使电子发生上述偏转(　　)‎ A　　　　　B　　　　C　　　　　D ‎【答案】A ‎ 【解析】要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，根据左手定则，能够使电子发生上述偏转的变化的磁场是选项A．‎ ‎6.如图所示，长直导线ab附近有一带正电荷的小球用绝缘丝线悬挂在M点．当ab 中通以由b→a的恒定电流时，下列说法正确的是(　　)‎ A．小球受磁场力作用，方向与导线垂直且指向纸里 B．小球受磁场力作用，方向与导线垂直且指向纸外 C．小球受磁场力作用，方向与导线垂直并指向左方 D．小球不受磁场力作用 解析：电荷和磁场相对静止时不受洛伦兹力作用，故D正确．‎ 答案：D ‎7.带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将(　　)‎ A．可能做直线运动　　　　 B．可能做匀减速运动 C．一定做曲线运动　　　　 D．可能做匀速圆周运动 ‎【答案】C ‎ ‎ ‎【解析】带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动，一定做曲线运动，选项C正确．‎ ‎8.真空中有两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流．在两导线所确定的平面内，一电子由P点开始运动到Q点的轨迹如图中曲线PQ所示，则一定是(　　)‎ A．ab导线中通有从a到b方向的电流 B．ab导线中通有从b到a方向的电流 C．cd导线中通有从c到d方向的电流 D．cd导线中通有从d到c方向的电流 解析：注意观察图中的细节，靠近导线cd处，电子的偏转程度大，说明靠近cd 处偏转的半径小，洛伦兹力提供电子偏转的向心力，qvB＝，圆周运动的半径R＝，电子速率不变，偏转半径变小，说明B变强，则cd导线中通有电流；根据曲线运动的特点，合外力指向弧内，则洛伦兹力指向左侧，根据左手定则可以判断，电流方向是从c到d，故C正确．‎ 答案：C ‎9.如图所示，质量为m，电荷量为q的带正电小球以初速度v0水平进入一匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当小球在竖直方向下落的高度为h时，速度大小为(　　)‎ ‎ A．v0　　　　　　　　　　　　　　 B． C．　　　　 D． ‎【答案】B ‎【解析】因为小球进入磁场时受到的洛伦兹力方向向上，而小球的运动是向下偏转的，所以小球一定受重力作用．小球运动过程中洛伦兹力不做功，只有重力做功，根据动能定理得mgh＝mv2－mv，所以v＝，故正确答案为B．‎ ‎10.如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称；导线均通有大小相等、方向向上的电流；已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B＝k，式中k是常量、I是导线中电流、r为点到导线的距离；一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是(　　)‎ A．小球一直做匀速直线运动 B．小球先做加速运动后做减速运动 C．小球对桌面的压力一直在增大 D．小球对桌面的压力先减小后增大 解题思路：根据右手螺旋定则，判断出MN直线处磁场的方向，然后根据左手定则判断洛伦兹力大小和方向的变化，明确了受力情况，即可明确运动情况．‎ 解析：根据右手螺旋定则可知直线M处的磁场方向垂直于MN向里，直线N处的磁场方向垂直于MN向外，磁场大小先减小过O点后反向增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始向上，过O点后洛伦兹力的方向向下．由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故A、C正确，B、D错误．故选A、C.‎ 答案：AC ‎11.如图所示为一个质量为m，电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，则圆环克服摩擦力做的功可能为(　　)‎ A．0　　　　 B．mv C．　　　　 D．m ‎【答案】ABD ‎【解析】若圆环所受洛伦兹力等于重力，圆环与粗糙细杆压力为零，摩擦力为零，圆环克服摩擦力做的功为零，选项A正确；若圆环所受洛伦兹力不等于重力，圆环与粗糙细杆压力不为零，摩擦力不为零，圆环以初速度v0向右做减速运动；若开始圆环所受洛伦兹力小于重力，则一直减速到零，圆环克服摩擦力做的功为mv，选项B正确；若开始圆环所受洛伦兹力大于重力，则减速到洛伦兹力等于重力达到稳定，稳定速度v＝，由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功W＝mv－mv2＝m，选项C错误，D正确．‎ ‎12.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是(　　)‎ A．粒子必带正电荷 B．A点和B点位于同一高度 C．粒子在C点时速度最大 D．粒子到达B点后，将沿原曲线返回A点 ‎【答案】ABC ‎【解析】(1)平行板间电场方向向下，粒子由A点静止释放后在电场力的作用下向下运动，所以粒子必带正电荷，A项正确．(2)粒子具有速度后，它就在向下的电场力F及总与速度方向垂直的洛伦兹力f的作用下沿ACB做曲线运动，因洛伦兹力不做功，电场力做功等于动能的变化，而粒子到达B点时的速度为零，所以从A到B电场力所做正功与负功加起来为零．这说明粒子在电场中的B点与A点的电势能相等，即B点与A点位于同一高度，B项正确．(3)因C点为轨道最低点，粒子从A运动到C电场力做功最多，C点具有的动能最大，所以粒子在C点速度最大，C项正确．(4)只要将粒子在B点的状态与A点进行比较，就可以发现它们的状态(速度为零，电势能相等)相同，如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域，粒子就将在B的右侧重复前面的曲线运动，因此，粒子是不可能沿原曲线返回A点的，D项错误．‎ ‎13.如图所示，ABCA为一个半圆形的有界匀强磁场，O为圆心，F、G分别为半径OA和OC的中点，D、E点位于边界圆弧上，且DF∥EG∥BO.现有三个相同的带电粒子(不计重力)以相同的速度分别从B、D、E三点沿平行BO方向射入磁场，其中由B点射入磁场的粒子1恰好从C点射出，由D、E两点射入的粒子2和粒子3从磁场某处射出，则下列说法正确的是(　　)‎ A．粒子2从O点射出磁场 B．粒子3从C点射出磁场 C．粒子1、2、3在磁场的运动时间之比为3∶2∶3‎ D．粒子2、3经磁场偏转角相同 解析：从B点射入磁场的粒子1恰好从C点射出，可知带电粒子运动的轨迹半径等于磁场的半径，由D点射入的粒子2的圆心为E点，由几何关系可知该粒子从O点射出，同理可知粒子3从C点射出，A、B正确；1、2、3三个粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为90°、60°、60°，运动时间之比为3∶2∶2，C错误，D正确．‎ 答案：ABD ‎14.如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，其质量为m，带电荷量为＋q，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在正交的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感应强度是B，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度．‎ 解：小球受力分析如图所示，根据牛顿第二定律得 mg－μFN＝ma FN－qE－qvB＝0‎ 所以a＝ 故v＝0时，a最大，amax＝g－ 同样可知，a随v的增大而减小，当a减小到零时v达到最大，故mg＝μ(qvmaxB＋qE)‎ 得vmax＝－.‎ ‎15.如图所示，半径为R的圆形区域位于正方形ABCD的中心，圆形区域内、外有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等，方向相反．一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速率v0沿纸面从M点平行于AB边沿半径方向射入圆形磁场，在圆形磁场中转过90°从N点射出，且恰好没射出正方形磁场区域，粒子重力不计．求：‎ ‎(1)磁场的磁感应强度B；‎ ‎(2)正方形区域的边长；‎ ‎(3)粒子再次回到M点所用的时间．‎ 解析：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，设粒子在圆形磁场中的轨迹半径为r1，‎ qv0B＝m，‎ 由几何关系r1＝R，‎ 解得B＝.‎ ‎(2)设粒子在正方形磁场中的轨迹半径为r2，粒子恰好不从AB边射出，‎ qv0B＝m，‎ r2＝＝R，‎ 正方形的边长L＝2r1＋2r2＝4R.‎ ‎(3)粒子在圆形磁场中做圆周运动的周期T1＝，‎ 在圆形磁场中运动时间t1＝T1＝，‎ 粒子在正方形区域做圆周运动的周期T2＝，‎ t1＝T2＝，‎ 再次回到M点的时间为t＝t1＋t2＝.‎ 答案：(1)　(2)4R　(3)