【優(yōu)化方案】2020高中物理 第3章第四節(jié)知能優(yōu)化訓(xùn)練 教科版選修3-1

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1、 1．關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強度B和粒子速度v三者方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是(　　) 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v C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B 解析：選B.本題考查公式F＝qvB中各物理量的關(guān)系．由左手定則可知F⊥B，F(xiàn)⊥v，B與v可以不垂直，故B正確，A、C、D錯誤． 2．下列說法正確的是(　　) A．運動電荷在磁感應(yīng)強度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用 B．運動電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強度一定為零 C．洛倫茲力既不能

2、改變帶電粒子的動能，也不能改變帶電粒子的速度 D．洛倫茲力對帶電粒子不做功 解析：選D.運動電荷在磁場中所受的洛倫茲力F＝qvBsinθ，所以F的大小不但與q、v、B有關(guān)系，還與v的方向與B的夾角θ有關(guān)系，當(dāng)θ＝0°或180°時，F(xiàn)＝0，此時B不一定等于零，所以A、B錯誤；又洛倫茲力與粒子的速度始終垂直，所以洛倫茲力對帶電粒子不做功，粒子的動能也就不變，但粒子速度方向要變．所以C錯．D對． 3.一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場．粒子的一段徑跡如圖3－4－7所示．徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧．由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)．從圖中情況可以確

3、定(　　) 圖3－4－7 A．粒子從a到b，帶正電 B．粒子從a到b，帶負(fù)電 C．粒子從b到a，帶正電 D．粒子從b到a，帶負(fù)電 解析：選D.垂直于磁場方向射入勻強磁場的帶電粒子受洛倫茲力作用，使粒子做勻速圓周運動，半徑R＝.由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量減小，又據(jù)Ek＝mv2知，v在減小，故R減小，可判定粒子從b向a運動；另據(jù)左手定則，可判定粒子帶負(fù)電． 4．質(zhì)子和一價鈉離子分別垂直進(jìn)入同一勻強磁場中做勻速圓周運動，如果他們做圓周運動的半徑恰好相等，這說明它們在進(jìn)入磁場時(　　) A．速率相等 B．質(zhì)量和速率的乘積相等 C．動能相等 D．質(zhì)量相等

4、 解析：選B.由r＝可知，由于質(zhì)子和一價鈉離子帶電荷量相等，則只要質(zhì)量和速率的乘積相等，其半徑就相等． 5.如圖3－4－8所示，正、負(fù)電子垂直磁場方向沿與邊界成θ＝30°角的方向射入勻強磁場中，求正、負(fù)電子在磁場中的運動時間之比． 圖3－4－8 解析：首先畫出正、負(fù)電子在磁場中的運動軌跡如圖所示，上邊軌跡為正電子的，下邊軌跡為負(fù)電子的，由幾何知識知：正電子圓弧軌跡所對圓心角φ1＝2θ＝60°＝，而負(fù)電子的圓周軌跡所對圓心角φ2＝360°－2θ＝300°＝π，由t＝T，故t1＝T，t2＝T，t1∶t2＝φ1∶φ2＝1∶5. 答案：1∶5 一、選擇題 1．如圖3－4－9

5、所示的是磁感應(yīng)強度B、正電荷速度v和磁場對電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖(其中B垂直于F與v決定的平面，B、F、v兩兩垂直)．其中正確的是(　　) 圖3－4－9 解析：選D.此題主要考查左手定則及立體圖像的辨認(rèn)，利用左手定則可判斷出D是正確的． 2．(2020年南京高二檢測)以下說法正確的是(　　) A．電荷處于磁場中一定受到洛倫茲力 B．運動電荷在磁場中一定受到洛倫茲力 C．洛倫茲力對運動電荷一定不做功 D．洛倫茲力可以改變運動電荷的速度大小 解析：選C.只有運動電荷的速度方向與磁場不平行時，運動電荷才會受到洛倫茲力的作用，且洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，對運動電荷

6、永不做功，故A、B、D錯誤，C正確． 3．關(guān)于安培力和洛倫茲力，下面說法中正確的是(　　) A．洛倫茲力和安培力是性質(zhì)完全不同的兩種力 B．安培力和洛倫茲力，其本質(zhì)都是磁場對運動電荷的作用力 C．安培力和洛倫茲力，二者是等價的 D．安培力對通電導(dǎo)體能做功，但洛倫茲力對運動電荷不能做功 解析：選BD.安培力和洛倫茲力實際上都是磁場對運動電荷的作用力，但二者不是等價的，安培力實際上是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，它可以對通電導(dǎo)體做功，但洛倫茲力不能對運動電荷做功． 4．關(guān)于運動電荷和磁場的說法中，正確的是(　　) A．運動電荷在某點不受洛倫茲力的作用，這點的磁感應(yīng)強度必為零 B．電荷的運動

7、方向、磁感應(yīng)強度和電荷所受洛倫茲力的方向一定互相垂直 C．電子射線由于受到垂直于它的磁場作用而偏轉(zhuǎn)，這是因為洛倫茲力對電子做功的結(jié)果 D．電荷與磁場沒有相對運動，電荷就一定不受磁場的作用力 解析：選D.當(dāng)電荷的運動方向與磁場方向平行時，不受洛倫茲力作用，A錯；洛倫茲力垂直于速度方向和磁場方向，但磁場方向和運動方向不一定垂直，B錯；洛倫茲力總與運動方向垂直，對運動電荷不做功，C錯；電荷與磁場沒有相對運動時，電荷不受洛倫茲力作用，D對． 5.如圖3－4－10所示，表示勻強磁場B垂直于yOz平面豎直向上，要使速率相同的電子進(jìn)入磁場后，受到的洛倫茲力最大，并且洛倫茲力的方向指向y軸正方向，那么

8、電子運動方向可能是(　　) 圖3－4－10 A．沿z軸正方向進(jìn)入磁場 B．沿y軸負(fù)方向進(jìn)入磁場 C．在yOz平面內(nèi)，沿任何方向進(jìn)入 D．在xOz平面內(nèi)，沿某一方向進(jìn)入 解析：選D.當(dāng)電子運動速度與磁場垂直時所受洛倫茲力最大．再由左手定則可判知電子應(yīng)在xOz平面內(nèi)沿某一方向進(jìn)入，D對． 6.如圖3－4－11所示，一水平導(dǎo)線通以電流I，導(dǎo)線下方有一電子，初速度方向與電流平行，關(guān)于電子的運動情況，下述說法中正確的是(　　) 圖3－4－11 A．沿路徑a運動，其軌道半徑越來越大 B．沿路徑a運動，其軌道半徑越來越小 C．沿路徑b運動，其軌道半徑越來越小 D．沿路

9、徑b運動，其軌道半徑越來越大 解析：選A.由安培定則知，電子所在處的磁場方向垂直紙面向外，由左手定則知，電子所受洛倫茲力向下，故沿路徑a運動，C、D均錯；離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場越弱，由r＝知，其軌道半徑越來越大，A對，B錯，所以正確答案為A. 7．有三束粒子，分別是質(zhì)子(H)、氚核(H)和α粒子束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強磁場(磁場方向垂直于紙面向里)，在圖3－4－12所示的四個圖中，能正確表示出這三束粒子運動軌跡的是(　　) 圖3－4－12 解析：選C.由粒子在磁場中運動的半徑r＝可知，粒子在磁場中運動的軌跡應(yīng)該與粒子的比荷有關(guān)，即r1∶r2∶r3＝∶∶＝∶∶＝1∶

10、3∶2，所以三種粒子的軌跡應(yīng)該是氫核半徑最小，氚核半徑最大，α粒子束在中間，所以C選項正確． 8.電子e以垂直于勻強磁場的速度v，從a點進(jìn)入長為d、寬為L的磁場區(qū)域，偏轉(zhuǎn)后從b點離開磁場，如圖3－4－13所示，若磁場的磁感應(yīng)強度為B，那么(　　) 圖3－4－13 A．電子在磁場中的運動時間t＝d/v B．電子在磁場中的運動時間t＝/v C．洛倫茲力對電子做的功是W＝BevL D．電子在b點的速度大小也為v 解析：選BD.粒子在磁場中做勻速圓周運動中速度大小不變，洛倫茲力不做功． 二、非選擇題 9.如圖3－4－14所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直于xOy

11、平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點射入磁場，入射方向如圖，與x軸正向的夾角為θ.若粒子射出磁場的位置與O點的距離為l，求該粒子的電荷量和質(zhì)量之比. 圖3－4－14 解析： 帶正電的粒子射入磁場后，由于受到洛倫茲力的作用，粒子將沿圖虛線所示的軌跡運動，從A點射出磁場，O、A間的距離為l，射出時速度的大小仍為v0，射出的方向與x軸的夾角仍為θ. 由洛倫茲力公式和牛頓定律可得qv0B＝ 解得r＝① 圓軌道的圓心位于OA的中垂線上，由幾何關(guān)系可得 ＝rsinθ② 聯(lián)立①、②兩式，解得＝. 答案： 10.質(zhì)量為0.1 g的小物塊，帶有5×10

12、－4 C的電荷量，放在傾角為30°的絕緣光滑斜面上，整個斜面置于0.5 T的勻強磁場中，磁場方向如圖3－4－15所示，物塊由靜止開始下滑，滑到某一位置時，物塊開始離開斜面(設(shè)斜面足夠長，g＝10 m/s2)問： 圖3－4－15 (1)物塊帶電性質(zhì)？ (2)物塊離開斜面時的速度為多少？ (3)物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？ 解析： (1)由左手定則可知物塊帶負(fù)電荷． (2)當(dāng)物塊離開斜面時，物塊對斜面壓力為0，受力如圖所示，則：qvB－mgcos30°＝0，解得v＝3.46 m/s. (3)由動能定理得：mgsin30°·L＝mv2，解得物塊在斜面上滑行的最大距離L＝1.2 m. 答案：(1)負(fù)電荷　(2)3.46 m/s　(3)1.2 m