高中物理《磁場對運動電荷的作用力》課時練習新人教版選修

物理：新人教選修3-1 磁場對運動電荷的作用力課時練習1.如圖 35 16 所示，空間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場的方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，一帶電油滴P 恰好處于靜止狀態(tài)，則下列說法正確的是()圖 3 5 16A若撤去磁場，P 可能做勻加速直線運動B若撤去電場，P 一定做勻加速直線運動C若給 P 一初速度， P 可能做勻速直線運動D若給 P 一初速度， P 一定做曲線運動解析： 選 C.若撤去磁場，油滴在重力和電場力作用下仍處于平衡狀態(tài)，故A 錯；若撤去電場， P 在重力作用下豎直向下加速，同時 P 又受到洛倫茲力作用，而洛倫茲力垂直速度方向， 故 P 做曲線運動， B 錯；若所給初速度方向與磁場方向平行，油滴只受重力和電場力作用處于平衡狀態(tài)，做勻速直線運動，否則做曲線運動，故C 正確， D 錯誤2.如圖 35 17 所示，一個帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運動，飛離桌子邊緣 A，最后落到地板上設有磁場時飛行時間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場，其余條件不變時，小球飛行時間為t2，水平射程為x2，著地速度大小為v2.則下列結(jié)論不正確的是()圖 3 5 17A x1 x2B t 1 t2C v1 v2D v1 和 v2 相同答案： CD3.如圖 35 18 所示，某空間勻強電場豎直向下，勻強磁場垂直紙面向里，一金屬棒 A B 從高 h 處自由下落，則()圖 3 5 18A A 端先著地B B 端先著地C兩端同時著地D以上說法均不正確解析： 選 B.AB 棒中自由電子隨棒一起下落，有向下的速度，并受到向左的洛倫茲力，故自由電子往左端集中，因此A 端帶負電， B 端帶正電 A 端受到向上靜電力，B 端受到向下靜電力， B 端先著地14.長方體金屬塊放在勻強磁場中，有電流通過金屬塊，如圖 3 5 19 所示，則下面說法正確的是()圖 3 5 19A金屬塊上下表面電勢相等B金屬塊上表面電勢高于下表面電勢C金屬塊上表面電勢低于下表面電勢D無法比較兩表面的電勢高低答案： B5用絕緣細線懸掛一個質(zhì)量為m，帶電荷量為q 的小球，讓它處于如圖3 5 20 所示的磁感應強度為B 的勻強磁場中由于磁場的運動，小球靜止在如圖位置，這時懸線與豎直方向夾角為，并被 拉緊，則磁場的運動速度和方向是()圖 3 5 20mgA v Bq ，水平向右mgB v Bq ，水平向左mgtan C v，豎直向上Bqmgtan D vBq，豎直向下答案： C6如圖 35 21 所示，相距為 d 的兩平行金屬板水平放置，板間存在垂直紙面向里的勻強磁場，閉合開關(guān)S，一個帶電粒子恰能以水平速度v 向右勻速通過板間區(qū)域，若不計粒子重力，要使帶電粒子仍能勻速通過板間區(qū)域，下列說法正確的是()圖 3 5 21A把兩板間距離減小一半，同時把粒子速率增加一倍B把兩板間距離增大一倍，同時把板間磁感應強度增大一倍C斷開 S，板間距離增大一倍，同時板間磁感應強度減小一半D斷開 S，板間距離減小一半，同時把粒子速率減小一半答案： A27如圖 35 22 所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起置于粗糙的地板上，空間有垂直紙面向里的勻強磁場，用水平恒力F 拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動一起向左加速運動，在加速階段()圖 3 5 22A甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大B甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小C甲、乙兩物塊間的摩擦力大小不變D乙物塊與地面間的摩擦力不斷增大解析： 選 BD. 甲受洛倫茲力向下，隨 v 增大而增大，乙與地面之間摩擦力為Ff 滑 FN地 ， FN 地增加， Ff 滑 增大， aFFf 滑F(xiàn)f 靜 m 甲 a，減小減小，所以甲、乙間摩擦力為m8.如圖 35 23 所示，一個帶負電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個裝置處于方向如圖所示的勻強磁場B 中現(xiàn)給滑環(huán)施以一個水平向右的瞬時速度，使其由靜止開始運動，則滑環(huán)在桿上的運動情況可能是()圖 3 5 23A始終做勻速運動B開始做減速運動，最后靜止于桿上C先做加速運動，最后做勻速運動D先做減速運動，最后做勻速運動解析： 選 ABD. 帶電滑環(huán)向右運動所受洛倫茲力方向向上，其大小與滑環(huán)初速度大小有關(guān)由于滑環(huán)初速度的大小未具體給定，因而洛倫茲力與滑環(huán)重力可出現(xiàn)三種不同的關(guān)系：(1)當洛倫茲力等于重力時，則滑環(huán)做勻速運動；(2)當洛倫茲力小于重力時，滑環(huán)將做減速運動，最后停在桿上；(3)當洛倫茲力開始時大于重力時，滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減小，滑環(huán)與桿之間擠壓力將逐漸減小，因而滑環(huán)所受的摩擦力減小，當擠壓力為零時，摩擦力為零，滑環(huán)做勻速運動9如圖 3 524 所示為一速度選擇器，也稱為濾速器的原理圖K 為電子槍， 由槍中沿 KA 方向射出的電子，速率大小不一當電子通過方向互相垂直的均勻電場和磁場后，只有一定 速率的電子能沿直線前進，并通過小孔S.設產(chǎn)生勻強電場的平行板間的電壓為300V ，間距為5 cm，垂直紙面的勻強磁場的磁感應強度為0.06 T，問：圖 3 5 24(1)磁場的方向應該垂直紙面向里還是向外？3(2)速度為多大的電子才能通過小孔S?解析： (1) 由題圖可知，平行板產(chǎn)生的電場強度E 方向向下，使帶負電的電子受到的電場力 F E eE 方向向上若沒有磁場，電子束將向上偏轉(zhuǎn)為了使電子能夠穿過小孔S，所加的磁場施于電子束的洛倫茲力必須是向下的根據(jù)左手定則分析得出，B 的方向垂直于紙面向里(2)電子受到的洛倫茲力為FB evB，它的大小與電子速率v 有關(guān)只有那些速率的大小剛好 使得洛倫茲力與電場力相平衡的電子，才可沿直線KA 通過小孔S.據(jù)題意， 能夠通過小孔的電子，其速率滿足下式：EUUevBeE，解得： vB.又因為 E d ，所以 v Bd，將 U 300 V ， B 0.06 T， d 0.05 m 代入上式，得v 105 m/s即只有速率為105 m/s 的電子可以通過小孔 S.答案： (1) 向里(2)105m/s10如圖 3 525 所示，質(zhì)量為 m 的帶正電小球能沿著豎直的絕緣墻豎直下滑，磁感應強度為 B 的勻強磁場方向水平，并與小球運動方向垂直若小球電荷量為q，球與墻間的動摩擦因數(shù)為 ，則小球下滑的最大速度和最大加速度分別為多少？圖 3 5 25答案： mgg qB11如圖 3 5 26 所示，套在很長的絕緣直棒上的帶正電的小球，其質(zhì)量為m，帶電荷量為 q，小球可在棒上滑動，現(xiàn)將此棒豎直放在互相垂直的勻強電場和勻強磁場中，電場強度為 E，磁感應強度為 B，小球與棒的動摩擦因數(shù)為 ，求小球由靜止沿棒下滑的最大加速度和最大速度 (設小球電荷量不變 )圖 3 5 26解析：小球下滑的開始階段受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律有：mg F ma，N且 FN F 電 F 洛 qE qvB，E當 v 增大到使 F 洛 F 電，即 v1 B時，摩擦力F0，則 amax g.當 v>v1 時，小球受力情況如圖乙所示，由牛頓第二定律有：mg FNma，4且 FN F 洛 qE ，F(xiàn) 洛 qvB，當 v 大到使摩擦力F mg 時， a 0，此時 v 達到最大值，即：mg (qvmaxB qE)，所以 vmaxmg qE qB.mg qE答案： g qB212如圖 35 27 所示，質(zhì)量為 m 1 kg 、帶正電 q 5 10C 的小滑塊， 從半徑為 R 0.4 m 的光滑絕緣 1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4場與勻強磁場中已知E 100 V/m ，水平向右；B1 T，方向垂直紙面向里求：圖 3 5 27(1)滑塊 m 到達 C 點時的速度 ；(2)在 C 點時滑塊對軌道的壓力解析： 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 F E qE，水平向右；洛倫茲力FB qvB，方向改變12(1)滑動過程中洛倫茲力FB qvB 不做功，由動能定理得：mgR qER 2mvC.所以 vC2(mgqE)Rm2(1 10 5 102 102) 0.4 2(m/s)1(2)在 C 點時滑塊受四個力作用，如圖所示，由牛頓第二定律與圓周運動知識得：來2FN mg qvCvCB m R .22vC22)N 20.1 N.所以 F N mgqvCB mR (1 10 5 10 1 210.4由牛頓第三定律知，滑塊在C 點處對軌道壓力FN FN 20.1 N.答案： (1)2 m/s(2)20.1 N56