高中物理2 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力作業(yè)課件ppt

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第一章　2一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1．(2021·浙江省紹興市高級(jí)中學(xué)高一下學(xué)期檢測(cè))下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向正確的是 (　A　)解析：根據(jù)左手定則判斷得出正電荷所受的洛倫茲力方向向上，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則判斷可知，負(fù)電荷受到的洛倫茲力方向向上，故C、D錯(cuò)誤。2．(2021·北京牛欄山一中高二檢測(cè))如圖所示，一混合正離子束(不計(jì)重力)通過(guò)正交電場(chǎng)磁場(chǎng)區(qū)域，如果這束正離子流在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明這些正離子具有相同的(　C　)A．電荷 B．質(zhì)量C．速度 D．比荷解析：正離子通過(guò)電場(chǎng)磁場(chǎng)時(shí)，受到向下的電場(chǎng)力和向上的洛倫茲力作用，當(dāng)Eq＝qvB，即v＝時(shí)離子沿直線通過(guò)正交的電場(chǎng)磁場(chǎng)區(qū)域，故選C。3. (2020·寧夏銀川一中高二上學(xué)期期末)如圖所示，宇宙射線中存在高能帶電粒子，假如大氣層被破壞，這些粒子就會(huì)到達(dá)地球，從而給地球上的生命帶來(lái)危害，根據(jù)地磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)，判斷下列說(shuō)法中正確的是(　B　)A．地磁場(chǎng)對(duì)垂直地面射來(lái)的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng)，赤道附近最弱B．地磁場(chǎng)對(duì)垂直地面射來(lái)的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，兩極最弱C．地磁場(chǎng)對(duì)垂直地面射來(lái)的宇宙射線的阻擋作用在地球周圍各處相同D．地磁場(chǎng)對(duì)垂直地面射來(lái)的宇宙射線無(wú)阻擋作用解析：高能帶電粒子到達(dá)地球受到地磁場(chǎng)的洛倫茲力作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)。粒子在不同的磁場(chǎng)中，所受到的洛倫茲力大小不一，而地磁場(chǎng)在南、北兩極的磁場(chǎng)幾乎與地面垂直，在赤道附近磁場(chǎng)的方向幾乎與地面平行，結(jié)合洛倫茲力的特點(diǎn)可知，地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極最弱，赤道附近最強(qiáng)；故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。4．如圖所示，一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管，忽略重力，電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是(　C　)A．當(dāng)從a端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)從b端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：不管通有什么方向的電流，螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)方向始終與軸線平行，帶電粒子沿著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)不受洛倫茲力，所以應(yīng)一直保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。5．(2020·江西省西亭高級(jí)中學(xué)高二上學(xué)期期末)如圖所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將(　A　)A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙外偏轉(zhuǎn) D．向紙里偏轉(zhuǎn)解析：由安培定則可知，示波管下方環(huán)形電流在環(huán)形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在環(huán)形導(dǎo)線外側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；電子束由左向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，電子束受到的洛倫茲力豎直向上，則電子束向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。6. (2020·江西省九江第一中學(xué)高二上學(xué)期期末)如圖，三個(gè)完全相同的帶正電的小球，從同一高度開(kāi)始自由落下，其中a直接落地，b下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，c下落時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，不計(jì)空氣阻力，設(shè)它們落地的速度大小分別為va、vb、vc，則(　D　)A．va＝vb＝vc　　　 B．vb>va>vcC．va<vb＝vc D．va＝vc<vb解析：根據(jù)題意可知，a球做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落過(guò)程中只有重力做功；由于b在下落的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，故根據(jù)動(dòng)能定理知b球的落地速度大于a球的落地速度；c球在下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)，c受到洛倫茲力作用，因洛倫茲力始終與速度垂直且對(duì)小球始終不做功，c球下落過(guò)程中只有重力對(duì)小球做功，根據(jù)動(dòng)能定理知c球下落的末動(dòng)能與a球的末動(dòng)能相等，即速度大小相等，由此分析知，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。7．(2021·江蘇省海頭高中、海州高中高二期中聯(lián)考)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器最大電阻為R，開(kāi)關(guān)K閉合。兩平行金屬極板a、b間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)以速度v水平勻速穿過(guò)兩極板。下列說(shuō)法正確的是(　C　)A．若將滑片P向上滑動(dòng)，粒子將向a板偏轉(zhuǎn)B．若將a極板向上移動(dòng)，粒子將向a板偏轉(zhuǎn)C．若增大帶電粒子的速度，粒子將向b板偏轉(zhuǎn)D．若增大帶電粒子帶電量，粒子將向b板偏轉(zhuǎn)解析：因電容器與電阻并聯(lián)，將滑片P向上滑動(dòng)，電阻兩端的電壓減小，故兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度要減小，故所受電場(chǎng)力減小，則粒子將向b板偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；保持開(kāi)關(guān)閉合，將a極板向上移動(dòng)一點(diǎn)，板間距離增大，電壓不變，由E＝可知，板間場(chǎng)強(qiáng)減小，帶電粒子受電場(chǎng)力變小，則粒子將向b板偏轉(zhuǎn)，故B錯(cuò)誤；若增大帶電粒子的速度，所受洛侖茲力增大，而所受電場(chǎng)力不變，故粒子將向b板偏轉(zhuǎn)，故C正確；若增大帶電粒子帶電量，所受電場(chǎng)力增大，而所受洛侖茲力也增大，但兩者仍相等，故粒子將不會(huì)偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤；故選C。8．(2021·四川省綿陽(yáng)南山中學(xué)高二月考)如圖，光滑半圓形軌道與光滑曲面軌道在B處平滑連接，前者置于水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一帶正電小球從A靜止釋放，且能沿軌道前進(jìn)，并恰能通過(guò)半圓軌道最高點(diǎn)C?，F(xiàn)若撤去磁場(chǎng)，使球從靜止釋放仍能恰好通過(guò)半圓形軌道最高點(diǎn)，則釋放高度H′與原釋放高度H的關(guān)系是(　C　)A．H′＝H B．H′＜HC．H′＞H D．無(wú)法確定解析：有磁場(chǎng)時(shí)，恰好通過(guò)最高點(diǎn)，有：mg－qvB＝m，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，恰好通過(guò)最高點(diǎn)，有：mg＝m，由兩式可知，v2＞v1。根據(jù)動(dòng)能定理，由于洛倫茲力和支持力不做功，都是只有重力做功，mg(h－2R)＝mv2可知，H′＞H。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。二、非選擇題9．(12分)(2020·北京市朝陽(yáng)區(qū)高二上學(xué)期期末)磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，圖甲和圖乙是其工作原理示意圖。圖甲中的A、B是電阻可忽略的導(dǎo)體電極，兩個(gè)電極間的間距為d，這兩個(gè)電極與負(fù)載電阻相連。假設(shè)等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量的正負(fù)帶電粒子)垂直于磁場(chǎng)進(jìn)入兩極板間的速度均為v0。整個(gè)發(fā)電裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向如圖乙所示。(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，請(qǐng)推導(dǎo)該磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E的大??；(2)開(kāi)關(guān)閉合后，a．如果電阻R的兩端被短接，此時(shí)回路電流為I，求磁流體發(fā)電機(jī)的等效內(nèi)阻r；b．我們知道，電源是通過(guò)非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，請(qǐng)你分析磁流體發(fā)電機(jī)的非靜電力是由哪個(gè)力充當(dāng)?shù)?，其工作過(guò)程如何。答案：(1)E＝Bdv0　(2)a.r＝；b.洛倫茲力，使正電荷向A板匯聚，負(fù)電荷向B板匯聚。解析：(1)等離子體射入兩板之間時(shí)，正離子受向上的洛倫茲力而偏向A極板，同時(shí)負(fù)離子偏向B極板，隨著離子的不斷積聚，在兩板之間形成了從A到B向下的附加電場(chǎng)，當(dāng)粒子受的電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí)，粒子不再偏轉(zhuǎn)，此時(shí)兩板的電勢(shì)差即為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，滿足q＝qv0B，解得E＝Bdv0(2)開(kāi)關(guān)閉合后a．如果電阻R的兩端被短接，此時(shí)回路電流為I，則磁流體發(fā)電機(jī)的等效內(nèi)阻：r＝＝b．由(1)的分析可知，洛倫茲力使正電荷向A板匯聚，負(fù)電荷向B板匯聚。一、選擇題(本題共3小題，每題6分，共18分)1. (2020·江蘇省淮安市高二上學(xué)期期末)如圖所示，甲、乙是豎直面內(nèi)兩個(gè)相同的半圓形光滑軌道，m、n為兩軌道的最低點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于甲軌道平面，勻強(qiáng)電場(chǎng)平行于乙軌道平面。兩個(gè)完全相同的帶正電小球a、b分別從甲、乙兩軌道的右側(cè)最高點(diǎn)由靜止釋放，在它們第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　D　)A．a(chǎn)球下滑的時(shí)間比b球下滑時(shí)間長(zhǎng)B．a(chǎn)、b兩球的機(jī)械能均不守恒C．a(chǎn)球到m點(diǎn)的速度小于b球到n點(diǎn)的速度D．a(chǎn)球?qū)?/span>m點(diǎn)的壓力大于b球?qū)?/span>n點(diǎn)的壓力解析：由于小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功，整個(gè)過(guò)程中小球的機(jī)械能守恒；而小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度的大小較小，所以在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也長(zhǎng)，故A、B、C錯(cuò)誤；小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)進(jìn)行受力分析可知：Fm－mg－Bqvm＝m，解得：Fm＝m＋mg＋Bqvm????????????? ①小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)受力分析可知：Fn－mg＝m；解得：Fn＝m＋mg ②因?yàn)?/span>vm＞vn，所以Fm＞Fn，故D正確。2．(多選)(2020·陜西省西安中學(xué)高二上學(xué)期期末)如圖所示，兩虛線之間的空間內(nèi)存在著正交或平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，有一個(gè)帶正電的小球(電荷量為＋q，質(zhì)量為m)從電磁復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過(guò)的電磁復(fù)合場(chǎng)是(　CD　)解析：在A圖中剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)，帶電小球受到方向向左的電場(chǎng)力、向右的洛倫茲力、豎直向下的重力，在重力的作用下，小球的速度要變大，洛倫茲力也會(huì)變大，所以水平方向受力不可能總是平衡，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B圖中小球要受到向下的重力、向上的電場(chǎng)力、向外的洛倫茲力，小球要向外偏轉(zhuǎn)，不可能沿直線通過(guò)復(fù)合場(chǎng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C圖中小球受到向下的重力、向右的洛倫茲力、沿電場(chǎng)方向的電場(chǎng)力，若三力的合力恰好為零，則小球?qū)⒀刂本€勻速通過(guò)復(fù)合場(chǎng)，C正確；D圖中小球只受到豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力，可以沿直線通過(guò)復(fù)合場(chǎng)，D正確。3．(多選)如圖甲所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，(不計(jì)空氣阻力)，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖像正確的是(　AD　)解析：當(dāng)qvB＝mg時(shí)，FN＝0，故f＝0，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；當(dāng)qvB<mg時(shí)，細(xì)桿對(duì)圓環(huán)的支持力FN方向豎直向上，FN＝mg－qvB，故f>0，物體做減速運(yùn)動(dòng)，隨速度v的減小FN逐漸增大，滑動(dòng)摩擦力f逐漸增大，故物體的加速度逐漸增大，即物體做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)，故B、C錯(cuò)誤；當(dāng)qvB>mg時(shí)，細(xì)桿對(duì)圓環(huán)的支持力FN方向豎直向下，FN＝qvB－mg，故f>0，物體做減速運(yùn)動(dòng)，隨速度v的減小FN逐漸減小，滑動(dòng)摩擦力f逐漸減小，故物體的加速度a＝逐漸減小，即物體做加速度逐漸減小的變減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)qvB＝mg時(shí)，FN＝0，f＝0，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D正確。二、非選擇題4．(10分)如圖所示的裝置，左半部分為速度選擇器，右半部分為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過(guò)速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片D上。已知同位素離子的電荷量為q(q>0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響。(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大??；(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。答案：(1)　(2)x＝解析：(1)能從速度選擇器射出的離子滿足qE0＝qv0B0 ①得v0＝  ②(2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E后做類平拋運(yùn)動(dòng)，則x＝v0t  ③L＝at2  ④由牛頓第二定律得qE＝ma  ⑤由②③④⑤解得x＝。5．(12分)質(zhì)量為m，帶電量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)同時(shí)存在的空間，如圖所示，微粒在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。答案：(1)正電，　(2)解析：(1)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場(chǎng)力qE，洛倫茲力qvB，由此可知，微粒帶正電，受力如圖所示，qE＝mg，則電場(chǎng)強(qiáng)度E＝。(2)由于合力為零，則qvB＝mg，所以B＝。