高中物理 3.5 研究洛伦兹力课时精练（含解析）粤教版选修31.doc

【创新设计】2014-2015学年高中物理 3.5 研究洛伦兹力课时精练（含解析）粤教版选修3-1图365洛伦兹力的方向1在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图365所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将()a向上偏转 b向下偏转c向纸里偏转 d向纸外偏转答案b解析由题图可知，直线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面向里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故b选项正确洛伦兹力的大小图3662如图366所示，带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动匀强磁场的方向垂直纸面向里摆球在a、b间摆动过程中，由a摆到最低点c时，摆线拉力大小为f1，摆球加速度大小为a1；由b摆到最低点c时，摆线拉力大小为f2，摆球加速度大小为a2，则()af1f2，a1a2 bf1f2，a1a2cf1f2，a1a2 df1f2，a1a2答案b解析由于洛伦兹力不做功，所以从b和a到达c点的速度大小相等由a可得a1a2.当由a运动到c时，以小球为研究对象，受力分析如图甲所示，f1qvbmgma1.当由b运动到c时，受力分析如图乙所示，f2qvbmgma2.由以上两式可得：f2f1，故b正确洛伦兹力的综合应用图3673在两平行金属板间，有如图367所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过供下列各小题选择的答案有：a不偏转b向上偏转c向下偏转d向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将_(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将_(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入，质子将_(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正中央射入时，电子将_答案(1)a(2)a(3)b(4)c解析设带电粒子的质量为m，带电荷量为q，匀强电场的电场强度为e、匀强磁场的磁感应强度为b.带电粒子以速度v0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qe；所受磁场力方向向上，大小为bqv0.沿直线匀速通过时，显然有bqv0qe，v0，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关如果粒子带负电荷，电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立所以，(1)(2)两小题应选a.若质子以大于v0的速度射入两板之间，由于磁场力fbqv，磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选b.磁场的磁感应强度b增大时，电子射入的其他条件不变，所受磁场力fbqv0也增大，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选择c.(时间：60分钟)题组一对洛伦兹力方向的判定图3681一束混合粒子流从一发射源射出后，进入如图368所示的磁场，分离为1、2、3三束，则不正确的是 ()a1带正电 b1带负电c2不带电 d3带负电答案b解析根据左手定则，正电荷粒子左偏，即1；不偏转说明不带电，即2；带负电的粒子向右偏，说明是3，因此答案为b.2在学校操场的上空中停着一个热气球，从它底部脱落一个塑料小部件，下落过程中由于和空气的摩擦而带负电，如果没有风，那么它的着地点会落在气球正下方地面位置的()a偏东 b偏西 c偏南 d偏北答案b解析在我们北半球，地磁场在水平方向上的分量方向是水平向北，小部件带负电，根据左手定则可得小部件受到向西的洛伦兹力，故向西偏转，b正确3(双选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则()a此空间一定不存在磁场b此空间可能有磁场，方向与电子速度方向平行c此空间可能有磁场，方向与电子速度方向垂直d此空间可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直答案bd解析由洛伦兹力公式可知：当v的方向与磁感应强度b的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，因此电子未发生偏转，不能说明此空间一定不存在磁场，只能说明此空间可能有磁场，磁场方向与电子速度方向平行，则选项b正确此空间也可能有正交的磁场和电场，它们的方向均与电子速度方向垂直，导致电子所受合力为零则选项d正确题组二对洛伦兹力特点及公式的理解应用4(双选)带电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是()a只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同b如果把q改为q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小不变c洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直d粒子只受到洛伦兹力的作用，不可能做匀速直线运动答案bd图3695如图369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解析电子的速度vb、f洛0、电子做匀速直线运动图36106(双选)如图3610所示为一“滤速器”装置的示意图a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔o进入a、b两板之间为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线oo运动，从o射出不计重力作用可能达到上述目的的办法是()a使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向里b使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向里c使a板电势高于b板，磁场方向垂直于纸面向外d使a板电势低于b板，磁场方向垂直于纸面向外答案ad解析电子能够沿水平直线运动说明电子在平行金属板间受电场力和洛伦兹力平衡当a板电势高于b板时，电子所受电场力向上，则洛伦兹力应向下，由左手定则可判定b垂直于纸面向里，故a项正确，同理可得d项也正确图36117如图3611所示是电视机的显像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xoz内位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向y方向射出构成了显像管的“电子枪”如果没有其他力作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点o，使荧光屏的正中间出现一个亮点当在显像管的管颈处的较小区域(图中b部分)加沿z方向的磁场 (偏转磁场)，亮点将偏离原点o而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度b.为使荧光屏上出现一条沿x轴的贯穿全屏的水平亮线(电子束的水平扫描运动)，偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是图中()答案a题组三带电物体在磁场中的运动问题图36128带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图3612所示，若油滴质量为m，磁感应强度为b，则下述说法正确的是()a油滴必带正电荷，电荷量为b油滴必带正电荷，荷质比c油滴必带负电荷，电荷量为d油滴带什么电荷都可以，只要满足q答案a解析油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q，荷质比，a正确，b、c、d错误图36139(双选)如图3613所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球的电荷量不变，小球由静止下滑的过程中()a小球加速度一直增加b小球速度一直增加，直到最后匀速c棒对小球的弹力一直减小d小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变答案bd解析小球由静止开始下滑，受到向左的洛伦兹力不断增加在开始阶段，洛伦兹力小于向右的电场力，棒对小球有向左的弹力，随着洛伦兹力的增加，棒对小球的弹力减小，小球受到的摩擦力减小，所以在竖直方向的重力和摩擦力作用下加速运动的加速度增加当洛伦兹力等于电场力时，棒对小球没有弹力，摩擦力随之消失，小球受到的合力最大，加速度最大随着速度继续增加，洛伦兹力大于电场力，棒对小球又产生向右的弹力，随着速度增加，洛伦兹力增加，棒对小球的弹力增加，小球受到的摩擦力增加，于是小球在竖直方向受到的合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，小球的速度不再增加，以此时的速度做匀速运动综上所述，选项b、d正确图361410(双选)如图3614所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法中正确的是()a微粒一定带负电 b微粒的动能一定减小c微粒的电势能一定增加 d微粒的机械能一定增加答案ad解析微粒进入场区后沿直线ab运动，则微粒受到的合力或者为零，或者合力方向在ab直线上若微粒所受合力不为零，则必然做变速运动，由于速度的变化会导致洛伦兹力变化，则微粒在垂直于运动方向上的合力不再为零，微粒就不能沿直线运动，因此微粒所受合力只能为零而做匀速直线运动；若微粒带正电，则受力分析如下图甲所示，合力不可能为零，故微粒一定带负电，受力分析如图乙所示，故a正确，b错；电场力做正功，微粒电势能减小，机械能增大，故c错，d 正确图361511如图3615所示，质量为m1 kg、电荷量为q5102 c的带正电的小滑块，从半径为r0.4 m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自a端滑下整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中已知e100 v/m，方向水平向右；b1 t，方向垂直纸面向里求：(1)滑块到达c点时的速度；(2)在c点时滑块所受洛伦兹力(g10 m/s2)答案(1)2 m/s，方向水平向左(2)0.1 n，方向竖直向下解析以滑块为研究对象，自轨道上a点滑到c点的过程中，受重力mg，方向竖直向下；电场力qe，方向水平向右；洛伦兹力f洛qvb，方向始终垂直于速度方向(1)滑块从a到c过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgrqermv得vc 2 m/s.方向水平向左(2)根据洛伦兹力公式得：fqvcb510221 n0.1 n，方向竖直向下图361612如图3616所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图k为电子枪，由枪中沿ka方向射出的电子，速率大小不一当电子通过方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场(图中未画出)后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔s.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 v，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 t，问：(1)磁场的指向应该垂直于纸面向里还是向外？(2)速度为多大的电子才能沿直线通过小孔s?答案(1)磁场方向垂直于纸面向里(2)105 m/s解析(1)由题图可知，平行板产生的电场强度e方向向下，使带负电的电子受到的电场力feee，方向向上若没有磁场，电子将