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2019年高中物理第三章《第5节运动电荷在磁场中受到的力》课时精练新人教版选修3-1知识点基础中档稍难洛伦兹力的大小和方向1洛伦兹力和电场力问题
2、
5、
116、
7、
9、10左手定则4洛伦兹力与运动问题
38、12D.若物块带负电,一定受四个力,做减速直线运动答案D解析若物块带正电,则受到的洛伦兹力竖直向上,如果洛伦兹力小于重力,则物块还会受到支持力和摩擦力,做变减速运动;如果恰好洛伦兹力等于重力,则物块只受这两个力而做匀速直线运动,故A、C均错.若物块带负电,洛伦兹力竖直向下,物块受四个力而做减速运动,故B错D对.正确答案为D.
4.[xx·台州高二检测]初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向开始运动,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则 A.电子将向右偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变C.电子将向左偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变答案A解析电子处于直导线右侧向里的磁场中,则由左手定则可知电子向右偏、洛伦兹力始终与速度垂直,则A正确.
5.如图所示为一速度选择器,内有一磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度v水平射入,为使粒子流经过磁场时不偏转不计重力,则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场,关于此电场场强大小和方向的说法中,正确的是 A.大小为B/v,粒子带正电时,方向向上B.大小为B/v,粒子带负电时,方向向上C.大小为Bv,方向向下,与粒子带何种电荷无关D.大小为Bv,方向向上,与粒子带何种电荷无关答案D解析当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时,粒子流匀速直线通过该区域,有qvB=qE,所以E=Bv.假设粒子带正电,则受向下的洛伦兹力,电场方向应该向上.粒子带负电时,电场方向仍应向上.故正确答案为D.
6.多选在方向如图所示的匀强电场场强为E和匀强磁场磁感应强度为B共存的场区中,一电子沿垂直电场线和磁感线的方向以速度v0射入场区,设电子射出场区时的速度为v,则 A.若v0>E/B,电子沿轨迹Ⅰ运动,射出场区时,速度v>v0B.若v0>E/B,电子沿轨迹Ⅱ运动,射出场区时,速度v<v0C.若v0E/B,电子沿轨迹Ⅰ运动,射出场区时,速度v>v0D.若v0E/B,电子沿轨迹Ⅱ运动,射出场区时,速度v<v0答案BC解析当电场力与F洛相等时,向右匀速直线运动.若v0>则F洛>F电,则向下偏.Ⅱ曲线F洛不做功、F电做正功,则B正确.当v0<时,F洛<F电,沿Ⅰ运动,F洛不做功,F电做负功,则C正确.
7.[xx·南通高二检测]多选如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的.两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,M、N为轨道的最低点,则 A.两小球到达轨道最低点的速度vM=vNB.两小球到达轨道最低点的速度vM>vNC.小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间D.在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中小球不能到达轨道的另一端答案BD解析小球在磁场中运动时洛伦兹力不做功,所以满足机械能守恒.在电场中受的电场力向左,下滑过程中电场力做负功,所以到达最低点时速度关系为vMvN,同理,电场中的小球不能到达轨道的另一端.故A错,B、D对.整个过程的平均速度MN,所以时间tMtN,C错.
8.[xx·太原高二检测]多选如图所示,用丝线吊着一个质量为m的带电绝缘小球处于匀强磁场中,空气阻力不计,当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时 A.小球的动能相同B.丝线所受的拉力相同C.小球所受的洛伦兹力相同D.小球的向心加速度相同答案AD解析两次通过O点,v方向不同,则F洛不同,C错误;且F洛不做功,则A、D正确;B项小球所需向心力F=m相同,因两次F洛方向不同,所以拉力不同,故B不对.
9.[xx·杭州高二检测]如图所示,在真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动.比较它们的重力Ga、Gb、Gc的关系,正确的是 A.Ga最大B.Gb最大C.Gc最大D.Gc最小答案C解析因带电油滴a静止,故a不受洛伦兹力作用,只受重力和静电力作用;根据平衡条件可知油滴一定带负电,设油滴带电荷量为q,则Ga=qE
①带电油滴b除受重力和竖直向上的静电力作用外,还受到竖直向下的洛伦兹力Fb,因做匀速运动,故根据平衡条件可得Gb=qE-Fb
②带电油滴c除受重力和竖直向上的静电力作用外,还受到竖直向上的洛伦兹力Fc,因做匀速运动,故根据平衡条件可得Gc=qE+Fc
③比较
①②③式可以看出Gc>Ga>Gb,选项C正确.
10.[xx·玉溪高二检测]多选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.
11.一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示,在动脉血管左右两侧加有匀强磁场,上下两侧安装电极并连接电压表,设血管直径是
2.0mm,磁场的磁感应强度为
0.08T,电压表测出的电压为
0.10mV,则血流速度大小为________m/s.取两位有效数字答案
0.63解析血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转,在血管壁上聚集,在血管内形成一个电场,其方向与磁场方向垂直,运动电荷受的电场力与洛伦兹力平衡时,达到了一种稳定状态.q=qvB,所以v==≈
0.63m/s.
12.一个质量为m=
0.1g的小滑块,带有q=5×10-4C的电荷量,放置在倾角α=30°的光滑斜面上绝缘,斜面置于B=
0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示.小滑块由静止开始沿斜面下滑,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时要离开斜面.求取g=10m/s21小滑块带何种电荷?2小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?3该斜面的长度至少多长?答案1带负电
23.46m/s
31.2m解析1小滑块沿斜面下滑的过程中,受重力mg、斜面支持力N和洛伦兹力F.若要小滑块离开斜面,洛伦兹力F方向应垂直斜面向上,根据左手定则可知,小滑块应带有负电荷.2小滑块沿斜面下滑时,垂直斜面方向的加速度为零,有qvB+N-mgcosα=0,当N=0时,小滑块开始脱离斜面,所以v==m/s=2m/s≈
3.46m/s.3方法一下滑过程中,只有重力做功,由动能定理有mgssinα=mv2,斜面的长度至少应是s==m=
1.2m.方法二下滑过程中,小滑块做初速度为零的匀加速直线运动,对小滑块由牛顿第二定律得mgsinα=ma,由运动学公式得v2=2as.解得s==
1.2m.。