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课后提升作业二十三运动电荷在磁场中受到的力40分钟 50分
一、选择题本题共5小题,每小题7分,共35分
1.多选如图所示,质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v0开始运动已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场,则以下关于小物块的受力及运动的分析中,正确的是 A.若物块带正电,可能受两个力,做匀速直线运动B.若物块带负电,可能受两个力,做匀速直线运动C.若物块带正电,一定受四个力,做减速直线运动D.若物块带负电,一定受四个力,做减速直线运动【解题指南】题目中没有给出物块的带电性,要从物块带正电还是带负电两种情况分别讨论【解析】选A、D若小物块带正电,则受到的洛伦兹力竖直向上,如果洛伦兹力小于重力,则小物块还会受到支持力和摩擦力,做减速运动;如果洛伦兹力恰好等于重力,则小物块只受这两个力而做匀速直线运动,故A对,C错若小物块带负电,洛伦兹力竖直向下,小物块受四个力作用而做减速运动,故B错,D对【补偿训练】图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是 A.向上 B.向下C.向左D.向右【解析】选B由右手螺旋定则可以判断出a、b、c、d四根长直导线在正方形中心O处产生的磁感应强度如图所示四个磁感应强度按矢量的平行四边形定则合成,可得合磁场为水平向左利用左手定则判断洛伦兹力的方向,可得洛伦兹力竖直向下,故B项正确
2.如图,a是竖直平面P上的一点,P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点,P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向 A.向上 B.向下C.向左D.向右【解析】选Aa点处磁场垂直于纸面向外,根据左手定则可以判断电子受力向上,A正确【补偿训练】汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子如图所示,把电子射线管阴极射线管放在蹄形磁铁的两极之间,可以观察到电子束偏转的方向是 A.向上 B.向下 C.向左 D.向右【解析】选B电子束由负极向正极运动,带负电,电子束运动范围内的磁场由N极指向S极,根据左手定则可知,洛伦兹力方向向下
3.如图所示,在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道,水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆形轨道的最高点M滑下到最右端,则下列说法中正确的是 A.滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大B.滑块从M点到最低点的加速度比磁场不存在时小C.滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小D.滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等【解析】选D由于洛伦兹力不做功,故与磁场不存在时相比,滑块经过最低点时的速度不变,选项A错误;由a=,与磁场不存在时相比,滑块经过最低点时的加速度不变,选项B错误;由左手定则,滑块经过最低点时受到的洛伦兹力向下,而滑块所受的向心力不变,故滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大,因此选项C错误;由于洛伦兹力方向始终与运动方向垂直,在任意一点,滑块经过时的速度与磁场不存在时相比均不变,选项D正确
4.2018·宜春高二检测如图所示为电视机显像管的原理示意图,没有磁场时,从电子枪射出的电子束打在荧光屏正中的O点,若加上偏移磁场出偏转线圈产生后,电子束在竖直方向上偏离中心打在荧光屏的A点,则所加偏转磁场的方向为 A.水平向右 B.水平向左C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外【解析】选D根据左手定则可知,电子开始上偏,故磁场的方向垂直纸面向外故选D
5.带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上垂直纸面向里的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3,如图所示,不计空气阻力,则 A.h1=h2=h3B.h1h2h3C.h1=h2h3D.h1=h3h2【解析】选D由竖直上抛运动的最大高度公式得h1=当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平速度,设此时球的动能为Ek,则由能量守恒得mgh2+Ek=m,又由于m=mgh1,所以h1h2当加上电场时,由运动的分解可知在竖直方向上有=2gh3,所以h1=h3所以D正确
二、非选择题15分需写出规范的解题步骤
6.2018·临汾高二检测如图所示,水平的两块带电金属极板a、b平行正对放置,极板长度为,板间距为d,板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,假设电场、磁场只存在于两板间,一质量为m、电荷量为q的粒子,以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向进入极板间,恰好做匀速直线运动,不计重力及空气阻力1求匀强磁场磁感应强度B的大小2若撤去磁场,粒子能从极板间射出,求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离3若撤去磁场,并使电场强度变为原来的2倍,粒子将打在下极板上,求粒子到达下极板时动能的大小【解析】1带电粒子匀速通过场区时受到的电场力与洛伦兹力平衡,qE=qv0B,解得磁感应强度B=2粒子通过电场区偏转的距离y=at2=3设粒子运动到下极板时的动能大小为Ek,根据动能定理2qE·d=Ek-m,解得Ek=m+qEd答案1 2 3m+qEd【补偿训练】如图所示,质量为m=1kg、电荷量为q=5×10-2C的带正电的小滑块,从半径为R=
0.4m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E=100V/m,方向水平向右,B=1T,方向垂直纸面向里求1滑块到达C点时的速度2在C点时滑块所受到的洛伦兹力g取10m/s2【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;静电力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mgR-qER=m得vC==2m/s,方向水平向左2根据洛伦兹力公式得F=qvCB=5×10-2×2×1N=
0.1N,方向竖直向下答案12m/s,方向水平向左
20.1N,方向竖直向下。