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1、2022年人教版高中物理選修3-1 第3章第5節(jié) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力(教案)
一、選擇題(本大題共8小題,每小題5分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 1~6題只有一項(xiàng)符合題目要求;7~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。)
1.關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子速度v三者方向之間的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是( )
A.F、B、v三者必定均保持垂直
B.F必定垂直于B、v,但B不一定垂直于v
C.B必定垂直于F,但F不一定垂直于v
D.v必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B
2.有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述,下列說(shuō)法中正
2、確的是( )
A.通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用
B.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
C.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功
3.帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)受到洛倫茲力的作用.下列表述正確的是( )
A.洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功
B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能
C.洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān)
D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向
4.如圖所示是電子射線管示意圖.接通電源后,電子射線由陰極沿x軸方向射出.在熒光屏上會(huì)看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn),在下列措施中可采用的是( )
A.加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿z
3、軸負(fù)方向
B.加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿y軸正方向
C.加一電場(chǎng),電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
D.加一電場(chǎng),電場(chǎng)方向沿y軸正方向
5. 如圖所示,空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)的方向豎直向下,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,一帶電油滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若撤去磁場(chǎng),P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.若撤去電場(chǎng),P一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.若給P一初速度,P可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)
6.如圖所示,一導(dǎo)電金屬板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)電流方向向上時(shí),金屬板兩側(cè)電子多少及電勢(shì)高低判斷正確的是( )
A.左側(cè)電子較多,左側(cè)電勢(shì)較高
B.左側(cè)電子較多,右側(cè)電勢(shì)較高
4、
C.右側(cè)電子較多,左側(cè)電勢(shì)較高
D.右側(cè)電子較多,右側(cè)電勢(shì)較高
7. 5.關(guān)于安培力和洛倫茲力,下面說(shuō)法中正確的是( )
A.洛倫茲力和安培力是性質(zhì)完全不同的兩種力
B.安培力和洛倫茲力,其本質(zhì)都是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力
C.安培力和洛倫茲力,二者是等價(jià)的
D.安培力對(duì)通電導(dǎo)體能做功,但洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不能做功
8.以下四個(gè)圖是表示磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向v和磁場(chǎng)對(duì)負(fù)電荷洛倫茲力F的相互關(guān)系圖,這四個(gè)圖中畫得正確的是(B、v、F兩兩垂直)( )
二、非選擇題(本大題共2小題,每題10分,共20分)
9.如圖2所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,帶電粒子的速率
5、為v,帶電荷量為q,求各帶電粒子所受洛倫茲力的大小和方向.
10.一個(gè)質(zhì)量m=0.1 g的小滑塊,帶有q=5×10-4C的電荷量,放置在傾角α=30°的光滑斜面上(絕緣),斜面固定且置于B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,如圖所示,小滑塊由靜止開始沿斜面滑下,斜面足夠長(zhǎng),小滑塊滑至某一位置時(shí),要離開斜面(g取10 m/s2).求:
(1)小滑塊帶何種電荷?
(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大?
(3)該斜面長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)?
參考答案
1、B;2、B;3、B;4、B;5、C;6、B;7、BD;8、ABC;
9、【答案】 (1)qvB,方向與v垂直斜向上
(2)q
6、vB,方向與v垂直斜向上
(3)0
(4)qvB,方向垂直紙面向里
10、【答案】 (1)負(fù)電荷 (2)3.5 m/s (3)1.2 m
【解析】
(1)小滑塊沿斜面下滑的過(guò)程中,受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F作用,如右圖所示,若要使小滑塊離開斜面,則洛倫茲力F應(yīng)垂直斜面向上,據(jù)左手定則可知,小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷.
(2)小滑塊沿斜面下滑的過(guò)程中,垂直于斜面的加速度為零時(shí),由平衡條件得F+FN=mgcos α,當(dāng)支持力FN=0時(shí),小滑塊脫離斜面.設(shè)此時(shí)小滑塊速度為vmax,則此時(shí)小滑塊所受洛倫茲力F=qvmaxB,
所以vmax==m/s≈3.5 m/s
(3)設(shè)該斜面長(zhǎng)度至少為l,則臨界情況為剛滑到斜面底端時(shí)離開斜面.因?yàn)橄禄^(guò)程中只有重力做功,由動(dòng)能定理得mglsin α=mv-0
所以斜面長(zhǎng)至少為l== m≈1.2 m