2018-2019高中物理 第2章 打開電磁聯(lián)系的大門 2.4 電子束偏轉(zhuǎn)的奧秘學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng) 滬科版選修1-1

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1、2.4 電子束偏轉(zhuǎn)的奧秘 (建議用時(shí)：45分鐘) 1．下列說法正確的是(　　) A．運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用 B．運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力的作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C．洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能，也不能改變帶電粒子的速度 D．洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功 【解析】　運(yùn)動(dòng)電荷受到洛倫茲力不僅跟磁場(chǎng)有關(guān)，還跟電荷的速度方向有關(guān)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受洛倫茲力作用．反之，洛倫茲力為零時(shí)，可能是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向平行，而不一定是磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故選項(xiàng)A，B都錯(cuò)誤；洛倫茲力的方向始終與速度方向

2、垂直，洛倫茲力只改變帶電粒子的速度方向，不改變帶電粒子的速度大小，因此帶電粒子的動(dòng)能保持不變；速度是矢量，速度的大小不變，但速度的方向是改變的，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D是正確的． 【答案】　D 2．有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是(　　) A．通電直導(dǎo)線處于勻強(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)受到的洛倫茲力對(duì)帶電粒子做正功 D．通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行 【解析】　通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行，不受安培力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，安培力方向與磁場(chǎng)方向垂直，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，

3、安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 3．(多選)在只受洛倫茲力的條件下，關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的有(　　) A．只要粒子的速度大小相同，帶電量相同，粒子所受洛倫茲力大小就相同 B．洛倫茲力只改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 C．洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功 D．洛倫茲力始終與速度垂直，所以粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能、速度保持不變 【解析】　洛倫茲力的大小與電荷進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向有關(guān)系，但洛倫茲力永遠(yuǎn)垂直速度方向，不做功．不改變速度大小，但可以改變速度的方向． 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力的大小不但與速度的大小有關(guān)，而

4、且與速度的方向有關(guān)，當(dāng)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子所受的洛倫茲力最大；當(dāng)粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，帶電粒子不受洛倫茲力的作用．速度大小相同的粒子，沿不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛倫茲力的大小不同，所以選項(xiàng)A不正確．由于洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，動(dòng)能保持不變，洛倫茲力不做功；但在洛倫茲力的作用下，粒子的運(yùn)動(dòng)方向要發(fā)生變化，速度就要發(fā)生變化，所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為B、C. 【答案】　BC 4．下面幾個(gè)選項(xiàng)是表示磁場(chǎng)B、正電荷運(yùn)動(dòng)方向v和磁場(chǎng)對(duì)電荷作用力F的相互關(guān)系圖，其中正確的是(B、F、v兩兩垂直)(　　) 【解析】

5、　帶電粒子所受洛倫茲力垂直于B和v決定的平面，用左手定則分析，讓B的方向垂直手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向，大拇指所指即為洛倫茲力方向． 【答案】　D 5．圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向向上的是(　　) 【解析】　A圖中帶電粒子受力方向向上，B圖中帶電粒子受力方向向外，C圖中帶電粒子受力方向向左，D圖中帶電粒子受力方向向外， 故A正確． 【答案】　A 6．初速度為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖2-4-14所示，則(　　) 圖2-4-14 A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C．電子將向左偏轉(zhuǎn)

6、，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變 【解析】　由右手定則判定直線電流右側(cè)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，再根據(jù)左手定則判定電子所受洛倫茲力偏離電流，由于洛倫茲力不做功，電子動(dòng)能不變． 【答案】　A 7．在學(xué)校操場(chǎng)的上空中停著一個(gè)熱氣球，從它底部脫落一個(gè)塑料小部件，下落過程中由于和空氣的摩擦而帶負(fù)電，如果沒有風(fēng)，那么它的著地點(diǎn)會(huì)落在氣球正下方地面位置的(　　) A．偏東　　　　　　　 B．偏西 C．偏南 D．偏北 【解析】　地磁場(chǎng)在水平方向上的分量方向是水平向北，小部件帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可得氣球受到向西的洛倫茲力，故向西偏轉(zhuǎn)，B正確． 【答案】　B 8．如圖2-4-15所示

7、，一帶負(fù)電的物體從光滑斜面頂端滑到底端時(shí)的速度為v，若加上一垂直紙面向外的磁場(chǎng)，在滑到底端時(shí)(　　) 圖2-4-15 A．v變大 B．v變小 C．v不變 D．無法確定 【解析】　洛倫茲力對(duì)電荷不做功，故只有重力做功，v不變． 【答案】　C 9．(多選)1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖2-4-16所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592032】 圖2-4-16 A．離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器 B．離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器 C．離子從磁場(chǎng)中獲得能量 D．離

8、子從電場(chǎng)中獲得能量 【解析】　離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器，從電場(chǎng)中獲取能量，最后從加速器邊緣離開加速器，選項(xiàng)A、D正確． 【答案】　AD 10．圖2-4-17中各圖已標(biāo)出磁場(chǎng)方向、電荷運(yùn)動(dòng)方向、電荷所受洛倫茲力方向三者中的兩個(gè)，試標(biāo)出第三個(gè)的方向 圖2-4-17 【解析】　用左手定則判斷，對(duì)－q，四指應(yīng)指向其運(yùn)動(dòng)方向的反方向．分別可得，圖(1)中＋q受洛倫茲力方向垂直于v斜向左；圖(2)中－q受洛倫茲力方向垂直于v向左；圖(3)中－q運(yùn)動(dòng)方向平行于斜面向下；圖(4)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面指向讀者． 【答案】　(1)受力方向垂直于v斜向上　(2)受力方向垂直于v向左　(3)

9、運(yùn)動(dòng)方向平行于斜面向下　(4)磁場(chǎng)方向垂直紙面指向讀者 11．三個(gè)粒子a、b、c(不計(jì)重力)以相同的速度射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2-4-18所示，其中b粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，試判斷三個(gè)粒子的帶電情況． 圖2-4-18 【解析】　三粒子垂直于磁場(chǎng)方向射入，其中b的運(yùn)動(dòng)方向不變，說明b不帶電，伸出左手，讓磁感線垂直穿過手心，四指向下，則拇指指向右，即c粒子帶正電，a帶負(fù)電． 【答案】　a帶負(fù)電　b不帶電　c帶正電 極光現(xiàn)象 太陽的外層大氣稱為日冕，日冕具有百萬度以上的高溫，在這樣的高溫下，氣體處于高度的電離狀態(tài)，成為等離子體．日冕的一部分氣體克服太陽的引力向太空膨脹，形成等離

10、子體穩(wěn)定地向外輻射，這就是太陽風(fēng)．太陽風(fēng)把地磁場(chǎng)壓縮成為一個(gè)很有限的區(qū)域，形成地球磁層，地球磁層起著保護(hù)地球的作用，它能使宇宙中那些高速?zèng)_向地球的帶電粒子偏轉(zhuǎn)方向．一些闖入地球磁層的太陽風(fēng)粒子在地磁場(chǎng)的作用下向兩個(gè)地磁極運(yùn)動(dòng)，與那里高層大氣作用時(shí)，引起氣體輝光放電．美麗的極光就是圍繞著地球南北兩極的一種大規(guī)模氣體放電過程的表現(xiàn)形式． 地球像一個(gè)巨大的磁鐵，也有兩個(gè)磁極．地磁極與地理極并不重合，它們之間夾一個(gè)約為11.5°的角．極光集中在地磁極周圍．來自太陽風(fēng)的帶電微粒流，有一部分沿著漏斗狀的地球極區(qū)磁感線進(jìn)入高層大氣，與那里的稀薄氣體發(fā)生碰撞，使大氣中的原子和分子電離，這些受到電離的氣體吸收了部分能量后被激發(fā)到高能態(tài)，隨后又立即將這額外的能量以輻射光子的形式釋放，并回到原來的狀態(tài)．在這種過程中擾動(dòng)的氣體發(fā)出了明亮的光線——極光． 如果將一只玻璃管內(nèi)的空氣基本上抽空，然后使電流在這些稀薄氣體中通過，管內(nèi)部氣體導(dǎo)電，發(fā)出美麗的輝光，這就是放電管．在地球高空所看到的極光與放電管相同，都是帶電粒子通過稀薄氣體發(fā)生輝光放電形成的． 5