高中物理 第三章《第5節(jié) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力》課時(shí)精練 新人教版選修3-1

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1、高中物理 第三章《第5節(jié) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力》課時(shí)精練 新人教版選修3-1 知識(shí)點(diǎn) 基礎(chǔ) 中檔 稍難 洛倫茲力的大小和方向 1 洛倫茲力和電場(chǎng)力問(wèn)題 2、5、11 6、7、9、10 左手定則 4 洛倫茲力與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 3 8、12 A．若v0＞E/B，電子沿軌跡Ⅰ運(yùn)動(dòng)，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，速度v＞v0 B．若v0＞E/B，電子沿軌跡Ⅱ運(yùn)動(dòng)，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，速度v＜v0 C．若v0

2、向右勻速直線運(yùn)動(dòng)．若v0＞則F洛＞F電，則向下偏．Ⅱ曲線F洛不做功、F電做正功，則B正確．當(dāng)v0＜時(shí)，F(xiàn)洛＜F電，沿Ⅰ運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)洛不做功，F(xiàn)電做負(fù)功，則C正確． 7. [xx·南通高二檢測(cè)](多選)如圖所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的．兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，M、N為軌道的最低點(diǎn)，則(　　) A．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM＝vN B．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM＞vN C．小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間 D．在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)

3、軌道的另一端 答案：BD 解析：小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力不做功，所以滿足機(jī)械能守恒．在電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力向左，下滑過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，所以到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度關(guān)系為vM>vN，同理，電場(chǎng)中的小球不能到達(dá)軌道的另一端．故A錯(cuò)，B、D對(duì)．整個(gè)過(guò)程的平均速度M>N，所以時(shí)間tM

4、兩次通過(guò)O點(diǎn)，v方向不同，則F洛不同，C錯(cuò)誤；且F洛不做功，則A、D正確；B項(xiàng)小球所需向心力F＝m相同，因兩次F洛方向不同，所以拉力不同，故B不對(duì)． 9. [xx·杭州高二檢測(cè)]如圖所示，在真空中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右做勻速運(yùn)動(dòng)，c向左做勻速運(yùn)動(dòng)．比較它們的重力Ga、Gb、Gc的關(guān)系，正確的是(　　) A．Ga最大 B．Gb最大 C．Gc最大 D．Gc最小 答案：C 解析：因帶電油滴a靜止，故a不受洛倫茲力作用，只受重力和靜電力作用；根據(jù)平衡條件可知油滴一定帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則G

5、a＝qE ① 帶電油滴b除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向下的洛倫茲力Fb，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gb＝qE－Fb② 帶電油滴c除受重力和豎直向上的靜電力作用外，還受到豎直向上的洛倫茲力Fc，因做勻速運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)平衡條件可得Gc＝qE＋Fc ③ 比較①②③式可以看出Gc＞Ga＞Gb，選項(xiàng)C正確． 10. [xx·玉溪高二檢測(cè)](多選)設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，已知一粒子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，忽略重力，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．粒子

6、必帶正電荷 B．A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度 C．粒子在C點(diǎn)時(shí)速度最大 D．粒子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn) 答案：ABC 解析：(1)平行板間電場(chǎng)方向向下，粒子由A點(diǎn)靜止釋放后在電場(chǎng)力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，所以粒子必帶正電荷，A正確．(2)粒子具有速度后，它就在向下的電場(chǎng)力F及總與速度方向垂直的洛倫茲力f的作用下沿ACB做曲線運(yùn)動(dòng)，因洛倫茲力不做功，電場(chǎng)力做功等于動(dòng)能的變化，而粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為零，所以從A到B電場(chǎng)力所做正功與負(fù)功加起來(lái)為零．這說(shuō)明粒子在電場(chǎng)中的B點(diǎn)與A點(diǎn)的電勢(shì)能相等，即B點(diǎn)與A點(diǎn)位于同一高度，B正確．(3)因C點(diǎn)為軌道最低點(diǎn)，粒子從A運(yùn)動(dòng)到C電場(chǎng)力做功最多，C點(diǎn)具有的

7、動(dòng)能最大，所以粒子在C點(diǎn)速度最大，C正確．(4)只要將粒子在B點(diǎn)的狀態(tài)與A點(diǎn)進(jìn)行比較，就可以發(fā)現(xiàn)它們的狀態(tài)(速度為零，電勢(shì)能相等)相同，如果右側(cè)仍有同樣的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加區(qū)域，粒子就將在B的右側(cè)重復(fù)前面的曲線運(yùn)動(dòng)，因此，粒子是不可能沿原曲線返回A點(diǎn)的． 11. 一種測(cè)量血管中血流速度儀器的原理如圖所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0 mm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08 T，電壓表測(cè)出的電壓為0.10 mV，則血流速度大小為________m/s.(取兩位有效數(shù)字) 答案：0.63 解析：血液中的運(yùn)動(dòng)電荷在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，在血管壁上聚

8、集，在血管內(nèi)形成一個(gè)電場(chǎng)，其方向與磁場(chǎng)方向垂直，運(yùn)動(dòng)電荷受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，達(dá)到了一種穩(wěn)定狀態(tài)．q＝qvB， 所以v＝＝≈0.63 m/s. 12. 一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1 g的小滑塊，帶有q＝5×10－4 C的電荷量，放置在傾角α＝30°的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于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下滑，其斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)要離開斜面．求：(取g＝10 m/s2) (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)該斜面的長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)？ 答案：(1)帶負(fù)電　(2)3.46 m/s　(

9、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N和洛倫茲力F.若要小滑塊離開斜面，洛倫茲力F方向應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶有負(fù)電荷． (2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零， 有qvB＋N－mgcosα＝0， 當(dāng)N＝0時(shí)，小滑塊開始脫離斜面， 所以v＝＝ m/s＝2 m/s≈3.46 m/s. (3)方法一：下滑過(guò)程中，只有重力做功，由動(dòng)能定理有： mgssinα＝mv2， 斜面的長(zhǎng)度至少應(yīng)是 s＝＝ m＝1.2 m. 方法二：下滑過(guò)程中，小滑塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)小滑塊： 由牛頓第二定律得：mgsinα＝ma， 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：v2＝2as. 解得s＝＝1.2 m.