2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 磁場 專題3.5 運動電荷在磁場中受到的力課時同步試題 新人教版選修3-1.doc

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第5節(jié) 運動電荷在磁場中受到的力 1．（2018甘肅省蘭州市）關(guān)于安培力、電場力和洛倫茲力，下列說法正確的是 A．安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷 B．電荷所受電場力一定與該處電場方向一致，電荷所受的洛倫茲力不一定與磁場方向垂直 C．電荷在電場中一定受電場力作用，電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用 D．安培力和洛倫茲力本質(zhì)上都是磁場對運動電荷的作用，安培力可以對通電導(dǎo)線做功，洛倫茲力對運動電荷也做功 【答案】A 【名師點睛】通電導(dǎo)線在磁場中受到力為安培力，而運動電荷在磁場中受到力為洛倫茲力。它們均屬于磁場力，本質(zhì)上是一種力，方向都由左手定則來確定，由于洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功。 2．一電子進(jìn)入如右圖所示的勻強磁場，在某一時刻電子的速度正好是豎直向上，則電子在此時所受洛倫茲力的方向是 A．向左 B．向右 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向內(nèi) 【答案】D 【解析】把磁場分解為與速度反方向和與速度垂直方向，據(jù)左手定則：磁感線穿入手心，四指指向電荷運動的相反，拇指指向洛倫茲力方向，可知，與速度反方向的磁場沒有產(chǎn)生洛倫茲力力的作用，與速度垂直方向的磁場產(chǎn)生的洛倫茲力方向垂直紙面向內(nèi)，故D正確，ABC錯誤。 3．（2018云南省通海二中）如圖所示，有一帶正電的小球在光滑、絕緣的大球面內(nèi)小幅度地來回滑動，現(xiàn)在空間加一垂直紙面向里的勻強磁場，若小球始終未離開球面，則 A．洛倫茲力對小球不做功 B．洛倫茲力對小球做功 C．洛倫茲力不影響小球的振動周期 D．洛倫茲力只改變小球的速度方向，不改變小球的速度大小 【答案】ACD 4．（2018福建省福州市八縣一中高二聯(lián)考）如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，帶電粒子的速率為v，帶電荷量為q，下列帶電粒子所受洛倫茲力的大小和方向正確的是 A．圖（1）為，方向與v垂直斜向上 B．圖（2）為，方向與v垂直斜向下 C．圖（3）為，方向垂直紙面向外 D．圖（4）為，方向垂直紙面向里 【答案】AD 【解析】圖（1）中根據(jù)左手定則可知洛倫茲力方向應(yīng)該垂直運動方向斜向上；大小為Bqv，故A正確；圖（2）中為負(fù)電荷，其受力方向垂直于運動方向向左上方；大小為Bqv，故B錯誤；圖（3）中速度方向與磁場方向平行，不受洛侖茲力，故C錯誤；圖（4）中將速度分解為水平和豎直方向，則豎直分速度受洛侖茲力，大小為，方向垂直于紙面向里，故D正確。 【名師點睛】本題考查了左手定則的直接應(yīng)用，根據(jù)左手定則即可正確判斷磁場、運動方向、洛倫茲力三者之間的關(guān)系，特別注意的是四指指向和正電荷運動方向相同和負(fù)電荷運動方向相反。同時注意判斷幾何關(guān)系的判斷，特別是平行的判斷。 5．電子在勻強磁場中做勻速圓周運動。下列說法正確的是 A．速率越大，周期越大 B．速率越小，周期越大 C．速度方向與磁場方向平行 D．速度方向與磁場方向垂直 【答案】D 6．（2018廣西南寧市馬山縣高二期中）如圖所示，勻強磁場沿水平方向垂直紙面向里，正、負(fù)粒子以相同的速度沿水平方向垂直射入勻強磁場時，不計粒子間相互作用力，下列說法正確的是 A．正粒子所受洛倫茲力方向向上 B．正粒子所受洛倫茲力方向向下 C．負(fù)粒子所受洛倫茲力方向向上 D．負(fù)粒子所受洛倫茲力方向向下 【答案】AD 【解析】磁場的方向向里，正電荷運動的方向與電流的方向是相同的，方向向右，由左手定則可知，正電荷受到的洛倫茲力的方向平行于紙面向上。故A正確，B錯誤。磁場的方向向里，負(fù)電荷運動的方向與電流的方向是相反的，所以負(fù)電荷的等效電流方向向左，由左手定則可知，負(fù)電荷受到的洛倫茲力的方向平行于紙面向下。故C錯誤，D正確。 7．關(guān)于帶電粒子在電場或磁場中運動的表述，以下正確的是 A．帶電粒子在磁場中運動時受到的洛倫茲力方向與粒子的速度方向垂直 B．帶電粒子在磁場中某點受到的洛倫茲力方向與該點的磁場方向相同 C．帶電粒子在電場中某點受到的電場力方向與該點的電場強度方向相同 D．正電荷只在電場力作用下，一定從高電勢處向低電勢處運動 【答案】A 8．（2018四川省樂山市高三第三次調(diào)查研究）如圖所示，兩根長直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線中點，連線上a、b兩點關(guān)于O點對稱，導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流I。已知通電長直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度，式中k是常數(shù)，I是導(dǎo)線中的電流，r為點到導(dǎo)線的距離，一帶正電的小球（圖中未畫出）以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點。關(guān)于上述過程，下列說法正確的是 A．小球先做加速運動后做減速運動 B．小球一直做勻速直線運動 C．小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小 D．小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃? 【答案】BC 【解析】根據(jù)右手螺旋定則及矢量合成法則，可知直線MN處的磁場方向垂直于MN向里，磁場大小先減小后增大，根據(jù)左手定則可知，帶正電的小球受到的洛倫茲力豎直向上，根據(jù)F=qvB可知，洛倫茲力是先減小后增大，由此可知，小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運動，小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小，故AD錯誤，BC正確。 9．如圖所示，帶等量異種電荷的平行板之間，存在著垂直紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達(dá)B點時速度為零，C點是曲線的最低點，不計重力，以下說法正確的是 A．這個粒子帶正電荷 B．A點和B點必定位于同一水平面上 C．在C點洛倫茲力大于電場力 D．粒子達(dá)到B點后將沿曲線返回A點 【答案】ABC 10．（2018安徽省六安二中河西校區(qū)高二抽考）用霍爾效應(yīng)測試半導(dǎo)體是電子型還是空穴型，研究半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度的變化等。在霍爾效應(yīng)實驗中，如圖所示，ab寬為1cm，ad長為4 cm，ae厚為的導(dǎo)體，沿ad方向通有3 A的電流，當(dāng)磁感應(yīng)強度的勻強磁場垂直向里穿過前表面abcd時，產(chǎn)生了的霍爾電壓。已知導(dǎo)體內(nèi)定向移動的自由電荷是電子，則下列說法正確的是 A．在導(dǎo)體的前表面聚集自由電子，電子定向移動的速率 B．在導(dǎo)體的上表面聚集自由電子，電子定向移動的速率 C．在其它條件不變的情況下，增大ad的長度，可增大霍爾電壓 D．每立方米的自由電子數(shù)為個 【答案】BD 【解析】根據(jù)左手定則可得，載流子受力的方向向上，所以向上運動，聚集在上極板上。所以在導(dǎo)體的上表面聚集自由電子。穩(wěn)定時載流子，在沿寬度方向上受到的磁場力和電場力平衡；解得，故A錯誤，B正確；穩(wěn)定時載流子，在沿寬度方向上受到的磁場力和電場力平衡，所以在其它條件不變的情況下，增大ab的長度，可增大霍爾電壓。故C錯誤；根據(jù)電流的微觀表達(dá)式得，I=nqSv；則單位體積內(nèi)的載流子個數(shù) 個。故D正確。 11．如圖所示，導(dǎo)電的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為I，線圈間產(chǎn)生勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B與I成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時通過霍爾元件的電流為IH，與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓UH滿足，式中k為霍爾系數(shù)，d為霍爾元件兩側(cè)面間的距離。電阻R遠(yuǎn)大于RL，霍爾元件的電阻可以忽略，則 A．霍爾元件前表面的電勢低于后表面 B．若電源的正負(fù)極對調(diào)，電壓表將反偏 C．IH與I成正比 D．電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比 【答案】CD 12．（2018山東省煙臺市高三模擬）如圖所示，一個粗糙且足夠長的斜面體靜止于水平面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m、帶電荷量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑，在滑塊下滑的過程中，斜面體靜止不動。下列判斷正確的是 A．滑塊受到的摩擦力逐漸增大 B．滑塊沿斜面向下做勻加速直線運動 C．滑塊最終要離開斜面 D．滑塊最終可能靜止于斜面上 【答案】C 13．（2018四川省南充高級中學(xué)高三考前模擬）如圖，有3塊水平放置的長薄金屬板a、b和c，a、b之間相距為L。緊貼b板下表面豎直放置半徑為R的半圓形塑料細(xì)管，兩管口正好位于小孔M、N處。板a與b、b與c之間接有電壓可調(diào)的直流電源，板b與c間還存在方向垂直紙面向外的勻強磁場。當(dāng)體積為V0、密度為ρ、電荷量為q的帶負(fù)電油滴，等間隔地以速率v0從a板上的小孔豎直向下射入，調(diào)節(jié)板間電壓Uba和Ubc，當(dāng)Uba=U1、Ubc=U2時，油滴穿過b板M孔進(jìn)入細(xì)管，恰能與細(xì)管無接觸地從N孔射出。忽略小孔和細(xì)管對電場的影響，不計空氣阻力，重力加速度為g。求： （1）油滴進(jìn)入M孔時的速度v1； （2）b、c兩板間的電場強度E和磁感應(yīng)強度B的值； 【答案】（1） （2） （2）油滴進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域，恰與細(xì)管無接觸地從N孔射出，須電場力與重力平衡， 有：mg=qE 得： 油滴在半圓形細(xì)管中運動時，洛倫茲力提供向心力，有：qv1B=m 得：B==。