吉林省吉林市第一中学校人教版高中物理选修3-1五磁场对运动电荷的作用力练习Word版含答案

-1-五、磁场对运动电荷的作用力课堂同步1．一带电粒子在匀强磁场中，沿着磁感强度方向运动，现将该磁场的磁感强度增大一倍，则带电粒子受洛伦兹力（）A．增大两倍B．增大一倍C．减小一半D．保持原来的大小不变2．下列有关带电粒子运动的说法，正确的有（）A．沿电场线方向进入匀强电场，动能、动量都不变化B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能、动量都变化C．垂直于电场线方向飞入匀强电场，动量不变，动能改变D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能不变，动量变化3．带电量为+q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是（）A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B．如果把+q改为-q，且速度反向大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C．只要带电粒子在磁场中运动，它一定受洛伦兹力作用D．带电粒子受洛伦兹力越小，则该磁场的磁感应强度越小4．带电粒子在匀强磁场中运动，若只受洛伦兹力作用，则下列说法正确的是（）A．由f=qvB可知，以相同速度进入同一磁场的粒子，只要带电量相同，受洛伦兹力一定相同B．洛伦兹力只改变带电粒子运动的轨迹，而不改变运动能量C．洛伦兹力始终与速度垂直，带电粒子的动能、动量均不改变D．洛伦兹力对带电粒子不做功，在运动过程中洛伦兹力的冲量也为零5.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图3-36所示，则().A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变6．如图3-37所示，一带有电荷的单摆，在匀强磁场中做简谐振动，运动平面垂直磁场方向，若撤去磁场，让单摆做相同振幅的简谐振动，则两种情况相比有（）A．摆球的振动周期相同B．摆球到达平衡位置时的动能相同C．摆球到达平衡位置时的向心加速度相同D．摆球到达平衡位置时绳子受到的拉力相同7．如图3-38所示，将倾角为θ的光滑绝缘斜面固定于水平面上，置于磁感强度为B的匀强磁场中，一小物体质量为m，电量为q，从斜面顶端由静止开始滑下，已知物体对斜面的弹力在逐渐减小，则物块带什么电？当物块刚离开斜面时速度为多大？物块在斜面上所走过的距离为多少？mqB············θ图3-38××××××××××××××××OACDB图3-37图3-36-2-8．如图3-39所示，质量为m，带电量为q的小球套在很长的一根绝缘杆上，将杆竖直放入互相平行的水平匀强电场和匀强磁场中，球与杆间的μ已知，则当小球下滑的速度为v时，其加速度为多大？小球最终速度为多大？（设电场强度为E，磁感应强度为B）课后巩固1.如图3-40所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射管的A、B两极分别接在直流高压电源的________极和________极.此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(选填“向上”、“向下”或“不”).2.如图3-41所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图.如果发现电视画面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是()A．电子枪发射能力减弱，电子数减少B．加速电场的电压过高，电子速率偏大C．偏转线圈局部短路，线圈匝数减少D．偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱3．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法中正确的是（）A．带电粒子沿电场线射入，电场力一定对带电粒子做正功，粒子的动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入时，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D．不论带电粒子如何射入磁场，洛伦兹力对带电粒子一定不做功，粒子的动能也不变4.如图3-42所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平向外，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则（）A．若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动B．若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏转C．若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏转D．若电子从右向左水平飞入，电子将向外偏转5.在3-43图中虚线所围的区域内，存存电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转，设重力可以忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是().A．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同B．E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C．E竖直向上，B垂直纸面向外EBma图3-39+EBv0············图3-42图3-40图3-41图3-43-3-D．E竖直向上，B垂直纸面向里6．某空间存在着正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，E=310N/C，B=1T，现有一个质量m=2×10-6kg，q=2×10-6C的液滴以多大速度运动时能做匀速运动？速度方向如何？7．如图3-44是磁流体发电机，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差。设A、B平行金属板的面积为S，相距为d，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，则1）上板会聚集何种电荷？2）在没有接外电路时，等离子体在什么特定条件下将不偏转？3）该发电机的电动势多大？4）电路接通时，电流表与电压表的读数多大？8．如图3-45所示是电磁流量计，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，当装置稳定时测出a、b间电势差恒为U。1）试分析电磁流量计原理；2）求液体的流量Q（单位时间内流过的液体的体积）。提速训练1．如图3-46所示的空间存在水平向左的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B。质量为m、带电量为q的小环套在粗糙并足够长的竖直绝缘杆上由静止开始下滑，则（）A．小球的加速度不断减小，直至为零B．小球的加速度先增大后减小，直至为零C．小球的速度先增大后减小，直至为零············图3-44+vF电F洛dabv××××××××××××图3-45E××××××××××××××××B图3-46-4-D．小球的动能不断增大，直至某一最大值2.如图3-47所示，带电平行板中匀强磁场方向水平垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰能沿水平作直线运动.现使小球从较低的b点开始下滑，经P点进入板间，在板间的运动过程中()A．其动能将会增大B．其电势能将会增大C．小球所受的洛伦兹力将会增大D．小球受到的电场力将会增大3.如图3-48所示，一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，小球飞离桌子边缘落到地板上.设其飞行时间为t1，水平射程为s1,落地速率为v1.撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为s2,落地速率为v2,则().A.t1＜t2B.s1＞s2C.s1＜s2D.v1=v24．如图3-49所示，在三边长度分别为a、b、c的长方体金属的垂直于x轴的两个面之间加电压U，有电流I沿x轴正方向流过金属。如沿z轴正方向加一磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于y轴的两个侧面上测得电压为U0，设自由电子的电量为e，求金属导体中单位体积内的自由电子数。高考链接1．电磁流量计广泛应用于可导电流体在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面积的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图3-50所示的横截面积为长方体的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线），图中流量计的上下两面是金属材料。现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电液体稳定的流经流量计时，在管外将流量计上下两面分别与一串联了电阻R的电流表的两端相连。I表示测得的电流值，已知液体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）A．)(acbRBIB．)(cbaRBIC．)(bacRBID．)(abcRBI2.如图3-51所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应.实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=kIB/d，式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下外部磁场的作用使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施zyxabc图3-49cba图3-50图3-47图3-48图3-51-5-加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电量为e.回答下列问题:(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A’的电势(选填“高于”、“低于”或“等于”).(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________.(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________.(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k=1/ne，其中n代表导体单位体积中电子的个数.-6-五、磁场对运动电荷的作用力课堂同步1.D2.D3.B4.B5.A6.ABC7.正电；Bqmgvcos；sin2cos2222qBgmS。8.22222vqBqEmga；2222222BEqBgmvm课后巩固1．负，正，向下2．BCD(提示:电视画面的幅度比正常的偏小，说明电子束的偏转半径偏大.)3.D4.C5.ABC6.20m/s,正电荷v与E成600，负电荷v与E成12007．（1）正电荷受力向下运动，负电荷向上运动；（2）BdvU；（3）当A、B板上的电荷最多时，板间电势差最大，即为电源电动势。此时：F洛=F电，即qvBqE场，电动势BdvdEE场；（4）电路接通时，内阻Sdr，外电路电阻为R，回路电流dRSBdvSrREIA，电压表示数RdRSBdvSRIUAV。8．原理与磁流体发电机相似，离子在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。当电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差U就保持稳定。2）∵qvBqE场，dUE场∴BdvU，BdUv；液体的流量BdUtVQ4。提速训练1.BD2.ABC3.BD4.beUBIn0高考链接1.A2．(1)低于(2)evB(3)eU/h或evB(4)电子受到静电力与洛伦兹力的作用而平衡，有eE=evB，而E=U/h，得U=hvB,I=nevS.)