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    2022届一轮复习专题练习66 磁场对运动电荷(带电体)的作用(解析版)
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    2022届一轮复习专题练习66 磁场对运动电荷(带电体)的作用(解析版)

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    这是一份2022届一轮复习专题练习66 磁场对运动电荷(带电体)的作用(解析版),共5页。

    微专题66 磁场对运动电荷(带电体)的作用

    1只有运动电荷(带电体)在磁场中才受洛伦兹力作用洛伦兹力的大小与速度大小有关.2.安培力可以做功但洛伦兹力对运动电荷不做功

    1(多选)极光是由来自太阳的高能带电粒子流冲进高空稀薄大气层时被地磁场俘获从而改变原有运动方向向两极做螺旋运动而形成的这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子使其发出各种颜色的光科学家发现并证实向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的这主要与下列哪些因素有关(  )

    A太阳对带电粒子的引力做负功

    B越靠近南北两极地磁场的磁感应强度越强

    C空气阻力对带电粒子做负功使其动能减少

    D洛伦兹力对带电粒子做负功使其动能减少

    答案 BC

    解析 粒子被地磁场俘获后,太阳对带电粒子的引力很小,可忽略,故A错误;由洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力,得出r,可知当磁感应强度增加时,半径减小,故B正确;粒子在运动过程中可能受到空气阻力,空气阻力对粒子做负功,所以其动能会减小,即v减小,由r知半径r减小,故C正确;粒子受到的洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,所以洛伦兹力对粒子不做功,故D错误

    2人造小太阳托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部而不与装置器壁碰撞已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比为约束更高温度的等离子体则需要更强的磁场以使带电粒子在磁场中的运动半径不变由此可判断所需的磁感应强度B正比于(  )

    A.  BT  C.  DT2

    答案 A

    解析 带电粒子在洛伦兹力作用下做半径不变的匀速圆周运动,故有qvB,由题意可知,粒子的平均动能与T成正比,即mv2kT,联立可得BA正确

    3.(多选)如图1所示质量为m带电荷量为q的三个相同的带电小球ABC从同一高度以初速度v0水平抛出B球处于竖直向下的匀强磁场B0C球处于垂直纸面向里的匀强电场中它们落地的时间分别为tAtBtC落地时的速度大小分别为vAvBvC则以下判断正确的是(  )

    1

    AtAtBtC   BtB<tAtC

    CvCvA<vB   DvAvB<vC

    答案 AD

    解析 根据题意可知:A球只有重力做功,竖直方向上做自由落体运动;B球除受重力之外还受到洛伦兹力作用,但B受的洛伦兹力总是垂直纸面向里沿水平方向的,不影响竖直方向的分运动,所以竖直方向也做自由落体运动,且洛伦兹力不做功,故只有重力做功;C球除重力做功外,还受到垂直纸面向里的电场力作用,竖直方向做自由落体运动,但电场力对其做正功所以三个球竖直方向都做自由落体运动,下落的高度相同,故下落时间相同,则有tAtBtC,故A正确,B错误;根据动能定理可知:AB两球合力做的功相等,初速度相同,所以末速度大小相等,而C球合外力做的功比AB两球合外力做的功大,而初速度与AB球的初速度相等,故C球的末速度比AB两球的末速度大,即vAvB<vC,故C错误,D正确

    4(多选)(2019·甘肃天水一中学段考试)如图2所示两个倾角分别为30°60°的光滑绝缘斜面固定于水平地面上并处于方向垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中两个质量为m带电荷量为q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放运动一段时间后两小滑块都将飞离斜面在此过程中(  )

    2

    A甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大

    B甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短

    C两滑块在斜面上运动的位移大小相同

    D两滑块在斜面上运动的过程中重力的平均功率相等

    答案 AD

    解析 小滑块飞离斜面时,洛伦兹力与重力垂直斜面方向的分力平衡,由mgcos θqvmB,可得vm,所以斜面倾角越小,飞离斜面瞬间的速度越大,即甲滑块飞离斜面瞬间的速度较大,故A正确;滑块在斜面上运动的加速度恒定不变,由受力分析和牛顿第二定律可得加速度agsin θ,所以甲滑块的加速度小于乙滑块的加速度,因为甲滑块的最大速度大于乙滑块的最大速度,由vmat得,甲滑块在斜面上运动的时间大于乙滑块在斜面上运动的时间,故B错误;由以上分析和x得,甲滑块在斜面上的位移大于乙滑块在斜面上运动的位移,故C错误;由平均功率的公式PFmg·sin θ,因sin 30°cos 60°,则重力的平均功率相等,故D正确

    5.(多选)(2019·湖南师大附属中学质检)如图3所示一质量为m电荷量为q的圆环套在与水平面成θ角的足够长的绝缘粗糙细杆上圆环的直径略大于杆的直径细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中现给圆环一沿杆向上方向的初速度(取初速度方向为正方向)以后的运动过程中圆环运动的速度图像可能是(  )

    3

    答案 ABD

    解析 qBv0mgcos θ时,圆环受到的弹力N先变小后变大,摩擦力fμN也先变小后变大,圆环减速的加速度a也先变小后变大;当速度减小到零时,若μtan θ时,圆环将静止;若μtan θ时,圆环将做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动qBv0mgcos θ时,圆环受到的弹力N变大,摩擦力fμN变大,圆环减速的加速度a变大;速度减小到零时,若μtan θ,圆环将静止;若μtan θ,圆环将做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速运动,故ABD正确,C错误

    6.如图4所示半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直轨道平面向里一可视为质点质量为m电荷量为q(q>0)的小球由轨道左端A处无初速度滑下当小球滑至轨道最低点C给小球再施加一始终水平向右的外力F使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D若小球始终与轨道接触重力加速度为g则下列判断正确的是(  )

    4

    A小球在C点受到的洛伦兹力大小为qB

    B小球在C点对轨道的压力大小为3mgqB

    C小球从CD的过程中外力F大小保持不变

    D小球从CD的过程中外力F的功率不变

    答案 B

    解析 小球从AC,洛伦兹力不做功,由动能定理得mgRmv,则vC,在C点,FqvCBqB选项A错误;在C点,FCmgF,解得FC3mgqB,由牛顿第三定律知,选项B正确;小球从CD的过程中,所受合力指向圆心,对小球进行受力分析如图所示,则mgsin θFcos θθ增大,则F增大,选项C错误;小球从CD的过程中,动能不变,合外力做功为零,洛伦兹力与支持力不做功,外力F做正功,重力做负功,外力的功率与重力的功率大小相等,运动过程中,速度在竖直方向的分量增加,重力的功率增大,所以外力F的功率也增大,选项D错误

    7.(多选)(2020·贵州贵阳市3月调研)如图5空间有一垂直纸面向外磁感应强度大小为2 T的匀强磁场一质量为0.3 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上在木板右端无初速度放上一质量为0.4 kg电荷量q=+0.2 C的滑块滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.45滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力t0时对滑块施加方向水平向左大小为2.1 N的恒力g10 m/s2(  )

    5

    A木板和滑块一直做加速度为3 m/s2的匀加速运动

    B木板先做加速度为3 m/s2的匀加速运动再做加速度减小的变加速运动最后做匀速直线运动

    C当木块的速度等于10 m/s时与木板恰好分离

    Dt1 s时滑块和木板开始发生相对滑动

    答案 BC

    解析 由于动摩擦因数为0.45,在静摩擦力的作用下,木板的最大加速度为

    amax m/s24.5 m/s2

    所以当2.1 N的恒力作用于滑块时,系统一起以a m/s23 m/s2.

    当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力,滑块对木板的压力减小,摩擦力减小,木板的加速度减小,所以木板做的是加速度减小的加速运动,当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零,此时有qvBmg,代入数据得v10 m/s.此时摩擦力消失,木板做匀速运动,而滑块在水平方向上受到恒力作用,速度增加,洛伦兹力增大,滑块将离开木板向上做曲线运动,故A错误,BC正确;当滑块和木板开始发生相对滑动时,木板的加速度恰好为共同的加速度3 m/s2,对木板有fMa0.3×3 N0.9 N,再根据fμ(mgqvB),解得v5 m/s,根据vat可得运动的时间为t s,故D错误

     

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