物理磁场对运动电荷的作用力课后复习题

这是一份物理磁场对运动电荷的作用力课后复习题，共6页。
A级——基础达标
1．(2024·贵州安顺期末)下列各图中，能正确表示运动电荷在匀强磁场中所受洛伦兹力F方向的是( )
2．(2024·宁夏银川期末)关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F、B、v三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C．B必定垂直于F，但F不一定垂直于v
D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
3．(2024·北京海淀期末)带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是( )
A．洛伦兹力不改变带电粒子的动能
B．洛伦兹力对带电粒子做功
C．洛伦兹力的大小与速度无关
D．洛伦兹力方向与带电粒子的速度方向不一定垂直
4.(多选)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初速度方向如图，则( )
A．电子将向左偏转
B．电子将向右偏转
C．电子所受洛伦兹力变小
D．电子所受洛伦兹力大小不变
5.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示。若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是( )
A．油滴必带正电荷，电荷量为eq \f(mg,v0B)
B．油滴必带正电荷，比荷eq \f(q,m)＝eq \f(v0B,g)
C．油滴必带负电荷，电荷量为eq \f(mg,v0B)
D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝eq \f(mg,v0B)
6.如图所示，在示波器下方有一根与示波器轴线平行放置的通电直导线，直导线中的电流方向向右，在该电流的影响下，下列关于示波器中的电子束的说法正确的是(示波器内两个偏转电场的偏转电压都为零，不考虑地磁场的影响)( )
A．电子束将向下偏转，电子的速率保持不变
B．电子束将向外偏转，电子的速率逐渐增大
C．电子束将向上偏转，电子的速率保持不变
D．电子束将向里偏转，电子的速率逐渐减小
7.(多选)用绝缘细线悬挂一个质量为m、带正电的小球，置于如图所示的匀强磁场中，当小球偏离竖直方向在垂直于磁场方向摆动时，如果细线始终绷紧，不计空气阻力，则前后两次通过最低点时相比较，相同的物理量是( )
A．小球受到的洛伦兹力 B．小球的向心加速度
C．细线的拉力D．小球的动能
8.在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图所示。圆形区域内的偏转磁场的方向垂直于圆面，不加磁场时，电子束将通过O点打在屏幕的中心M点。为了使屏幕上出现一条以M为中心的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是下列选项中的( )
9．(2024·绍兴高二调研)如图为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子，它的速度方向垂直纸面向外，当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应( )
A．向左偏转 B．向上偏转
C．向下偏转D．不偏转
B级——综合应用
10.(多选)如图所示是一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力。现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图像可能是下列选项中的( )
11．如图所示，甲、乙是竖直面内两个相同的半圆形光滑轨道，M、N为两轨道的最低点，匀强磁场垂直于甲轨道平面，匀强电场平行于乙轨道平面，两个完全相同的带正电小球a、b分别从甲、乙两轨道的右侧最高点由静止释放，在它们第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A．小球a下滑的时间比小球b下滑的时间长
B．小球a、b的机械能均不守恒
C．小球a到M点的速度小于小球b到N点的速度
D．小球a对M点的压力大于小球b对N点的压力
12.(2024·承德高二检测)如图所示，质量m＝1.0×10－4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q＝2.0×10－4 C，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E＝5 V/m，垂直纸面向外的匀强磁场B＝2 T，小球从静止开始运动。求：(取g＝10 m/s2)
(1)小球具有最大加速度的值为多少？
(2)小球的最大速度为多少？
13．(选自沪科版教材课后练习)如图所示，一个质量m＝0.1 g、所带电荷量q＝5×10－4 C的小滑块，放置在倾角α＝30°的光滑斜面(绝缘且足够长)上，斜面置于B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。小滑块由静止开始沿斜面下滑，它滑至某一位置时会离开斜面。问：(g取10 m/s2)
(1)小滑块带何种电荷？
(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大？
(3)该斜面的长度至少要多长？
课时跟踪检测(三)
1．选D 题图A、B中电荷运动方向与磁场方向平行，则电荷均不受洛伦兹力F，A、B错误；根据左手定则可知，题图C中电荷所受洛伦兹力F方向向上，题图D中电荷所受洛伦兹力F方向向右，故C错误，D正确。
2．选B 由左手定则可知，F⊥B，F⊥v，B与v可以不垂直，故B正确，A、C、D错误。
3．选A 由左手定则可知，洛伦兹力方向一定与带电粒子的速度方向垂直，故D错误；因为洛伦兹力始终与速度方向垂直，所以不做功；因为洛伦兹力对带电粒子不做功，所以不改变带电粒子的动能，故A正确，B错误；根据洛伦兹力公式F＝qvB可知，洛伦兹力的大小与速度有关，故C错误。
4．选BC 由安培定则可知，导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则可知，运动电子所受洛伦兹力方向向右，因此电子将向右偏转，A错误，B正确。洛伦兹力不做功，电子的速率不变，根据F洛＝qvB，电子越向右运动，磁感应强度B越小，则F洛越小，D错误，C正确。
5．选A 油滴水平向右做匀速直线运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，由mg＝qv0B，得其电荷量q＝eq \f(mg,v0B)，A正确，C、D错误；油滴的比荷eq \f(q,m)＝eq \f(g,v0B)，B错误。
6．选C 由安培定则可知，通电直导线在示波器位置产生的磁场垂直纸面向外，根据左手定则可知，电子束将向上偏转；由于洛伦兹力对电子不做功，故电子的速率保持不变，故C正确，A、B、D错误。
7．选BD 由于洛伦兹力不做功，因此小球两次通过最低点时速度大小相等、方向相反，动能相等，洛伦兹力方向相反，A错误，D正确；向心加速度a＝eq \f(v2,r)，故小球做圆周运动的向心加速度相同，B正确；由于两次洛伦兹力方向相反，所以细线的拉力大小不相等，C错误。
8．选B 由题意知，要想得到以M为中心的亮线PQ，则电子束既要向上偏转，又要向下偏转，所以磁场的磁感应强度B随时间t变化时，应有方向改变，C、D错误；题图A中磁感应强度大小一定，则电子束受到的洛伦兹力大小相同，偏转量也相同，向同一方向偏转的电子都打到同一点，不能得到连续的亮线，A错误；在题图B中磁感应强度随时间t变化的规律下，可得到亮线PQ，B正确。
9.选C 由安培定则可以判断出两个线圈的左端都是N极，磁感线分布如图所示，再由左手定则判断出电子束应向下偏转，C正确。
10．选AD 带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环与细杆之间没有弹力作用，则也没有摩擦力，圆环将做匀速直线运动，A正确；当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速直线运动，D正确；如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，且摩擦力随着速度的减小越来越大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，故B、C错误。
11．选D 由于小球a在磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，整个过程中小球a的机械能守恒；而小球b在电场中运动，受到的静电力做负功，到达最低点时的速度较小，所以小球b下滑的时间较长，故A、B、C错误。小球a在磁场中运动，在最低点对小球a受力分析可知，FM－mg－BqvM＝meq \f(vM2,r)，解得FM＝meq \f(vM2,r)＋mg＋BqvM；小球b在电场中运动，在最低点受力分析可知，FN－mg＝meq \f(vN2,r)，解得FN＝meq \f(vN2,r)＋mg，因为vM>vN，所以FM>FN，结合牛顿第三定律可知，小球a对M点的压力大于小球b对N点的压力，D正确。
12．解析：(1)小球受向右的静电力，从而由静止开始运动，开始受到洛伦兹力，使得与水平面间的压力增大，导致滑动摩擦力增大，小球做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大后，做匀速直线运动。因此刚开始运动时，加速度最大，最大值为a＝eq \f(qE－μmg,m)＝eq \f(2×10－4×5－0.2×1×10－4×10,1×10－4) m/s2＝8 m/s2。
(2)当静电力等于滑动摩擦力时，速度最大，根据平衡条件，则有mg＋qvmB＝FN，qE＝Ff＝μFN
解得vm＝eq \f(\f(qE,μ)－mg,qB)＝eq \f(\f(5×2×10－4,0.2)－1×10－4×10,2×10－4×2) m/s＝10 m/s。
答案：(1)8 m/s2 (2)10 m/s
13．解析：(1)根据左手定则判断，小滑块带负电荷。
(2)根据题意，小滑块离开斜面的瞬间
qvB＝mgcs α
解得v＝eq \f(mgcs α,qB)＝eq \f(0.1×10－3×10×\f(\r(3),2),5×10－4×0.5) m/s＝2eq \r(3) m/s。
(3)根据牛顿第二定律有mgsin α＝ma
再根据v2＝2ax，解得x＝1.2 m。
答案：(1)负电荷 (2)2eq \r(3) m/s (3)1.2 m