3.5-运动电荷在磁场中受到的力-习题课

同煤二中高二物理导学案编号：42编写人：马婷婷班级：姓名：体胖还须勤锻炼，人丑就要多读书～13.5运动电荷在磁场中受到的力习题课1．如下图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)()2．一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿如图8所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中()图8A．做匀速圆周运动B．沿轴线来回振动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动3．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是()A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电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．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变图94．如图9所示，一带负电荷的滑块从粗糙的绝缘斜面的顶端，由静止状态开始滑至底端时速度为v.若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率与v相比()A．不变B．变大C．变小D．不能确定变式训练：.如右图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D．B很大时，滑块可能静止于斜面上5．从东向西运动的电子，由于受到地球磁场的作用，将会偏向()A．南方B．北方C．上方D．下方6．如图10所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平向外，有一正离子(不计重力)恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，这种装置称为速度选择器，则()图10A．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7、带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如右图所示，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2mg/v0BB．油滴必带负电荷，比荷q/m＝g/v0BC．油滴必带正电荷，电荷量为mg/v0BD．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝mg/v0B8、如图11所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处在图示匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的初速度，则环在杆上的运动情况可能是()同煤二中高二物理导学案编号：42编写人：马婷婷班级：姓名：体胖还须勤锻炼，人丑就要多读书～2图11A．始终做匀速运动B．先减速运动，最后静止于杆上C．先加速运动后匀速运动D．先减速后匀速运动9、如图12所示，磁流体发电机的极板相距d＝0.2m，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，B＝1.0T．外电路中负载电阻R用导线与极板相连，R＝4Ω.电离气体以速率v＝1100m/s沿极板射入，极板间电离气体等效内阻r＝1Ω，试求此发电机的输出功率为多大？图1210．如右图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图．K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速度大小不一．当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S.设产生匀强电场的平行板间的电压为300V，间距为5cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06T，问：(1)磁场的方向应该垂直纸面向里还是垂直纸面向外？(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?11．在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上．有一质量为m、带电荷量为＋q的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如下图所示，若迅速把电场方向反转为竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？12．如下图所示，质量为m＝1kg，电荷量为q＝5×10－2C的带正电的小滑块，从半径为R＝0.4m的光滑绝缘14圆孤轨道上由静止自A端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E＝100V/m，水平向右；B＝1T，方向垂直纸面向里．求：(1)滑块到达C点时的速度；(2)在C点时滑块对轨道的压力．(g＝10m/s2)同煤二中高二物理导学案编号：42编写人：马婷婷班级：姓名：体胖还须勤锻炼，人丑就要多读书～3参考答案课后巩固提升1．C[由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中受洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．]2．D[通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应做匀速直线运动．]3．D[带电粒子沿电场线方向射入，若为正电荷，静电力对带电粒子做正功，粒子动能增加，若为负电荷，静电力对带电粒子做负功，粒子动能减小，A错误；带电粒子垂直电场线方向射入，粒子做类平抛运动，静电力一定做正功，粒子动能增加，B错误；由于洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，故洛伦兹力永远不做功，C项错误，D项正确．]4．C[以下滑的滑块为研究对象，受力分析如图所示．下滑过程中，F＝qvB增大，FN增大，故Ff＝μFN增大．由动能定理得滑至底端时速率变小，故C正确．]变式训练：解析：据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对．随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错．B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错．由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上．5．C[由左手定则判断，电子将会偏向上方．]6．C[正离子在复合场中受向上的电场力和向下的洛伦兹力，二力平衡，正离子做匀速直线运动．若电子从右向左水平飞入，电场力和洛伦兹力均向下，会向下偏转，选项C正确．]7、答案：C8．ABD[对带负电的滑环受力分析知，滑环受重力、弹力、洛伦兹力、摩擦力四个力的作用，当初速度较小时，洛伦兹力也小，方向向上，小于重力的情况下，弹力是向上的，摩擦力与运动方向相反，做减速运动，直到停止；若开始时的初速度恰好让洛伦兹力等于重力，则无摩擦力，滑环受力平衡，做匀速运动；若开始时的初速度很大，洛伦兹力也大，大于重力，弹力方向向下，有摩擦力，还是做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，弹力减小，摩擦力也减小，做加速度减小的减速运动，直到加速度等于零，做匀速运动．]9．7744W解析当发电机正常工作时，粒子所受洛伦兹力等于电场力，有qE＝qvB结合E＝Ud可得U＝BdvU即电源电动势，由闭合电路欧姆定律可得电源输出功率为P＝UR＋r2·R，代入数据得P＝7744W10、解析：(1)由题图可知，平行板产生的电场强度E方向向下．带负电的电子受到的电场力FE＝eE，方向向上．若没有磁场，电子束将向上偏转，为了使电子能够穿过小孔S，所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的，根据左手定则分析得出，B的方向垂直于纸面向里．(2)能够通过小孔的电子，其速率满足下式：evB＝eE，解得：v＝EB.又因为E＝Ud，所以v＝UBd＝3000.06×0.05m/s＝1×105m/s.即只有速率为1×105m/s的电子可以通过小孔S.答案：(1)磁场方向垂直纸面向里(2)1×105m/s11、解析：电场反转前：mg＝qE①电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动，到对斜面压力减为零时开始离开斜面，此时有qvB＝(mg＋qE)cosθ②小球在斜面上滑行距离为：x＝12vt＝12at2③a＝2gsinθ④联立①②③④得x＝m2gcos2θq2B2sinθ，所用时间为t＝mcotθqB.答案：m2gcos2θq2B2sinθmcotθqB12、解析：以滑块为研究对象，自轨道上A点滑到C点的过程中，受重力mg，方向竖直向下；电场力qE，水平向右；洛伦兹力F洛＝qvB，方向始终垂直于速度方向．(1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgR－qER＝12mvC2得vC＝2mg－qERm＝2m/s.同煤二中高二物理导学案编号：42编写人：马婷婷班级：姓名：体胖还须勤锻炼，人丑就要多读书～4(2)在C点，受到四个力作用，如右图所示，由牛顿第二定律与圆周运动知识得FN－mg－qvCB＝mvC2R得：FN＝mg＋qvCB＋mvC2R＝20.1N答案：(1)2m/s(2)20.1N