高中物理2 磁场对运动电荷的作用力作业课件ppt

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第一章　2一、选择题(本题共8小题，每题6分，共48分)1．(2021·浙江省绍兴市高级中学高一下学期检测)下列关于运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是 (　A　)解析：根据左手定则判断得出正电荷所受的洛伦兹力方向向上，故A正确，B错误；根据左手定则判断可知，负电荷受到的洛伦兹力方向向上，故C、D错误。2．(2021·北京牛栏山一中高二检测)如图所示，一混合正离子束(不计重力)通过正交电场磁场区域，如果这束正离子流在区域中不偏转，则说明这些正离子具有相同的(　C　)A．电荷 B．质量C．速度 D．比荷解析：正离子通过电场磁场时，受到向下的电场力和向上的洛伦兹力作用，当Eq＝qvB，即v＝时离子沿直线通过正交的电场磁场区域，故选C。3. (2020·宁夏银川一中高二上学期期末)如图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是(　B　)A．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱B．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱C．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同D．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线无阻挡作用解析：高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转。粒子在不同的磁场中，所受到的洛伦兹力大小不一，而地磁场在南、北两极的磁场几乎与地面垂直，在赤道附近磁场的方向几乎与地面平行，结合洛伦兹力的特点可知，地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强；故B正确，A、C、D错误。4．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(　C　)A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动解析：不管通有什么方向的电流，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，所以应一直保持原运动状态不变。5．(2020·江西省西亭高级中学高二上学期期末)如图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将(　A　)A．向上偏转 B．向下偏转C．向纸外偏转 D．向纸里偏转解析：由安培定则可知，示波管下方环形电流在环形区域内产生的磁场方向垂直纸面向里，在环形导线外侧产生的磁场方向垂直纸面向外；电子束由左向右运动，由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力竖直向上，则电子束向上偏转，选项A正确，B、C、D错误。6. (2020·江西省九江第一中学高二上学期期末)如图，三个完全相同的带正电的小球，从同一高度开始自由落下，其中a直接落地，b下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，c下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为va、vb、vc，则(　D　)A．va＝vb＝vc　　　 B．vb>va>vcC．va<vb＝vc D．va＝vc<vb解析：根据题意可知，a球做自由落体运动，下落过程中只有重力做功；由于b在下落的过程中电场力对小球做正功，故根据动能定理知b球的落地速度大于a球的落地速度；c球在下落过程中经过磁场，c受到洛伦兹力作用，因洛伦兹力始终与速度垂直且对小球始终不做功，c球下落过程中只有重力对小球做功，根据动能定理知c球下落的末动能与a球的末动能相等，即速度大小相等，由此分析知，A、B、C错误，D正确。7．(2021·江苏省海头高中、海州高中高二期中联考)如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器最大电阻为R，开关K闭合。两平行金属极板a、b间有匀强磁场，一带负电的粒子(不计重力)以速度v水平匀速穿过两极板。下列说法正确的是(　C　)A．若将滑片P向上滑动，粒子将向a板偏转B．若将a极板向上移动，粒子将向a板偏转C．若增大带电粒子的速度，粒子将向b板偏转D．若增大带电粒子带电量，粒子将向b板偏转解析：因电容器与电阻并联，将滑片P向上滑动，电阻两端的电压减小，故两板间的电场强度要减小，故所受电场力减小，则粒子将向b板偏转运动，故A错误；保持开关闭合，将a极板向上移动一点，板间距离增大，电压不变，由E＝可知，板间场强减小，带电粒子受电场力变小，则粒子将向b板偏转，故B错误；若增大带电粒子的速度，所受洛仑兹力增大，而所受电场力不变，故粒子将向b板偏转，故C正确；若增大带电粒子带电量，所受电场力增大，而所受洛仑兹力也增大，但两者仍相等，故粒子将不会偏转，故D错误；故选C。8．(2021·四川省绵阳南山中学高二月考)如图，光滑半圆形轨道与光滑曲面轨道在B处平滑连接，前者置于水平向外的匀强磁场中，有一带正电小球从A静止释放，且能沿轨道前进，并恰能通过半圆轨道最高点C。现若撤去磁场，使球从静止释放仍能恰好通过半圆形轨道最高点，则释放高度H′与原释放高度H的关系是(　C　)A．H′＝H B．H′＜HC．H′＞H D．无法确定解析：有磁场时，恰好通过最高点，有：mg－qvB＝m，无磁场时，恰好通过最高点，有：mg＝m，由两式可知，v2＞v1。根据动能定理，由于洛伦兹力和支持力不做功，都是只有重力做功，mg(h－2R)＝mv2可知，H′＞H。故C正确，A、B、D错误。二、非选择题9．(12分)(2020·北京市朝阳区高二上学期期末)磁流体发电是一种新型发电方式，图甲和图乙是其工作原理示意图。图甲中的A、B是电阻可忽略的导体电极，两个电极间的间距为d，这两个电极与负载电阻相连。假设等离子体(高温下电离的气体，含有大量的正负带电粒子)垂直于磁场进入两极板间的速度均为v0。整个发电装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向如图乙所示。(1)开关断开时，请推导该磁流体发电机的电动势E的大小；(2)开关闭合后，a．如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I，求磁流体发电机的等效内阻r；b．我们知道，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，请你分析磁流体发电机的非静电力是由哪个力充当的，其工作过程如何。答案：(1)E＝Bdv0　(2)a.r＝；b.洛伦兹力，使正电荷向A板汇聚，负电荷向B板汇聚。解析：(1)等离子体射入两板之间时，正离子受向上的洛伦兹力而偏向A极板，同时负离子偏向B极板，随着离子的不断积聚，在两板之间形成了从A到B向下的附加电场，当粒子受的电场力与洛伦兹力相等时，粒子不再偏转，此时两板的电势差即为发电机的电动势，满足q＝qv0B，解得E＝Bdv0(2)开关闭合后a．如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I，则磁流体发电机的等效内阻：r＝＝b．由(1)的分析可知，洛伦兹力使正电荷向A板汇聚，负电荷向B板汇聚。一、选择题(本题共3小题，每题6分，共18分)1. (2020·江苏省淮安市高二上学期期末)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(　D　)A．a球下滑的时间比b球下滑时间长B．a、b两球的机械能均不守恒C．a球到m点的速度小于b球到n点的速度D．a球对m点的压力大于b球对n点的压力解析：由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小较小，所以在电场中运动的时间也长，故A、B、C错误；小球在磁场中运动，在最低点进行受力分析可知：Fm－mg－Bqvm＝m，解得：Fm＝m＋mg＋Bqvm              ①小球在电场中运动，在最低点受力分析可知：Fn－mg＝m；解得：Fn＝m＋mg ②因为vm＞vn，所以Fm＞Fn，故D正确。2．(多选)(2020·陕西省西安中学高二上学期期末)如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电的小球(电荷量为＋q，质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是(　CD　)解析：在A图中刚进入复合场时，带电小球受到方向向左的电场力、向右的洛伦兹力、竖直向下的重力，在重力的作用下，小球的速度要变大，洛伦兹力也会变大，所以水平方向受力不可能总是平衡，A选项错误；B图中小球要受到向下的重力、向上的电场力、向外的洛伦兹力，小球要向外偏转，不可能沿直线通过复合场，B选项错误；C图中小球受到向下的重力、向右的洛伦兹力、沿电场方向的电场力，若三力的合力恰好为零，则小球将沿直线匀速通过复合场，C正确；D图中小球只受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力，可以沿直线通过复合场，D正确。3．(多选)如图甲所示为一个质量为m、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，圆环运动的速度图像正确的是(　AD　)解析：当qvB＝mg时，FN＝0，故f＝0，圆环做匀速直线运动，故A正确；当qvB<mg时，细杆对圆环的支持力FN方向竖直向上，FN＝mg－qvB，故f>0，物体做减速运动，随速度v的减小FN逐渐增大，滑动摩擦力f逐渐增大，故物体的加速度逐渐增大，即物体做加速度逐渐增大的变减速运动，故B、C错误；当qvB>mg时，细杆对圆环的支持力FN方向竖直向下，FN＝qvB－mg，故f>0，物体做减速运动，随速度v的减小FN逐渐减小，滑动摩擦力f逐渐减小，故物体的加速度a＝逐渐减小，即物体做加速度逐渐减小的变减速运动，当qvB＝mg时，FN＝0，f＝0，圆环做匀速直线运动，故D正确。二、非选择题4．(10分)如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q>0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L，忽略重力的影响。(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。答案：(1)　(2)x＝解析：(1)能从速度选择器射出的离子满足qE0＝qv0B0 ①得v0＝  ②(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动，则x＝v0t  ③L＝at2  ④由牛顿第二定律得qE＝ma  ⑤由②③④⑤解得x＝。5．(12分)质量为m，带电量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷。(2)磁感应强度的大小。答案：(1)正电，　(2)解析：(1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，qE＝mg，则电场强度E＝。(2)由于合力为零，则qvB＝mg，所以B＝。