人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力优秀同步测试题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力优秀同步测试题，共9页。试卷主要包含了洛伦兹力的方向，洛伦兹力的大小，带电体在洛伦兹力作用下的运动等内容，欢迎下载使用。
1.2磁场对运动电荷的作用力 课中练一、洛伦兹力的方向【课堂引入】1. 如图所示，电子由阴极向阳极运动（向右运动）过程中向下发生了偏转，试问：（1）什么力使电子偏转？该力的方向如何？（2）电子运动轨迹附近的磁场方向如何？电子所受洛伦兹力与磁场方向、电子运动方向存在什么关系？知识深化1.洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向及磁场方向垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面。即F、B、v三个量的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但B与v不一定垂直，如图甲、乙所示。2.在用左手定则判断运动的电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向时，对于正电荷，四指指向电荷的运动方向；但对于负电荷，四指应指向电荷运动的反方向。 【例题】2. 试判断下列图中的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向，其中垂直于纸面指向纸里的是（　　）A.   B.  C.   D. 课堂练习】3. 在下列四个选项中，正确标明了带正电粒子所受洛伦兹力F方向的是（　　）A.  B.  C.  D. 二、洛伦兹力的大小【课堂引入】4. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B.设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定向移动的速率都是v.（1）导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？（2）长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？每个自由电荷所受洛伦兹力多大？
 知识深化1.洛伦兹力与安培力的关系（1）安培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力是安培力的微观本质。（2）洛伦兹力对电荷不做功，但安培力却可以对导体做功。2.洛伦兹力的大小：F＝qvBsin θ，θ为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角。（1）当θ＝90°时，v⊥B，sin θ＝1，F＝qvB，即运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力最大。（2）当v∥B时，θ＝0°，sin θ＝0，F＝0，即运动方向与磁场平行时，不受洛伦兹力。【例题】5. 如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向。课堂练习】6. 如图所示,在真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直于纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动,比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系,正确的是(　　)A. Ga最大  B. Gb最大C. Gc最大  D. Gb最小三、带电体在洛伦兹力作用下的运动【课堂引入】1.带电体在匀强磁场中速度变化时洛伦兹力的大小往往随之变化，并进一步导致弹力、摩擦力的变化，带电体将在变力作用下做变加速运动。2.利用牛顿运动定律和平衡条件分析各物理量的动态变化时要注意弹力为零的临界状态，此状态是弹力方向发生改变的转折点。 【例题】7. 质量为m、带电荷量为＋q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A，然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2.     【课堂练习】8. 如图所示，用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动，当小球两次经过O点时（　　）A. 小球的动能相同 B. 细线所受的拉力相同C. 小球所受的洛伦兹力相同 D. 小球的向心加速度大小相同【例题】9. 如图所示，一个质量为0.1g、电荷量为510-4C的小滑块（可视为质点），放在倾角为=30的足够长光滑绝缘斜面顶端，斜面置于B=0.5T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滑下，小滑块运动一段距离l后离开斜面，已知g=10m/s2，则（    ）A. 小滑块带正电B. 小滑块带负电C. l=1.2mD. 小滑块离开斜面的瞬时速率为2m/s
【课堂练习】10. 如图表示，在磁感强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α．一质量为m、带电荷为+q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为μ，且μ<tanα．现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：(1)圆环A的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？(2)圆环A能够达到的最大速度为多大？
参考答案1. 【答案】（1）洛伦兹力；向下；（2）磁场方向向里；电子所受洛伦兹力与磁场方向垂直，与电子运动方向垂直，满足左手定则2. D【解析】根据左手定则可以判断：A．选项A中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向下，故A错误；B．选项B中的带电粒子所受的洛伦兹力方向向上，故B错误；C．选项C中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直纸面指向纸外，故C错误；D．选项D中的带电粒子所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸里，D正确。故选D。3. D【解析】A．根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该垂直纸面向里，故A错误；B．根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该是垂直纸面向外，故B错误；C．根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该竖直向下，故C错误；D．根据左手定则可知，图中洛伦兹力方向应该竖直向上，故D正确。故选D。4. 【答案】（1）nqvS；nqvSLB；（2）nSL；qvB5. 【答案】（1）qvB　垂直于v指向左上方；（2）　垂直纸面向里；（3）qvB　垂直纸面向里；（4）qvB　垂直于v指向左上方【解析】 (1)因v⊥B，所以方向垂直于v指向左上方。(2)v与B的夹角为30°，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量则方向垂直纸面向里。(3)因v⊥B，所以由左手定则判断出洛伦兹力的方向垂直纸面向里。(4)因v⊥B，所以方向垂直于v指向左上方。6. CD【解析】a球受力平衡，有Ga=qE   ①重力和电场力等值、反向、共线，故电场力向上，由于电场强度向下，故球带负电；
b球受力平衡，有Gb+qvB=qE    ②c球受力平衡，有Gc=qvB+qE   ③解得Gc＞Ga＞Gb故选CD.7. 【答案】3mg－qB　3mg＋qB【解析】由于洛伦兹力对小球不做功，根据动能定理可知：解得：
第一次到过最低点时，根据左手定则可知，洛伦兹力向上，则根据牛顿第二定律有：
解得：　
第二次到达最低点时，洛伦兹力向下，则有：
解得：．8. AD【解析】A．带电绝缘小球受到的洛伦兹力与小球的速度方向时刻垂直，则洛伦兹力对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故当小球两次经过O点时速度大小相等，动能相同，故A正确；BC．小球分别从A点和B点向最低点O运动，两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知小球两次经过O点时洛伦兹力方向相反，则细线所受的拉力不同，故BC错误；D．由可知小球的向心加速度大小相同，故D正确。故选AD。9. AC【解析】AB、由题意知，小滑块运动一段距离l后离开斜面，则小滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向上，根据左手定则可知小滑块带正电，故A正确，B错误．CD、由题意知，当滑块离开斜面时，有：Bqv=mgcos，解得v==2m/s；滑块在离开斜面之前一直做匀加速直线运动，其加速度a=gsin=5m/s2，由v2=2al，解得l==1.2m，故C正确，D错误．10. 【答案】(1) gsinα     (2)【解析】 (1)由于μ＜tanα，所以环将由静止开始沿棒下滑．环A沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg、洛仑兹力qv1B、杆的弹力N1和摩擦力f1=μN1．根据牛顿第二定律，对沿棒的方向有mgsinα-f1=ma垂直棒的方向有N1+qv1B=mgcosα所以当f1=0，即N1=0时，a有最大值am，且am=gsinα此时qv1B=mgcosα解得(2)设当环A的速度达到最大值vm时，环受杆的弹力为N2，方向垂直于杆向下，摩擦力为f2=μN2．此时应有a=0，即mgsinα=f2N2+mgcosα=qvmB解得