高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力课后作业题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力课后作业题，共5页。试卷主要包含了[多选]下列说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。
1．[多选]下列说法中正确的是( )
A．运动电荷不受洛伦兹力的地方一定没有磁场
B．运动电荷受到的洛伦兹力方向既与其运动方向垂直，又与磁感线方向垂直
C．带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力大小一定不变
D．洛伦兹力对运动电荷不做功
解析：选BD 运动电荷的速度方向跟磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，故A错误；由左手定则可知洛伦兹力垂直于速度方向与磁场方向所决定的平面，故B正确；带电荷量为q的电荷，在磁场中受到的洛伦兹力为F＝qvBsin θ，运动速度不变，若B的大小或θ发生变化，则电荷所受洛伦兹力大小发生变化，故C错误；洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，对运动电荷不做功，故D正确。
2．关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是( )
A．放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用
B．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用
C．因为安培力垂直于通电导线，故安培力对通电导线一定不做功
D．因为洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功
解析：选D 当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力作用，故A错误；当带电粒子运动方向与磁场方向在同一直线上时，带电粒子不受洛伦兹力，故B错误；安培力垂直通电导线，导线的运动方向可以与安培力方向平行，故安培力可以做正功或负功，故C错误；因为洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，故洛伦兹力对运动电荷一定不做功，故D正确。
3.
如图，没有磁场时，显像管内电子束打在荧光屏正中的O点，加磁场后电子束打在荧光屏O点上方的P点，则所加磁场的方向可能是( )
A．垂直于纸面向内 B．垂直于纸面向外
C．平行于纸面向上 D．平行于纸面向下
解析：选B 电子进入磁场后向上偏转，所受的洛伦兹力向上，根据左手定则可以得知，磁场的方向垂直纸面向外，选项B正确。
4.
图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是 ( )
A．向上 B．向下
C．向左 D．向右
解析：选B
由右手螺旋定则可以判断出a、b、c、d四根长直导线在正方形中心O处产生的磁感应强度如图所示：四个磁感应强度按矢量的平行四边形定则合成，可得合磁场为水平向左。利用左手定则判断洛伦兹力的方向，可得洛伦兹力方向竖直向下，故B项正确。
5.
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的初始运动方向如图所示，则( )
A．电子将向右偏转，速率不变
B．电子将向左偏转，速率改变
C．电子将向左偏转，速率不变
D．电子将向右偏转，速率改变
解析：选A 由右手螺旋定则判断通电直导线产生的磁场在电子一侧的方向向里，再由左手定则判断电子在该磁场中受洛伦兹力方向向右，故电子向右偏转，洛伦兹力不做功，即电子速率不变，选项A正确。
6.
在长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图所示电流的方向周期性改变)，并沿着其中心轴线OO′的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间运动的情况是( )
A．匀速直线运动 B．来回往复运动
C．变速直线运动 D．曲线运动
解析：选A 通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行，故电子进入螺线管后不受洛伦兹力，应做匀速直线运动。
7.
如图所示，一带负电的小球用绝缘细线悬挂起来，在匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里。小球在A、B间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F1，小球加速度大小为a1，由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，小球加速度大小为a2，则( )
A．F1＜F2，a1＝a2 B．F1＞F2，a1＝a2
C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2
解析：选A 设小球所带电荷量为q，摆线长为r，磁感应强度大小为B，在最低点时的速率为v，在摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点时小球速度大小相等，则由A摆到最低点时有F1＋Bqv－mg＝meq \f(v2,r)，由B摆到最低点时有F2－Bqv－mg＝meq \f(v2,r)，解得F1＜F2，根据牛顿第二定律得ma＝meq \f(v2,r)，所以两次通过C点时的加速度大小相同，即a1＝a2，故选项A正确。
8.
质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是 ( )
A．小物块一定带正电荷
B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D．小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为eq \f(mg,Bq)
解析：选B 带电物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，知洛伦兹力的方向垂直于斜面向上，根据左手定则知，物块带负电，故A错误；物块在运动的过程中受重力、斜面的支持力、洛伦兹力，合外力沿斜面向下，大小为mgsin θ，根据牛顿第二定律知a＝gsin θ，物块在离开斜面前做匀加速直线运动，故B正确，C错误；当压力为零时，在垂直于斜面方向上的合力为零，有mgcs θ＝qvB，解得v＝eq \f(mgcs θ,Bq)，故D错误。
9.
如图所示，质量为m的带正电小球能沿着绝缘墙面竖直下滑，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。若小球带电荷量为q，球与墙面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则小球下滑的最大速度和最大加速度分别是多少？
解析：当小球刚开始下滑时有最大加速度，即a＝g，当小球的加速度为零时有最大速度，即mg＝μF洛，F洛＝qvB，解得v＝eq \f(mg,μqB)。
答案：eq \f(mg,μqB) g
B级—选考提能
10.
如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度B＝keq \f(I,r)，式中k是常数、I是导线中电
流大小、r为某点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0 从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是( )
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球做变加速直线运动
C．小球对桌面的压力先减小后增大
D．小球对桌面的压力一直在增大
解析：选D 根据右手螺旋定则可知MO处的磁场方向垂直于MN向里，ON处的磁场方向垂直于MN向外，磁场大小先减小，过O点后反向增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力开始方向向上且减小，过O点后方向向下且增大。由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故A、B、C错误，D正确。
11.
[多选]如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一带正电荷的离子恰能以速度v沿直线从左向右水平飞越此区域。则( )
A．若电子以速度v从右向左飞入，电子也沿直线运动
B．若电子以速度v从右向左飞入，电子将向上偏转
C．若电子以速度v从右向左飞入，电子将向下偏转
D．若电子以速度v从左向右飞入，电子也沿直线运动
解析：选BD 若电子从右向左飞入，电场力向上，洛伦兹力也向上，所以向上偏，B正确，A、C错误。若电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下，由题意，对正电荷有qE＝Bqv，对电子有eE＝evB，所以电子从左向右飞入该区域，做匀速直线运动，D正确。
12.
如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长为L的悬线，拉一质量为m、带电荷量为＋q的小球，将小球与悬线拉至右侧与磁感线垂直的水平位置由静止释放，试求小球通过最低位置时悬线上的拉力。
解析：由左手定则判断，小球通过最低位置时，洛伦兹力方向向下，
根据牛顿第二定律：F－Bqv－mg＝meq \f(v2,L)
根据动能定理：mgL＝eq \f(1,2)mv2，
联立得：F＝3mg＋Bqeq \r(2gL)。
答案：3mg＋Bqeq \r(2gL)