2018版高中物理 第3章 打開電磁學的大門 學業(yè)分層測評9 磁場中的運動電荷 魯科版選修1 -1.doc

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學業(yè)分層測評(九) 磁場中的運動電荷 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．關于帶電粒子所受洛倫茲力F和磁感應強度B及粒子速度v三者之間的關系，下列說法中正確的是(　　) 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、v，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 【解析】　據(jù)左手定則可知F垂直于B、v形成的平面，即F既垂直于B，又垂直于v，但v與B的方向不一定垂直． 【答案】　B 2．一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸線方向射入(若不計重力影響)，粒子將在管中(　　) 【導學號：18152067】 A．做圓周運動 B．沿軸線來回運動 C．做勻加速直線運動 D．做勻速直線運動 【解析】　由安培定則可知，長螺線管中軸線上的磁場方向與中軸線平行，故粒子沿中軸線方向射入，則粒子不受洛倫茲力作用，故粒子將在管中做勻速直線運動，D項正確． 【答案】　D 3．有關洛倫茲力和安培力的描述，正確的是(　　) A．通電直導線處于勻強磁場中一定受到安培力的作用 B．安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) C．帶電粒子在勻強磁場中運動受到的洛倫茲力做正功 D．通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行 【解析】　通電直導線與磁場平行時，不受安培力，選項A錯誤．安培力方向與磁場垂直，選項D錯誤．洛倫茲力對帶電粒子不做功，選項C錯誤．安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，選項B正確． 【答案】　B 4．如圖324所示，帶正電的不計重力的粒子，沿水平向右的方向垂直進入磁場，關于其運動情況，下列說法中正確的是(　　) 圖324 A．如圖中軌跡1所示 B．如圖中軌跡2所示 C．如圖中軌跡3所示 D．垂直紙面向里運動 【解析】　由左手定則可知，選項A正確． 【答案】　A 5．如圖325所示，a、b是位于真空中的平行金屬板，a板帶正電，b板帶負電，板間場強為E.兩板間的空間中加勻強磁場，方向垂直紙面向里，磁感應強度為B，一束電子以大小為v0的速度沿圖中虛線方向射入，虛線平行于a、b板，要想電子沿虛線運動，則v0、E、B之間的關系應滿足(　　) 【導學號：18152068】 圖325 A．v0＝E/B　 B．v0＝B/E C．v0＝E/Be D．v0＝Be/E 【解析】　要想使電子沿虛線運動，要求電子受到的電場力等于磁場力，即Eq＝Bqv0，v0＝E/B. 【答案】　A 6．在學校操場的上空中停著一個熱氣球，從它底部脫落一個塑料小部件，下落過程中由于和空氣的摩擦而帶負電，如果沒有風，那么它的著地點會落在氣球正下方地面位置的(　　) A．偏東 B．偏西 C．偏南 D．偏北 【解析】　地磁場在水平方向上的分量方向是水平向北，小部件帶負電，根據(jù)左手定則可得氣球受到向西的洛倫茲力，故向西偏轉(zhuǎn)，B正確． 【答案】　B 7．宇宙射線中存在高能帶電粒子，假如大氣層被破壞，這些粒子就會到達地球，從而給地球上的生命帶來危害，根據(jù)地磁場的分布特點，判斷下列說法中正確的是(　　) A．地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強，赤道附近最弱 B．地磁場對直射地球的宇宙射線的阻擋作用在赤道附近最強，兩極最弱 C．地磁場對宇宙射線的阻擋作用在地球周圍各處相同 D．地磁場對宇宙射線無阻擋作用 【解析】　當帶電粒子的運動方向與磁感線的方向在一條直線上時，磁場對它沒有作用力，當帶電粒子的運動方向與磁感線的方向垂直時，磁場對它的作用力最大，根據(jù)地磁場的方向和宇宙射線的入射方向不難判定，選項B正確． 【答案】　B 8．在勻強磁場B中一帶電粒子做勻速圓周運動半周后又順利進入另一磁感應強度是2B的勻強磁場中，B的方向如圖326所示，下列說法正確的是(　　) 【導學號：18152069】 圖326 A．粒子速率加倍，周期減半 B．粒子的半徑加倍，周期加倍 C．粒子的半徑減半，周期減半 D．粒子在磁感應強度為2B的勻強磁場中仍沿逆時針方向運動 【解析】　因洛倫茲力對帶電粒子不做功，所以帶電粒子進入另一磁場時速率不變，又因帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m，得r＝，且T＝＝由此兩式可判斷C正確，A、B錯誤．根據(jù)左手定則可判斷D錯誤． 【答案】　C [能力提升] 9．(多選)在只受洛倫茲力的條件下，關于帶電粒子在勻強磁場中運動，下列說法正確的有(　　) A．只要粒子的速度大小相同，帶電量相同，粒子所受洛倫茲力大小就相同 B．洛倫茲力只改變帶電粒子的運動方向 C．洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功 D．洛倫茲力始終與速度垂直，所以粒子在運動過程中的動能、速度保持不變 【解析】　帶電粒子在勻強磁場中所受的洛倫茲力的大小不但與速度的大小有關，而且與速度的方向有關，當帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直時，粒子所受的洛倫茲力最大；當粒子的速度方向與磁場方向平行時，帶電粒子不受洛倫茲力的作用．速度大小相同的粒子，沿不同方向進入磁場時所受的洛倫茲力的大小不同，所以選項A不正確．由于洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，所以洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，動能保持不變，洛倫茲力不做功；但在洛倫茲力的作用下，粒子的運動方向要發(fā)生變化，速度就要發(fā)生變化，所以本題的正確選項應為B、C. 【答案】　BC 10．(多選)如圖327所示是一“濾速器”裝置的示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場，使所選電子仍能沿水平直線OO′運動，由O′射出，不計重力作用．可能達到上述題目要求的是(　　) 圖327 A．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里 B．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里 C．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外 D．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外 【解析】　當a板電勢高于b板時電子受到電場力的方向向上，電子受到洛倫茲力必須向下才能沿水平直線運動，根據(jù)左手定則判斷磁場方向向里；當a板電勢低于b板時判斷方法類似． 【答案】　AD 11．如圖328所示，某空間勻強電場豎直向下，勻強磁場垂直紙面向里，一金屬桿AB在正交的電場和磁場中從高h處自由下落，則________端先著地． 圖328 【解析】　金屬桿AB自由下落，桿中自由電子受向左的洛倫茲力而聚集于A端，B端帶上等量正電荷．A端受向上的電場力，B端受向下的電場力，因此，B端先著地． 【答案】　B 12．如圖329所示，一個質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球靜止在光滑的絕緣平面上，并處于勻強磁場中，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應強度為B.為了使小球能飄離平面，該勻強磁場在紙面移動的最小速度應為多少？方向如何？ 【導學號：18152070】 圖329 【解析】　磁場運動相當于帶電小球反向運動．只有洛倫茲力向上且qvB＝mg時v最小，則v＝.據(jù)左手定則，知球相對磁場水平向右運動，則磁場應水平向左運動． 【答案】　　水平向左