年高中物理 電子題庫(kù) 第三章第五節(jié)時(shí)知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-1

eq\a\vs4\al(1.)帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是()A．洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功B．洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能C．洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān)D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向解析：選B.洛倫茲力的方向總跟速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功，不會(huì)改變粒子的動(dòng)能，因此B正確．eq\a\vs4\al(2.)(2012·石家莊一中高二期末)在赤道平面上無(wú)風(fēng)的時(shí)候，雨滴是豎直下落的．若雨滴帶負(fù)電，則它的下落方向?qū)⑵?)A．東方 B．西方C．南方 D．北方解析：選B.在赤道處地磁場(chǎng)水平由南向北，帶負(fù)電的雨滴豎直向下運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，雨滴受向西的洛倫茲力作用，故B項(xiàng)正確．圖3－5－9eq\a\vs4\al(3.)陰極射線管中粒子流向由左向右，其上方放置一根通有如圖3－5－9所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則陰極射線將()A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙里偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn)解析：選B.由安培定則，電流在其下方所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，由左手定則，電子流所受洛倫茲力向下，故向下偏轉(zhuǎn)，故選B.eq\a\vs4\al(4.)在圖3－5－10所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)，電子可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)的是()圖3－5－10解析：選BC.電子必受與電場(chǎng)反向的電場(chǎng)力，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)平行時(shí)不受洛倫茲力，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)必受與磁場(chǎng)垂直的洛倫茲力．電子做直線運(yùn)動(dòng)合力可能為零，若不為零則必與速度共線．由此可判知，B、C正確．eq\a\vs4\al(5.)如圖3－5－11所示，運(yùn)動(dòng)電荷電荷量為q＝2×10－8C，電性已在圖中標(biāo)明，運(yùn)動(dòng)速度v＝4×105m/s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，分別求出三個(gè)電荷受到的洛倫茲力的大小．圖3－5－11解析：對(duì)于A、B.電性不同，速度方向也不同，但速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，所以可以用F＝qvB求出F＝2×10－8×4×105×0.5N＝4×10－3N.對(duì)C，v沿垂直于B方向的分量為v′＝vcos30°，所受洛倫茲力大小則為F＝qv′B＝2×10－8×4×105×cos30°×0.5N＝3.5×10－3N.答案：4×10－3N4×10－3N3.5×10－3N一、單項(xiàng)選擇題eq\a\vs4\al(1.)關(guān)于帶電粒子所受洛倫茲力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子速度v三者方向之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．F、B、v三者必定相互垂直B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC．B必定垂直于F，但F不一定垂直于vD．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B解析：選B.根據(jù)左手定則可知，F(xiàn)一定垂直于B、v，但B與v不一定垂直，選項(xiàng)B正確．圖3－5－12eq\a\vs4\al(2.)如圖3－5－12所示，一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若要使該粒子所受的合外力為零(重力不計(jì))，所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向?yàn)?)A．沿＋y方向B．沿－y方向C．沿－x方向D．因不知粒子的正負(fù)、無(wú)法確定解析：選B.若粒子帶正電，由左手定則可知洛倫茲力方向沿y軸的正方向，要使該粒子所受的合外力為零(重力不計(jì))，電場(chǎng)力與洛倫茲力一定等大、反向，則電場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸的負(fù)方向；若粒子帶負(fù)電，同理可知電場(chǎng)方向仍沿y軸的負(fù)方向．故選項(xiàng)B正確．圖3－5－13eq\a\vs4\al(3.)(2012·成都四中高二檢測(cè))如圖3－5－13所示，某空間勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，一金屬棒AB從高h(yuǎn)處自由下落，則()A．A端先著地B．B端先著地C．兩端同時(shí)著地D．以上說(shuō)法均不正確解析：選B.AB棒中自由電子隨棒一起下落，有向下的速度，并受到向左的洛倫茲力，故自由電子往左端集中，因此A端帶負(fù)電，B端帶正電．A端受到向上的電場(chǎng)力，B端受到向下的電場(chǎng)力，B端先著地．圖3－5－14eq\a\vs4\al(4.)從地面上方A點(diǎn)處自由落下一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子，地面附近有如圖3－5－14所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，這時(shí)粒子的落地速度大小為v1，若電場(chǎng)不變，只將磁場(chǎng)的方向改為垂直紙面向外，粒子落地的速度大小為v2，則()A．v1＞v2 B．v1＜v2C．v1＝v2 D．無(wú)法判定解析：選A.帶電粒子落下后，受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力的作用，洛倫茲力的方向跟運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功．重力做功都一樣，但電場(chǎng)力做功有區(qū)別．若磁場(chǎng)方向向里，粒子落下后沿電場(chǎng)力方向移動(dòng)的距離大，電場(chǎng)力做功多，故v1＞v2.故答案A正確．二、雙項(xiàng)選擇題eq\a\vs4\al(5.)(2012·安徽師大附中高二檢測(cè))下列各圖中，運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()圖3－5－15解析：選AB.根據(jù)左手定則，A中F方向應(yīng)向上，B中F方向應(yīng)向下，故A、B對(duì)．C、D中都是v∥B，F(xiàn)＝0，故C、D都錯(cuò)．圖3－5－16eq\a\vs4\al(6.)如圖3－5－16所示，質(zhì)量為m的帶電小物塊在絕緣粗糙的水平面上以初速度v0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．已知在水平面上方的空間內(nèi)存在方向垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則以下關(guān)于小物塊的受力及運(yùn)動(dòng)的分析中，正確的是()A．若物塊帶正電，可能受兩個(gè)力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．若物塊帶負(fù)電，可能受兩個(gè)力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．若物塊帶正電，一定受四個(gè)力，做減速直線運(yùn)動(dòng)D．若物塊帶負(fù)電，一定受四個(gè)力，做減速直線運(yùn)動(dòng)解析：選AD.若物塊帶正電，則受到的洛倫茲力豎直向上，如果洛倫茲力小于重力，則物塊還會(huì)受到支持力和摩擦力，做變減速運(yùn)動(dòng)；如果恰好洛倫茲力等于重力，則物塊只受這兩個(gè)力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)，C錯(cuò)．若物塊帶負(fù)電，洛倫茲力豎直向下，物塊受四個(gè)力而做減速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)D對(duì)．圖3－5－17eq\a\vs4\al(7.)如圖3－5－17所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙絕緣桿上，整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中．現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情況可能是()A．始終做勻速運(yùn)動(dòng)B．先做減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止在桿上C．先做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)D．以上都有可能解析：選AB.帶電滑環(huán)向右運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向向上，其大小與滑環(huán)的初速度大小有關(guān)．由于滑環(huán)的初速度大小未具體給出，所以洛倫茲力與滑環(huán)的重力可能出現(xiàn)三種不同的關(guān)系，但不會(huì)先加速，C不可能，故選A、B.圖3－5－18eq\a\vs4\al(8.)如圖3－5－18所示，用絲線吊一個(gè)質(zhì)量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，空氣阻力不計(jì)，當(dāng)小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)且兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)()A．小球的動(dòng)能相同B．絲線所受的拉力相同C．小球所受的洛倫茲力相同D．小球的向心加速度相同解析：選AD.帶電小球受到的洛倫茲力和繩的拉力與速度方向時(shí)刻垂直，對(duì)小球不做功，只改變速度方向，不改變速度大小，只有重力做功，故兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度大小不變，動(dòng)能相同，A正確；小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)向最低點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)且兩次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度方向相反，由左手定則可知兩次過(guò)O點(diǎn)時(shí)洛倫茲力方向相反，繩的拉力大小也就不同，故B、C錯(cuò)；由a＝eq\f(v2,R)可知向心加速度相同，D正確．eq\a\vs4\al(9.)(2012·斗門一中高二檢測(cè))如圖3－5－19所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的．兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，M、N為軌道的最低點(diǎn)，則()圖3－5－19A．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM＝vNB．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM>vNC．小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D．在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)軌道的另一端解析：選BD.小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力不做功，所以滿足機(jī)械能守恒．在電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力向左，下滑過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，所以到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度關(guān)系為vM>vN，同理，電場(chǎng)中的小球不能到達(dá)軌道的另一端．故A錯(cuò)，B、D對(duì)．整個(gè)過(guò)程的平均速度vM>vN，所以時(shí)間tM<tN，C錯(cuò)．三、非選擇題eq\a\vs4\al(10.)一初速度為零的質(zhì)子，經(jīng)過(guò)電壓為1880V的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為5.0×10－4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)子受到的洛倫茲力多大？(質(zhì)子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg)解析：質(zhì)子在電場(chǎng)中加速，設(shè)末速度為v，則eq\f(1,2)mv2＝eU①質(zhì)子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)中，受到的洛倫茲力F＝evB②由①②兩式得F＝eB·eq\r(\f(2eU,m))，代入數(shù)據(jù)得F＝4.8×10－17N.答案：4.8×10－17N圖3－5－20eq\a\vs4\al(11.)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖3－5－20所示．為了使小球飄離平面，勻強(qiáng)磁場(chǎng)在紙面內(nèi)移動(dòng)的最小速度應(yīng)為多少？方向如何？解析：帶電小球不動(dòng)，而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，也可以看做帶電小球相對(duì)于磁場(chǎng)沿相反方向運(yùn)動(dòng)，故帶電小球仍受洛倫茲力的作用．欲使小球飄起，而帶電小球僅受重力和洛倫茲力作用．那么帶電小球所受的最小洛倫茲力的方向豎直向上，大小為F＝mg，由左手定則可以判斷出小球相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗较蛴?，所以帶電小球不?dòng)時(shí)，磁場(chǎng)應(yīng)水平向左平移．設(shè)磁場(chǎng)向左平移的最小速度為v，由F＝qvB及F＝mg，得：v＝eq\f(F,qB)＝eq\f(mg,qB).答案：eq\f(mg,qB)方向水平向左圖3－5－21eq\a\vs4\al(12.)一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1g的小滑塊，帶有q＝5×10－4C的電荷量，放置在傾角α＝30°的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，如圖3－5－21所示，小滑塊由靜止開(kāi)始沿斜面下滑，其斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)要離開(kāi)斜面．求：(取g＝10m/s2)(1)小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開(kāi)斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面的長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)？解析：(1)小滑塊沿斜面下滑的過(guò)程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F.若要小滑塊離開(kāi)斜面，洛倫茲力F方向應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶有負(fù)電荷．(2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零，有qvB＋FN－mgcosα＝0，當(dāng)FN＝0時(shí)，小滑塊開(kāi)始脫離斜面，所以v＝eq\f(mgcosα,Bq)＝eq\f(0.1×10－3×10×\f(\r(3),2),0.5×5×10－4)m/s＝2eq\r(3)m/s≈3.46m/s