2024高中物理第三章磁場(chǎng)課時(shí)作業(yè)二十四含解析新人教版選修3-1

PAGEPAGE4課時(shí)作業(yè)(二十四)[全員參加·基礎(chǔ)練]1．如下圖所示是磁感應(yīng)強(qiáng)度B、正電荷速度v和磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用力F三者方向的相互關(guān)系圖(其中B、F、v兩兩垂直)．其中正確的是()【解析】此題主要考查左手定則及立體圖象的辯認(rèn)，利用左手定則可推斷出D是正確的．【答案】D2．下列說法中正確的是()A．運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，肯定受到洛倫茲力的作用B．運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度肯定為零C．洛倫茲力既不能變更帶電粒子的動(dòng)能，也不能變更帶電粒子的速度D．洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功【解析】【答案】D3．如圖3－5－9所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)狀況是()圖3－5－9A．沿路徑a運(yùn)動(dòng)B．沿路徑b運(yùn)動(dòng)C．沿路徑c運(yùn)動(dòng)D．沿路徑d運(yùn)動(dòng)【解析】由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上．則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D必錯(cuò)；由于洛倫茲力方向始終與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線，則B正確，A錯(cuò)誤．【答案】B4．如圖3－5－10所示是電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖．電流方向如圖所示，試推斷正對(duì)讀者而來的電子束將向哪邊偏轉(zhuǎn)()圖3－5－10A．向上 B．向下C．向左 D．向右【解析】把通電線圈等效為小磁鐵，則左右兩邊的N極勻在上方，所以在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，由左手定則推斷正對(duì)讀者而來的電子束將向左偏轉(zhuǎn)，故選C項(xiàng)．【答案】C5．(多選)如圖3－5－11為一“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(jìn)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(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′射出．不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的方法是()圖3－5－11A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外【解析】要使電子沿直線OO′射出，則電子必做勻速直線運(yùn)動(dòng)，電子受力平衡．在該場(chǎng)區(qū)，電子受到電場(chǎng)力和洛倫茲力，要使電子二力平衡，則二力方向分別為豎直向上和豎直向下．A選項(xiàng)電子所受電場(chǎng)力豎直向上，由左手定則推斷洛倫茲力豎直向下，受力可以平衡．同理，D選項(xiàng)受力也可以平衡．所以A、D選項(xiàng)正確．【答案】AD6．帶電油滴以水平速度v0垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖3－5－12所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下述說法正確的是()圖3－5－12A．油滴必帶正電荷，電荷量為2mg/v0BB．油滴必帶負(fù)電荷，比荷q/m＝g/v0BC．油滴必帶正電荷，電荷量為mg/v0BD．油滴帶什么電荷都可以，只要滿意q＝mg/v0B【答案】C7．(多選)如圖3－5－13所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙的絕緣桿上，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)施以一個(gè)水平向右的瞬時(shí)沖量，使其由靜止起先運(yùn)動(dòng)，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)狀況可能是()圖3－5－13A．始終做勻速運(yùn)動(dòng)B．起先做減速運(yùn)動(dòng)，最終靜止于桿上C．先做加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)D．先做減速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)【解析】帶電滑環(huán)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上，其大小與滑環(huán)初速度大小有關(guān)．由于滑環(huán)初速度的大小未詳細(xì)給定，因而洛倫茲力與滑環(huán)重力可出現(xiàn)三種不同的關(guān)系：(1)當(dāng)洛倫茲力等于重力，滑環(huán)不受摩擦力，則滑環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)．(2)當(dāng)洛倫茲力起先時(shí)小于重力，由于桿是粗糙的，則滑環(huán)受到向左的摩擦力，滑環(huán)將做減速運(yùn)動(dòng)，最終停在桿上．(3)當(dāng)洛倫茲力起先時(shí)大于重力，由于滑環(huán)受摩擦力作用，速度減小，則滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減小，滑環(huán)與桿之間擠壓力將漸漸減小，因而滑環(huán)所受的摩擦力減小，當(dāng)擠壓為零時(shí)，即洛倫茲力與重力平衡時(shí)摩擦力為零，滑環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)，故正確的答案為A、B、D.【答案】ABD8．(多選)在下面的勻強(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()【解析】A中，若電子向右運(yùn)動(dòng)，則受到電場(chǎng)力向左，洛倫茲力向下，合力與初速度不在同始終線上，故A錯(cuò)誤；B中，若電子向右運(yùn)動(dòng)，則受到電場(chǎng)力向左，不受洛倫茲力，合力與初速度在同始終線上，故B正確；C中，若電子向右運(yùn)動(dòng)，則受到向上的電場(chǎng)力，向下的洛倫茲力，則當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí)，電子可以做直線運(yùn)動(dòng)，故C正確；D中，若電子向右運(yùn)動(dòng)，則受到向上的電場(chǎng)力，向上的洛倫茲力，合力與初速度不在同始終線上，故D錯(cuò)誤．【答案】BC[超越自我·提升練]9．(多選)如圖3－5－14所示，一個(gè)帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面對(duì)右運(yùn)動(dòng)，飛離桌子邊緣A，最終落到地板上．設(shè)有磁場(chǎng)時(shí)飛行時(shí)間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場(chǎng)，其余條件不變時(shí)，小球飛行時(shí)間為t2，水平射程為x2，著地速度大小為v2.則下列結(jié)論正確的是()圖3－5－14A．x1＞x2 B．t1＞t2C．v1＞v2 D．v1和v2相同【解析】由左手定則，小球落地前受到的洛倫茲力方向斜向上，使得豎直方向上的合力小于重力，故t1＞t2；而洛倫茲力的水平重量使水平分速度增大，時(shí)間又變長(zhǎng)，故x1＞x2.由于洛倫茲力不做功，故v1、v2的大小相同，但方向不同．【答案】AB10．如圖3－5－15所示為一速度選擇器，也稱為濾速器的原理圖．K為電子槍，由槍中沿KA方向射出的電子，速度大小不一．當(dāng)電子通過方向相互垂直的勻稱電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，只有肯定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過小孔S.設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06T，問：圖3－5－15(1)磁場(chǎng)的方向應(yīng)當(dāng)垂直紙面對(duì)里還是垂直紙面對(duì)外？(2)速度為多大的電子才能通過小孔S?【解析】(1)由題圖可知，平行板產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E方向向下．帶負(fù)電的電子受到的電場(chǎng)力FE＝eE，方向向上．若沒有磁場(chǎng)，電子束將向上偏轉(zhuǎn)，為了使電子能夠穿過小孔S，所加的磁場(chǎng)施于電子束的洛倫茲力必需是向下的，依據(jù)左手定則分析得出，B的方向垂直于紙面對(duì)里．(2)能夠通過小孔的電子，其速率滿意下式：evB＝eE，解得：v＝eq\f(E,B).又因?yàn)镋＝eq\f(U,d)，所以v＝eq\f(U,Bd)＝eq\f(300,0.06×0.05)m/s＝1×105m/s.即只有速率為1×105m/s的電子可以通過小孔S.【答案】(1)磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里(2)1×105m/s11．在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一傾角為θ、足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面對(duì)外，電場(chǎng)方向豎直向上．有一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球靜止在斜面頂端，這時(shí)小球?qū)π泵娴恼龎毫η『脼榱?，如圖3－5－16所示，若快速把電場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)為豎直向下，小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)？所用時(shí)間是多少？圖3－5－16【解析】電場(chǎng)反轉(zhuǎn)前：mg＝qE①電場(chǎng)反轉(zhuǎn)后，小球先沿斜面對(duì)下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到對(duì)斜面壓力減為零時(shí)起先離開斜面，此時(shí)有qvB＝(mg＋qE)cosθ②小球在斜面上滑行距離為：x＝eq\f(1,2)vt＝eq\f(1,2)at2③a＝2gsinθ聯(lián)立①②③④得x＝eq\f(m2gcos2θ,q2B2sinθ)，所用時(shí)間為t＝eq\f(mcotθ,qB).【答案】eq\f(m2gcos2θ,q2B2sinθ)eq\f(mcotθ,qB)12．如圖3－5－17所示，質(zhì)量為m＝1kg，電荷量為q＝5×10－2C的帶正電的小滑塊，從半徑為R＝0.4m的光滑絕緣eq\f(1,4)圓孤軌道上由靜止自A端滑下．整個(gè)裝置處在方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．已知E＝100V/m，水平向右；B＝1T，方向垂直紙面對(duì)里．求：圖3－5－17(1)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度；(2)在C點(diǎn)時(shí)滑塊對(duì)軌道的壓力．(g＝10m/s2)【解析】以滑塊為探討對(duì)象，自軌道上A點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過程中，受重力mg，方向豎直向下；電場(chǎng)力qE，水平向右；洛倫茲力F洛＝qvB，方向始終垂直于速度方向．(1)滑塊滑動(dòng)過程中洛倫茲力不做功，由動(dòng)能定理得mgR－qER＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)得vC