作业(二) 磁场对运动电荷的作用力-2024年高二物理暑假作业（人教版）

[每日格言]在真实的生命里,每稚伟业都由信心开始,并由信心跨出第一步。 高二物理 m和回 乍(二) 月口 星期 磁场对运动电荷的作用力 天气 1考点突破 的电流。则通过正方形中心Q处垂直纸 面向里运动的电子所受磁场力的方向是 知识点一 洛伦兹力 ( _~ 1.洛伦兹力的方向 ·& 手掌:拇指与四指垂直且 相出图长 在同一平面内 四指:正电荷运动方向或 A.向上 B.向下 负电荷运动的反方向 C.向左 D.向右 磁场:穿过手心 2.下图所示,①②③④各图中匀强磁场的磁 拇指:洛伦兹力方向 感应强度均为B,带电粒子的速率均为v 方向 (1)B的方向与。的方向不一定垂直; 电荷量均为q。以F、F。、F。、F.依次表示 关系 (2)F1B、Fv一定成立 四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的 决定 大小,则 ( ) 电荷的正负、速度方向、磁场方向 因素 x,x x x 洛伦兹力方向始终与粒子运动方向垂直, 特点 故洛伦兹力不做功,只改变带电粒子的运 # B 动方向 x xx x ② 2.对公式F一qoBsin0的理解(0为B与v的 x xxx x# x 夹角) x x (1)当v一0、F一0时,即静止电荷在磁场 xx 130.-. x 中受到的磁场对电荷的作用力一定为0。 (2)当9-0*或0-180*时,F-0,即带电粒 A.F-F。 B.F-F。 子的运动方向与磁场方向互相平行时,不 C.F-F。 D.F。-F。 受洛伦兹力。 知识点二 带电粒子在匀强磁场中的 (3)当0一90时,F一gvB,此时洛伦兹力 运动 最大。 1.当v/B时,带电粒子(重力不计)做匀速 (4)B与v夹角为8时,F-quBsin8。 直线运动。 跟踪训练 2.当vB时,带电粒子做匀速圆周运动,洛 1.如图所示,在a、b、c、d处放置四根通电导 体,四根导体与纸面垂直,其横截面位于正 70 ,/B 方形的四个顶点上,导线中通有大小相同 2nnm。 5 署假作业 现实是此岸,理想是彼岸,中间隔着淄急的河流,行动则是架在河上的桥梁。 [每日格言] 3.有界磁场内部圆周轨迹的分析方法 (1)该带电粒子的电性 (1)已知粒子运动轨迹上两点的速度方向 (2)该带电粒子的比荷?。 {7。 时,作这两速度的垂线,交点即为圆心,如 图甲所示。 (2)已知粒子轨迹上的两 点和其中一点的速度方 向时,画出粒子轨迹上的 M 两点连线(即过这两点的 圆的弦),作它的中垂线, x 并画出已知点的速度的 垂线,则弦的中垂线与速度的垂线的交点 即为圆心,如图乙所示。 一跟踪训练 知识点三 质谱仪和回旋加速器 3.如图所示,在:轴上方有匀强磁场B,一个 一、质谱仪的有关规律 质量为n,带电量为一q的粒子,以速度 1.用途:测量带电粒子质量和分析同位素。 从Q点射入磁场,0角已知,粒子重力不 2.原理图(如图) 计,则粒子在磁场中的运动时间为( __ x xxxxx x xxxxx →显示屏D (照相底片) 0m AB 20n B B 3.工作原理 (2n-20)m (1)带电粒子在电场中加速,使粒子获得一 C. (2r-0)n D. qB B 定的动能:q_^} 2。 4.如图所示,在x轴上方 xxxxn× (2)使加速后的带电粒子垂直射入磁场中, 存在着垂直于纸面向 里、磁感应强度为B的 7B。 匀强磁场。一个不计重力的带电粒子从 二、回旋加速器 坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进 1.粒子被加速次数的计算:粒子在回旋加速 入磁场时的速度方向垂直于磁场且与。 器中被加速的次数n三 轴正方向成120{①}角,若粒子穿过y轴正半 q 轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,求 的大小),一个周期加速两次。 6 [每日格言]坚强的信念能赢得强者的心,并使他们变得更坚强。 高二物理 2.粒子在回旋加速器中运动的时间:在电场 2综合训练 中运动的时间为/,在磁场中运动的时间 1.关于电场力与洛伦兹力,以下说法正确的是 为t2一 B ( 总时间为t一t十t,因为tt,一般认为 A. 电荷只要处在电场中,就会受到电场 在盒内的时间近似等于。。 力,而电荷静止在磁场中,也可能受到 跟踪训练 洛伦兹力 5.一束几种不同的正离子,垂直射入有正交 B.电场力对电场中的电荷一定会做功,而 的匀强磁场和匀强电场区域里,离子束保 洛伦兹力对磁场中的电荷却不会做功 持原运动方向未发生偏转,接着进入另一 C.电场力与洛伦兹力一样,受力方向都在 匀强磁场,发现这些离子分成几束,如图所 电场线和磁感线上 ( 示,对这些正离子,可得出结论 ~ D. 只有运动的电荷在磁场中才有可能受 #### 到洛伦兹力的作用 ..... 一。 2.(2024·信阳质检)如图所示,一束电子流 沿管的轴线进入线管,忽略重力,电子在 管内的运动应该是 ( ) )#0 A.它们的动能一定各不相同 B.它们的电量一定各不相同 C.它们的质量一定各不相同 A.当从a端通入电流时,电子做匀加速直 D.它们的比荷一定各不相回 线运动 6.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核 B.当从端通入电流时,电子做匀加速直 心部分是分别与高频交流电极相连接的两 线运动 个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周 C.不管从哪端通入电流,电子都做匀速直 期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都 线运动 能得到加速,两个D形金属盒处于垂直于 D. 不管从哪端通入电流,电子都做匀速圆 盒底的匀强磁场中,如图所示,要增大带电 周运动 粒子射出时的动能,则下列说法中正确 。。 3.(2024·南昌摸底)初速度为u的 的是 ( _一: 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 A.增大匀强电场间的加速电压 D.电子将向右偏转,速率改变 B.减小磁场的磁感应强度 4.(多选)若一束带电粒子由左端射入质谱仪 C.减小周期性变化的电场的频率 后的运动轨迹如图所示,则下列说法中正 D.增大D形金属盒的半径 确的是 ( ) 暑假作业 人生的价值,并不是用时间,而是用深度去衡量的。 [每日格言] 7.(多选)(2023·沧州一模)在半导体离子注 人工艺中,初速度可忽略的磷离子P和 P ,经电压为U的电场加速后,垂直进入 磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、 有一定宽度的匀强磁场区域,如下图所示。 A.该束带电粒子带负电 已知离子P在磁场中转过0-30{}后从碳 B.速度选择器的P 极板带正电 场右边界射出。在电场和磁场中运动时, C.在B.磁场中运动半径越大的粒子,质量 离子P和P+ ( ) 越大 D.在B.磁场中运动半径越大的粒子,比荷 1越小 5.(多选)(2023·邢台质检) 如图所示,两个初速度大小 相同的同种离子a和b,从 O点沿垂直磁场方向进入 A.在电场中的加速度之比为1:1 匀强磁场,最后打到屏P B.在磁场中运动的半径之比为/3:1 上,不计重力。下列说法正确的有 C.在磁场中转过的角度之比为1:2 A.a、均带正电 D.离开电场区域时的动能之比为1:3 B.a在磁场中飞行的时间比的短 8.(多选)如图所示,某空间 C.a在磁场中飞行的路程比的短 存在正交的匀强磁场和匀 D.a在P上的落点与O点的距离比 强电场,电场方向水平向 的近 右,磁场方向垂直纸面向 6.如图所示,正方形区域内存在垂直纸面的 里,一带电微粒从a点进入场区并刚好能 匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界丛 沿直线a向上运动,下列说法正确的是 点射入,从6点射出。下列说法正确的是 ( ) ( ) A.微粒一定带负电 #x B.微粒的动能一定减小 C.微粒的电势能一定增加 x D.微粒的机械能一定增加 9.如图所示,在直角坐标 A.粒子带正电 系中存在如图所示的匀 B.粒子在点速率大于在a点速率 强电场和匀强磁场,磁 C.若仅减小磁感应强度,则粒子可能从 场和电场交界面MN与 点右侧射出 y轴平行,N点坐标为(5cm,0),已知匀 D.若仅减小入射速率,则粒子在磁场中运 强磁场的磁感应强度B-0.33T,匀强电 动时间变短 场的电场强度E一200N/C。现有一质量 8 [每日格言]为别人鼓掌的人也是在给自己的生命加油。 高二物理 m=6.6t10-}7kg,电荷量q-3.2t10-1*C 10.如图所示的平面直角 ## 的带负电的粒子,从边界坐标原点O沿与 坐标系xOv,在第一 v轴正方向成60{角射入磁场,射入时的速 象限内有平行于v轴 度大小为v=1.6×10{}m/s,不计粒子的 的匀强电场,方向沿 重力。求: y轴正方向:在第四 (1)带电粒子在磁场中运动的半径。 象限的正三角形ab (2)粒子在电场中运动的时间/。 区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平 面向里,正三角形边长为L,且ab边与y 轴平行。一质量为、电荷量为a的粒 子,从v轴上的P(0,h)点,以大小为v 的速度沿文轴正方向射入电场,通过电 场从x轴上的a(2h,0)点进入第四象限 又经过磁场从v轴上的某点进入第三象 限,且速度与y轴负方向成45{}角,不计 粒子所受的重力。求: (1)电场强度E的大小; (2)粒子到达a点时速度的大小和方向; (3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最 小值。 9署假作业当一个人先从自己的内心开始奋斗，他就是个有价值的人。 [每日格言] 所以有△x=d·日 [综合训练] 8=r·20 1.D静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力，A错 联立可得：=子Ar=2NB业 误：尽管电场力对电荷可以做功，但如果电荷在电场中 dk 不动或沿等势面移动，电场力做功为零，B错误：洛伦 (2)因为测量前未调零，设没有道电流时偏移的弧长 兹力的方向与磁感线垂直，与运动方向垂直，C错误。 为s,当初始时反射光点在O点上方，通电流I'后根 2.C不管通入什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始 据前面的结论可知有s1=2NB亚+ 终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线方向运动时不受 dk 洛伦兹力，所以应该是一直保持原运动状态不变，故 当电流反向后有2=2NB亚一 选C。 dk 3.A由安培定则可知，通电导线右方磁场方向垂直纸面 联立可得/=dk(十s2) 向里，由左手定则可知，电子受洛伦兹力方向向右，所 4NBlr 以电子向右偏：由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不 同理可得初始时反射光点在)点下方结果也相同，故 变，故选A。 待测电流的大小为=k(十2) 4.BD根据左手定则可确定粒子带正电，A错误：由速度 4NBIr 选择器中电场力和洛伦兹力方向相反知，P1板带正电 答案1)NBI2NB业(2kCt dk 4NBIr B正确，根搭mB="m四得r一咒故C错误，D正确。 作业（二）磁场对运动电荷的作用力 5.AD带电离子打到屏P上，说明带电离子向下偏转， [考点突破]一跟踪训练 根据左手定则，可知a、b两离子均带正电，选项A正 1.B根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生 确；口、b两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷 磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠 加，由右手螺旋定则得磁场方向水平向左，当电子从正 童、质量相等，由r=m吧知半径相同。b在磁场中运动 aB 方形中心O点沿垂直于纸面的方向向里运动，根据左 了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在P上的落 手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下，故B正确， 点与O点的距离比b的近，飞行的路程比b长，选项C A、C,D错误。 2.B由题图可知洛伦兹力的大小分别为F1=B,F2= 错误，D正确：根据)=知，口在磁场中飞行的时间 Bqveos30°-Bp,E=Bp,R=B,故F1=E= 比b的长，选项B错误。 6.C由运动轨迹和左手定则可知该粒子带负电，A错 F,>F2,故选B。 误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，故粒子在b点速率 、3.D在磁场中，该质点微圆周运动的周期T-,g,因 等于在a点造率，B错误：由mB=mR得R=咒，若 为该粒子带负电，其运动轨迹如图所示，粒子离开磁场 仅减小磁感应强度，则R增大，如图所示，粒子将从b 时速度的偏转角a=2m-20,则运动的时间为1=爱T _(2x-20)m,A,B.C错误，D正确。 点右侧射出，故C正确：粒子运动周期T=2xR-2m gB' qB 若仅减小入射速率，则R减小，T不变，粒子运动轨远 所对应的圆心角0变大，由1一360T可知，粒子运动时 X 间将变长，故D错误。 XX 4.解析(1)由题意可知粒子沿顺时针方向运动，根据左 手定则可得粒子带负电。 (2)粒子的运动轨迹如图中虚线 所示，根据几何关系可得 a=R+Rsin30,R=号a ×R 根据牛顿第二定律有qB= ( 02 ,2,1=3m mR'm 2aB 答案负电(2器 7.BCD两离子所带电椅量之比为1：3，在电场中时由 qE=la知ucg,故加速度之比为1：3，A错误：离开 5.D离子束保持原运动方向未发生偏转，说明所受洛伦 电场区城时的动能由Ek=gU知Ekcg,故D正确：在 形，粒子逵度 兹力和电场力平衡，即gE=gB1,则= 猫场中运动的半径由B=mR,E=号m产知R 相同，进入品破场丰径不同，旅据尺=咒，可知粒子 1 mUc1,故B正确：设磁场区城的宽度为d,则 的比荷一定各不相同，它们的电量可能各不相同，动能 B q Jq E-(qB2R) 有sin0= d 大小不确定，质量大小也不确定，故D正 R 元·即sn301.故d=60°—20， OC- 2m sin= 确，A、B、C错误。 C正确。 Rv=9BR 6.D由洛伦滋力提供向心力，有gB=m 8.AD微粒进入场区后沿直线b运动，则微粒受到的合 力为零或者合力方向在直线ab上（垂直于运动方向的 则动能E=之m心=R,图北动能与加连电场的 合力仍为零)。若微粒所受合力不为零，则微粒必然做 2m 变速运动，由于速度的变化会导致洛伦兹力变化，则微 电压、领率无关，与磁感应强度大小和D形金属盒的半 粒在垂直于运动方向上的合力不再为零，微粒就不能 径有关，增大磁场的磁感应强度或D形金属盒的半径， 沿直线运动，故微粒所受合力只能为零，做匀速直线运 可以增加粒子的动能，故选D。 动；若微粒带正电，则受力分析如图甲所示，合力不可 52 [每日格言]拥有梦想只是一种智力，实现梦想才是一种能力。 高二物理 能为零，故微粒一定带负电，受力分析如图乙所示，故 作业（三） 楞次定律 A正确，B错误：静电力做正功，微粒电势能减小，机械 「考点突破] 跟踪训练 能增大，故C错误，D正确。 1.BC由题图可知，在线圈从I位置运动到最低，点过程 中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，向右 B 看线图中感应电流的方向应为逆时针，选项A错误，B 正确：当线圈从最低，点运动到Ⅱ位置的过程中，穿过线 图的磁通量减少，根据楞次定律可知，向右看线周中感 应电流的方向应为顺时针，所以C正确，D错误。 mg mg 2.C将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过 线图的磁通量发生了变化，线周中产生了感应电流，线 9解析1)由洛伦滋力提供向心力，有B=m 圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的结论 “来拒去留”可知，在将磁铁椅入线图（无论是匀速、加 解得r=0.1m。 速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电 (2)画出粒子在磁场中运动的轨远，如图所示，由几何 子的示数大于m0,在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是 关系知，在磁场中运动的圆心角为30°，粒子平行于电 减速)的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的 场方向进入电场 示数小于n,故A,B错误：根据楞次定律可判断，将一 条形磁铁的N极加速插向线图时，线圈中产生的感应 电流方向为逆时针方向（俯视），故D错误，C正确。 3.A当条形磁铁水平向右移动时，闭合导体环内的磁通 d 量减小，因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，同 时将跟随磁铁，从而“阻碍”磁通量的减小，则来面对圆 环的支持力小于其自身重力，且圆环相对桌面有向右 的运动趋势，故选A。 4,AC电流减小时，通电螺线管产生的磁场减弱，a环磁 通量减小。根据安培定则，通电螺线管内部磁场向右， 外部磁场向左。当a环缩小时，向右的磁场磁通量不 变，向左的磁场磁通量减小，总磁通量增大，故要“阻 ) 碍”原磁道量的减小，环有缩小的趋势，A正确，B错 粒子在电场中运动的加速度。一E 误：电流增大时，磁场变强，b环磁通量增大，为“阻碍” 原磁通量的增大，b环远离螺线管，C正确，D错误。 粒子在电场中运动的时间=2型 「综合训练 1.C地磁杨的S极在地理的北极附近，N极在地理的南 解得t=3.3X10-18。 极附近，由楞次定律和安培定则知，北极附近线因中有 答案(1)0.1m(2)3.3×10-4s 顺时针方向的感应电流，南极附近线圈中有递时针方 10.解析(1)设粒子在电场中运动的时间为1，则有 向的感应电流，选项C正确。 2.C条形磁铁磁感线的分布如图 x=vot=2h 所示（从上向下看）。 62 y=7ar2=h 磁通量是指穿过一个面的磁感线 6 的多少，由于垂直纸而向外的和 gE=ma 垂直纸面向里的磁感线要抵消一 联立以上各式可得E 部分，当弹簧线圈P的面积扩大 2gh 时，垂直纸面向里的磁感线条数 增加，而垂直纸面向外的磁感线条数是一定的，故穿过 这个面的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生，故 C正确。 3.B不管将金属圆环从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的 磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场 要阻碍磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场 方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向 是顺时针方向，B正确，A,C错误：在圆环离开磁场前， 穿过圆环的磁通量不变，无感应电流，D错误。 4.B科拉顿将磁铁投入螺线管时，穿过线圈的磁通量变 化，回路中产生感应电流，电流计偏转，之后，穿过线圈 的磁通量保持不变，回路中无感应电流。电流计不偏 5 转，由于科拉頓放完磁铁后跑到另一房间观察，需要一 (2)粒子到达a点时沿负y方向的分速度vy=at=% 定时间，所以他观察不到偏转，B项正确。 所以v=√2十v,2=20 5,A当滑动变阻器的滑片左右滑动时，引起电路中电流 方向指向第四象限与x轴成45角。 变化，从而引起闭合铁芯中的磁通量变化，山，b两圆环 (③)粒子在殖场中运动时，有mB=m 中的磁通量必定随之变化，引起感应电流的产生，而 环中有两股铁芯同时穿过，穿入和穿出的磁通量始终 当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值， 相等，合磁通量为零，所以C环中不能产生感应电流，故 选A。 光时有一2 6.BCD直导线产生的磁场在M区域垂直纸面向外，在 N区域垂直纸面向里，根据右手定则，导体棒上的感应 所以B= 21o 电流在M区城向下，在V区域向上，由左手定则判定， 在M、N区战导体棒所受安培力均向左，故A错误， 答案(1)m% (2)√2，方向指向第四象限与x轴 2gh B正确：16=货，F象=B引sL=股，高直等线越 成45“角(3)2m 近处B越大，所以FM逐渐增大，Fv逐渐减小，C、D 正确。 53