假期作业(8)磁场对运动电荷的作用力-【玩转假期】2024年高二物理寒假作业

● 参考答案 华作的动能E=m=号×0.2×400J=1.6× (R- 只，解得：R,-梨，根据洛伦故力提供向心力可 10°J, 系统消耗的总能量E=Ek十Q=1.76×10J。 得：，B=m后，解得：=号B;故B正确，ACD 答案：(1)8×10N(2)20m(3)1.76×10J 错误。 自主探究·培素养 解析：(1)如下图所示，注意滑动变阻器的接法是限流 接法 B 金属棒 导线 R 3.ACD根据左手定则可知粒子在磁场中微逆时针圆周 导线 运动，故A正确；设粒子到达磁场边界的位置坐标为 电源 (x,y),粒子在磁场中做圆周运动的半径为R,则有粒子 (2)根据公式F=BL可得适当增加导轨间的距离或者 在磁场中做园周运动的圆心的位置坐标为(0，R+0.5), 增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理 根据数学知识可知R=√x十(R+0.5-y),tan0= F:一=之m可知金属棒离开导轨时的动能支大，即 R+0.5-y,粒子到达磁场边界的切线斜率为=x 离开导轨时的速度变大，如AC正确：若换用一根更长的 tan0,联立解得R=2m,y=L,5m,x=√5m,故B错误： 金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽 度不变，则对最后的速度没有影响，故B错误。 根据洛伦磁力提供向心力可得B="紧，粒子在酷场 答案：(1)如图所示(2)AC 中运动的建率为=B那=2X10'm/s,故C正确：粒子 从A,点到磁场右边界的圆周运动的圆心角为日=60°，粒 子从A点到磁场右边界的运动时间为1=县T= 号×1×10 2×10X0.5=号×10s,故DE确. .AD由等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得：9 U 电源 =gB,则得发电机的电动势为E=U=Bdu=1200V, 故A正确：发电机的电动势与高速等离子体的电荷量无 d 假期作业（八）磁场对运动电荷的作用力 关，故B错误：发电机的内阻为r=P=40:发动机的 判断正误·固双基 IU R (1)× 运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用 =1,可知外电阻R越大，效 (2)× 洛伦兹力一定与速度方向垂直。 效率为？能R中：1计R (3)× 由于洛伦兹力与速度方向垂直，所以洛伦兹力永 率越高，故C错误，当电源的内外电阻相等时输出功率 远不做 最大，此时外电阻为R=r=4,故D正确。 (4)× 5.解析：(1)粒子在酷场中做匀逸圆周运动，运动轨迹如图 (5)/ 所示，设粒子在间形磁场中的 (6) 轨迹半径为r, 综合训练·提考能 1,B根据题意作出粒子的圆心如图所示 B=m其 设國形磁场区域的半径为R,根 由几何关系=R 据几何关系有第一次的半径 =R,第二次的半径r2=5R 解得B=m 根据洛伦燕力提供向心力有 (2)设粒子在正方形磁场中的轨迹半径为2，粒子恰好 xX/ 广，可得u=B TB=m 不从AB边射出，则 m qvB=m 所以品-=片-号故B正确， 2.B从a点和d点射出的电子 店-需=R。 运动轨连知图所示，根据几何关系可得：R=冬，根据洛 正方形的边长L=2r1十2r2=4R。 (3)粒子在圆形磁场中做匀速国周运动的圆期T, 伦黄力提铁向心力可得：B=m是，解得：=子kB: -2nR 对于从d点射出的电子，根据几何关系可得：R=十 在国形猫场中运动时间4=号工，一迟 ·41· 玩转假期·高二物理 粒子在正方形区城微匀速圆周运动的周期T,=2迟 向为从上向下，若山匀速运动，右边线圈中产生的感应 电流是恒定的，则左边线圈中不会产生感应电流，故AB 在正方形碰场中运动时间 错误：若b向右匀减速运动，右边线图中的电流使产生 的磁道量在从下向上减小，故穿过左边线图的磁通量在 U。 从上向下诚小，该线圈中会产生一个从上向下的磁场， 再次回到M点的时间为1=十14=4迟 故D正确：当b向左匀加速运动，同样会在左边的线图 中产生一个从上向下的磁场，故C正确。 答案：1架2R(3 5.解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线图平 面的磁通量不发生变化，在1一0时刻，穿过线图平面的 自主探究·培素养 磁通量中=BS=B。1, 解析：(1)径向电场力提供向心力：Eq=m vi 设1时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为更，=B1(1 十t), E。=m 由中，=中，得B=干 Bot goro 进入磁场后做匀速圆周运动， B。I 0=m心，解得B=m 答案：B一十t gro 自主探究·培素养 (2)由动能定理：号X0,5mm-号X0,5m6=gU 解析：当条形磁铁N极垂直a环靠近4时，穿过a环的 磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安 =√+-5， 培力，阻碍两者相对运动，故环将远离磁铁。 当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应 进入磁场后，根搭wB=0.5mu,整理得：r=0.5m r gB 电流，磁铁对b环没有安培力作用，故b环将静止不动。 5r 答案：远离磁铁静止不动 假期作业（十）法拉第电磁感应定律 1=2rcos0-0.5ra· 判断正误·固双基 解得l=1.5ru (1)×线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。 (2)/ (3)恰好能分辨的条件： 2rocos0r 曾 1+ 2 (3)×只有回路闭合时，隘通量变化才会产生感应电流。 (4)×只有导体在磁场中做切割磁感线运动，才会产生 解得晋=V7-412% 感应电动势。 (5)/(6) 答案：(1)E-EB=m (2)1.5r。:(3)12% 综合训练·提考能 gra gro 1.C由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线图下 假期作业（九）楞次定律 端流出，由楞次定律可以判定磁感应强度B竖直向上且 判断正误·固双基 正减弱或竖直向下且正增强，故AD错误：因mg=q: J (1)×穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定有 感应电流。 (2)/ R,E-n曾联立可求得0-血P,故 U一R+ △M ngR (3) C正确。 (4)×由楞次定律知，感应电流的磁场不一定与引起感 2,A根据电磁感应定律，MN产生的电动势E=Blw,由 应电流的磁场方向相反。 于MN的电阻与外电路电阻相同，所以MN两端的电压 (5)/ 综合训练·提考能 U=E=号B,根据右手定则，流过国定电阻R的感 1.B根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感 应电流由b经R到d,故A正确，B错误：MN受到的安 应电流：B中，电路闭合，且垂直磁感线的平面的面积增 大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流：C中，穿过闭 培力大小F,-聚，方向水年向左，故CD错民。 合线图的磁感线相互燕消，磁通量恒为零，无感应电流： D中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流。故 3,ACD在0~2s内，磁感应强度变化率为=1T/5, B正确。 根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E 2,D在滑片不动的情况下，线圈A中通过的是恒定电流， 产生的磁场是恒定的，所以线圈B中不产生感应电流， ms4B=10×0.1×1V=1V,在23s内，磁感应强 △1 故A、B错误：在向左移动滑片的过程中，线圈A中电流 减小，即线阖B处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和 度变化单为A=2Ts,根据法拉第电磁感应定律，产 △ 楞次定律知，电流表中的电流从b到4，故C错误，D 正确。 生的感应电动势为E=mSA8=10X0.X2V △2 3.BD线框从图示位置的右侧摆到最低点的过程中，穿过 2V,导线图中产生的感应电流为方波交变电流，故A 线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向 正确：在1=2.58时，产生的感应电动势为E,=2V,故 为d→→→a→d,从最低点到左侧最高点的过程中，穿 过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方 B错误：在0一2s内，感应电流1=层=10A,通过学你 向为d→c→→a→d。 横截面的电荷量为9=I△1=20C,故C正确：在1=1s 4.CD当电流计中有电流通过时，说明左边的电流是从上 时，导线圈内感应电流的瞬时功率P=UI=R=10 向下流的，由右手螺旋定则可得出此感应电流的磁场方 0.1W=10W,故D正确。 ·42·第一部分快乐假期轻松学 假期作业（八） 磁场对运动电荷的作用力 摘 要 场时速度方向偏转90°：若射入磁场时的 速度大小为2，离开磁场时速度方向偏 1会用公式F=qwB计算洛伦兹力的 大小。 转60°，不计重力，则为 2会用左手定则分析洛伦兹力的方向。 3会根据几何知识分析带电粒子在磁扬 A. 2 中运动的有关问题。 ④会分析质谱仪、回旋加速器、速度选择 C.③ 2 D.5 器、电磁泵系、磁流体发电机等有关实际 2.如图所示，边长为1的正方 应用问题。 形abcd内存在匀强磁场， 判断正误固双基 磁感应强度大小为B、方向 垂直于纸面(abcd所在平 0 (1)运动电荷在磁场中一定受洛伦兹力作 用。 ( 面)向外。ab边中点有一电子发射源O, 可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电 (2)洛伦兹力在特殊情况下可能与带电粒 子的速度方向不垂直。 ( ) 子。已知电子的比荷为k。则从a、d两 点射出的电子的速度大小分别为() (3)由于安培力是洛伦滋力的宏观表现，所 以洛伦兹力也可能做功。 ( A.B1.5 B寻B,号kB (4)根据公式T=2可，说明带电粒子在匀强 4 D.号kB,kB 磁场中的运动周期T与成反比。() 二、多项选择题 (5)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运 3.如图所示，zOy坐标系的第一象限内分 动时，其运动半径与带电粒子的比荷有关。 布着垂直纸面向里的有界匀强磁场B= ( (6)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运 0.5T,磁场的右边界是满足y=号2（单 动的周期取决于粒子的比荷。 位：m)的抛物线的一部分，现有一质量m 综合训练提考能 =1×10kg,电荷量q=2×10C的带 一、单项选择题 正电粒子（重力不计）从y轴上的A点 1.如图所示，圆形区 (0,0.5m)沿x轴正向以v。射入，恰好 域内有垂直纸面 不从磁场右边界射出，则 () 向里的匀强磁场， ↑yfm XX 质量为m、电荷量 X XX X X×XXX M: 为q(q>0)的带电 ×X 粒子从圆周上的 X x/m M点沿直径MON方向射入磁场。若粒 子射入磁场时的速度大小为，离开磁 17 玩转假期·高二物理 A.粒子在磁场中做逆时针圆周运动 在圆形磁场中转过90°从N点射出，且恰 B.粒子到达磁场边界的位置坐标为 好没射出正方形磁场区域，粒子重力不 (3m,1.5m) 计，求： C.粒子在磁场中运动的速率为2× 10m/s D.粒子从A点到磁场右边界的运动时间 为5×10s (1)磁场的磁感应强度B的大小： 4.磁流体发电机，又叫等离子体发电机，下 (2)正方形区域的边长： 图中的燃烧室在3000K的高温下将气 (3)粒子再次回到M点所用的时间。 体全部电离为电子与正离子，即高温等 离子体。高温等离子体经喷管提速后以 1000m/s进入矩形发电通道，发电通道 有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁 感应强度为6T。等离子体发生偏转，在 两极间形成电势差。已知发电通道长a =50cm,宽b=20cm,高d=20cm。等 离子体的电阻率p=22·m。则以下判 断中正确的是 高温燃烧室 高逑等离子体 发电通道 自主探究培素养 A.发电机的电动势为1200V 有一种质谱仪由静电分析器和磁分析器 B.因不知道高速等离子体为几价离子， 组成，其简化原理如下图所示。左侧静 故发电机的电动势不能确定 电分析器中有方向指向圆心O、与O点 C.当外接电阻为8Ω时，发电机效率 等距离各点的场强大小相同的径向电 最高 场，右侧的磁分析器中分布着方向垂直 D.当外接电阻为4Ω时，发电机输出功 于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静 率最大 电分析器的右边界平行，两者间距近似 三、非选择题 为零。离子源发出两种速度均为、电 5.如下图所示，半径为R的圆形区域位于 荷量均为g、质量分别为n和0.5m的正 正方形ABCD的中心，圆形区域内、外有 离子束，从M点垂直该点电场方向进入 垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小 静电分析器。在静电分析器中，质量为 相等，方向相反。一质量为m、电荷量为 m的离子沿半径为r。的四分之一圆弧轨 q的带正电粒子以速率v。沿纸面从M点 道做匀速圆周运动，从V点水平射出，而 平行于AB边沿半径方向射入圆形磁场， 质量为0.5m的离子恰好从ON连线的 ·18 第一部分快乐假期轻松学 中点P与水平方向成0角射出，从静电 (3)若磁感应强度在(B一△B)到(B十 分析器射出的这两束离子垂直磁场方向 △B)之间波动，要在探测板上完全分辨出 射入磁分析器中，最后打在放置于磁分 析器左边界的探测板上，其中质量为m 质量为m和0.5m的两束离子，求普的 最大值。 的离子打在O点正下方的Q点。已知 OP=0.5r。,OQ=r。,N、P两点间的电势 差Up= g,cos 0= m 行，不计重力和离 子间相互作用。 0 阅读实践拓视野 离子源 极光 探测板 极光是由 来自太阳的高 能量带电粒子 射向地球的 ● 带电粒子 流高速冲进高 (1)求静电分析器中半径为r。处的电场 空稀薄大气层 强度E。和磁分析器中的磁感应强度B 时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方 的大小： 向，向两极做螺旋运动时出现的现象，如图 (2)求质量为0.5m的离子到达探测板上 所示。这些高能粒子在运动过程中与大气 的位置与O点的距离l(用r。表示)： 分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气 分子或原子，使其发出有一定特征的各种 颜色的光。地磁场的存在，使多数宇宙粒 子不能到达地面而向人烟稀少的两极偏 移，为地球生命的诞生和维持提供了天然 的屏障。 科学家发现并证实，向两极做螺旋运 动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小 的，这主要是因为粒子在运动过程中可能 受到空气的阻力，阻力方向与运动方向相 反，故对粒子做负功，所以其动能会减小； 由洛伦兹力提供向心力gb0=m二，得出的 半径公式r=m B,可知，当磁感应强度增加 时，半径是减小的，则说明粒子在靠近南北极 运动过程中，南北两极的磁感应强度增强。