第1章 第3节 第1课时 磁场对运动电荷的作用力-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用Word(教科版)

题组1　洛伦兹力 1．(多选)(2024·内蒙古呼和浩特回民中学期末)如图所示，运动电荷在匀强磁场中所受洛伦兹力方向是垂直于纸面向外的是(　　) 解析：选CD。电荷所受洛伦兹力方向向上，故A错误；电荷所受洛伦兹力方向是垂直于纸面向里，故B错误；电荷所受洛伦兹力方向是垂直于纸面向外，故C正确；电荷所受洛伦兹力方向是垂直于纸面向外，故D正确。 2．(2024·四川绵阳南山中学期末)关于电场、磁场与电荷之间的关系，下列说法正确的是(　　) A．电荷的周围一定有电场和磁场 B．电荷在电场中和在磁场中一定受到场的作用力 C．只有运动的电荷在电场中才受到电场的作用力 D．运动电荷在磁场中受到的磁场的作用力的方向一定与磁场的方向垂直 解析：选D。电荷的周围一定有电场，运动电荷周围才产生磁场，故A错误；电荷在电场中一定受电场力，与其是否运动无关，运动的电荷当运动方向不与磁场方向平行才受磁场力，故B、C错误；由左手定则知，运动电荷在磁场中受到的磁场的作用力的方向一定与磁场的方向垂直，故D正确。 3．(2024·四川南山中学期末)如图所示，两根位于竖直面内水平平行放置的直导线，通以向右的恒定电流，不计重力的带负电的粒子从导线正下方某处以v0的速度向右发射，虚线为两导线的中央线，则在粒子发射后一小段时间内(　　) A．粒子的速率增大　 B．粒子的速率减小 C．粒子向下偏 D．粒子向上偏 解析：选C。不计重力，带负电的粒子只受洛伦兹力的作用，洛伦兹力方向与速度方向垂直，不做功，根据动能定理可知，粒子的速率不变，故A、B错误；由题图可知两等大的恒定电流方向向右，根据安培定则可知，上方的恒定电流产生的磁场在其下方区域的方向为垂直于纸面向里，下方的恒定电流产生的磁场在其上方区域的方向为垂直于纸面向外，离导线越近，磁感应强度越大，由磁场叠加可知在中央线上方区域磁场方向为垂直于纸面向里，即带负电的粒子处于垂直于纸面向里的磁场中，由左手定则判断粒子发射时所受洛伦兹力方向向下，则在粒子发射后一小段时间内粒子向下偏，故C正确，D错误。 4．(2024·河南南阳期中)如图所示，水平放置的阴极射线管中电子流方向由左向右，其下方放置一根直导线，导线与阴极射线管平行，导线中电流方向向左，则电子流将(　　) A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸内偏转 D．向纸外偏转 解析：选B。根据右手螺旋定则可知，通电直导线在其上方产生的磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则可知，电子受洛伦兹力方向向下，即电子流向下偏转。 5．(2024·江苏苏州高新区第一中学校考)太阳风(含有大量高能质子与电子)射向地球时，地磁场改变了这些带电粒子的运动方向，从而使很多粒子到达不了地面，另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成绚丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度B＝3.5×10－5 T，方向由南指向北，假设太阳风中的一电子以速度v＝2×105 m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场，如图所示。已知电子电荷量q＝1.6×10－19 C，此时该电子受到的洛伦兹力(　　) A．方向向西 B．方向向南 C．方向向东 D．大小为11.2 N 解析：选A。根据左手定则，结合题图可判断知此时该电子受到的洛伦兹力方向向西，大小f＝qvB＝1.6×10－19×2×105×3.5×10－5N＝1.12×10－18N，故A正确。 题组2　带电体在洛伦兹力作用下的运动 6.(2024·江苏省太湖高级中学校考期中)如图所示，在磁感应强度大小为B，范围足够大的水平匀强磁场内，固定着倾角为θ的绝缘斜面，一个质量为m、电荷量为－q的带电小物块以初速度v0沿斜面向上运动，小物块与斜面间的动摩擦因数为μ。设滑动时电荷量不变，下列关于在小物块上滑过程中，其加速度大小a与时间t的关系图像可能正确的是(　　) 解析：选C。对沿斜面向上运动时的小物块受力分析，由牛顿第二定律有mg sin θ＋μFN＝ma，FN＝mg cos θ＋qvB，联立解得a＝g sin θ＋μg cos θ＋，方向沿斜面向下，所以小物块沿斜面向上做加速度减小的减速运动，速度越小，加速度越小，速度减小得越慢，加速度减小得越慢，速度为零时，加速度不为零，故C符合题意。 7．(多选)(2024·云南师大附中期末)如图所示，一带正电的物块静止在粗糙的绝缘的水平地面上，整个空间有垂直于纸面向里的匀强磁场。现给物块一个水平向右的瞬时速度，则物块在地面上的运动情况可能是(　　) A．做加速运动 B．先做减速直线运动，后做匀速运动 C．始终做匀速运动 D．做减速运动直到静止在地面上 解析：选CD。根据左手定则可知，带正电物块向右运动所受洛伦兹力的方向向上，其大小与物块的初速度大小有关。由于物块的初速度大小未具体给出，所以洛伦兹力的大小与物块所受的重力可能出现三种不同的关系。若洛伦兹力大于重力，物块将做曲线运动；若洛伦兹力等于重力，物块始终做匀速运动；若洛伦兹力小于重力，物块受摩擦力作用做减速运动直到静止在地面上。 8.如图所示，甲是带正电的绝缘物块，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地面上，空间存在着水平方向的匀强磁场，在水平恒力F的作用下，甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动，在加速运动阶段(　　) A．甲、乙两物块间的摩擦力不断增大 B．甲、乙两物块间的摩擦力不断减小 C．甲、乙向左运动的加速度不变 D．乙物块对地面的压力不变 解析：选C。甲、乙两物块间没有相对滑动，受静摩擦力，由于乙与地面之间没有摩擦力，根据牛顿第二定律知，整体的加速度不变，对于甲，静摩擦力作为合力产生加速度，由于整体的加速度不变，所以甲、乙两物块间的摩擦力不变，故A、B错误，C正确；甲带正电，在向左运动的过程中，受到的洛伦兹力的方向向下，所以甲对乙的压力变大，对乙受力分析可知，乙物块对地面的压力变大，故D错误。 9．(多选)如图所示为一个质量为m、所带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图像可能是下列选项中的(　　) 解析：选AD。带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，若恰好满足qv0B＝mg，即v0＝，则圆环将做匀速直线运动，A正确。若满足v0>，则圆环在运动的过程中，受到摩擦力作用，根据牛顿第二定律有f＝μN＝μ(Bqv0－mg)＝ma，圆环做减速运动，随着速度的减小，摩擦力减小，加速度减小，因此做加速度减小的减速运动，v－t 图像的切线的斜率的绝对值逐渐减小，最终做匀速运动，且最终的速度v＝；若满足v0<，则受摩擦力作用，根据牛顿第二定律有f＝μN＝μ(mg－Bqv0)＝ma，圆环做减速运动，随着速度的减小，摩擦力增大，加速度增大，因此做加速度增大的减速运动，最终速度减小到零，其v－t 图像的切线的斜率绝对值逐渐增大，B、C错误，D正确。 10.(2024·江苏省溧水高级中学校考期中)如图所示，空间有范围足够大的匀强磁场，一个带正电的小圆环套在一根竖直固定且足够长的绝缘细杆上。现使圆环以一定的初速度向上运动，经一段时间后圆环回到起始位置。已知杆与环间的动摩擦因数保持不变，圆环所带电荷量保持不变，空气阻力不计，对于圆环从开始运动到回到起始位置的过程，下面关于圆环的速度v、加速度a随时间t变化的图像，重力势能Ep、机械能E随圆环离开出发点的高度h变化的图像，可能正确的是(　　) 解析：选D。上升阶段，对圆环根据牛顿第二定律有mg＋f＝ma1，其中有f＝μFN＝μBqv，联立解得a1＝，故圆环在上升阶段做加速度逐渐减小的减速运动；在最高点时，圆环速度为零，此时加速度a2＝＝g；下降阶段，对圆环根据牛顿第二定律有mg－μBqv＝ma3，联立解得a3＝，可知下降阶段，圆环做加速度逐渐减小的加速运动；上升和下降时速度方向相反，加速度方向相同，A、B错误。以初位置为零重力势能面，可知圆环的重力势能Ep＝mgh，可知Ep－h图像为过原点的倾斜直线，C错误。圆环运动过程中克服摩擦阻力做的功等于机械能的减少量，在上升阶段有f＝μFN＝μBqv，随着速度的减小，圆环受到的摩擦力逐渐减小，故E－h图线的斜率在减小；下降阶段随着速度的增大，圆环受到的摩擦力逐渐增大，故E－h图线的斜率在增大；由于受到摩擦力做负功，故回到初始位置时机械能小于开始时的机械能，D正确。 11．(2024·甘肃凉州期末)一质量为m、电荷量为q的带负电的小物体，由静止沿倾角为θ的光滑绝缘足够长的斜面开始下滑，整个装置在一个足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B，如图所示。当物体滑到某一位置时开始离开斜面，求： (1)物体离开斜面时的速度大小； (2)物体在斜面上滑行的距离。 解析： (1)当斜面对小物体的支持力为零时小物体开始离开斜面，对小物体受力分析如图所示 此时，垂直于斜面方向，物体受力平衡，有Bqv＝mg cos θ 解得v＝。 (2)根据动能定理，可得mgx sin θ＝mv2 解得x＝。 答案：(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $