【成才之路】版高中物理3.5運動電荷在磁場中受到的力練習新人教版選修3-1基礎夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1．(浙江省～學年高二學業水平測試)下面四幅圖表示了磁感應強度B、電荷速度v和洛倫茲力F三者方向之間的關系，其中正確的是()答案：B解析：根據左手定則，A中F方向應向下，B中F方向應向上，故A錯、B對。C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都錯。2.長直導線AB附近，有一帶正電的小球，用絕緣絲線懸掛在M點，當導線AB通以如圖所示的恒定電流時，下列說法正確的是()A．小球受磁場力作用，方向與導線AB垂直且指向紙里B．小球受磁場力作用，方向與導線AB垂直且指向紙外C．小球受磁場力作用，方向與導線AB垂直向左D．小球不受磁場力作用答案：D解析：電場對其中的靜止電荷、運動電荷都有力的作用，而磁場只對其中的運動電荷才有力的作用，且運動方向不能與磁場方向平行，所以D選項正確。3．如圖所示，一束電子流沿管的軸線進入螺線管，忽略重力，電子在管內的運動應該是()A．當從a端通入電流時，電子做勻加速直線運動B．當從b端通入電流時，電子做勻加速直線運動C．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運動D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運動答案：C解析：不管通有什么方向的電流，螺線管內部磁場方向始終與軸線平行，帶電粒子沿著磁感線運動時不受洛倫茲力，所以應一直保持原運動狀態不變。4.在真空中的玻璃管中，封有兩個電極，當加上電壓后，會從陰極射出一束高速電子流，稱為陰極射線。如在陰極射線管的正上方平行放置一根通有強電流的長直導線，其電流方向如圖所示，則陰極射線將會()A．向上偏轉 B．向下偏轉C．向紙內偏轉 D．向紙外偏轉答案：A解析：本題考查右、左手定則判斷磁場方向和洛倫茲力方向。根據右手定則判定通電導線周圍磁場方向下部分向外；根據左手定則判斷陰極射線在磁場中受力方向向上。故正確答案為A。5．如圖所示，用絲線吊一個質量為m的帶電(絕緣)小球處于勻強磁場中，空氣阻力不計，當小球分別從A點和B點向最低點O運動且兩次經過O點時()A．小球的動能相同 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答案：AD解析：帶電小球受到洛倫茲力和繩的拉力與速度方向時刻垂直，對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，故兩次經過O點時速度大小不變，動能相同，A正確；小球分別從A點和B點向最低點O運動且兩次經過O點時速度方向相反，由左手定則可知兩次過O點洛倫茲力方向相反，繩的拉力大小也就不同，故B、C錯；由a＝eq\f(v2,R)可知向心加速度相同，D正確。二、非選擇題6．如圖所示是電視機顯像管的結構示意圖。通常要求磁鐵要遠離電視機，是因為____________________；如果磁鐵的N極從下方靠近顯像管，則顯像管上的光斑將會________(正對顯像管屏幕觀察)。答案：磁鐵的磁場會對顯像管內電子束產生影響，使電子束偏離原來的正常軌跡，從而使得圖像或顏色畸變向紙面內偏移7．質量為m，帶電量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動，求：(1)電場強度的大小，該帶電粒子帶何種電荷。(2)磁感應強度的大小。答案：(1)正電，eq\f(mg,q)(2)eq\f(\r(2)mg,qv)解析：(1)微粒做勻速直線運動，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場力qE，洛倫茲力qvB，由此可知，微粒帶正電，受力如圖所示，qE＝mg，則電場強度E＝eq\f(mg,q)(2)由于合力為零，則qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv)。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．如圖所示，a為帶正電的小物塊，b是一不帶電的絕緣物塊(設a、b間無電荷轉移)，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直紙面向里的勻強磁場，現用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無相對滑動地向左加速運動，在加速運動階段()A．a、b一起運動的加速度減小 B．a、b一起運動的加速度增大C．a、b物塊間的摩擦力不變 D．a、b物塊間的摩擦力增大答案：A解析：(1)以a為研究對象，分析a的受力情況a向左加速→受洛倫茲力方向向下→對b的壓力增大(2)以a、b整體為研究對象，分析整體受的合外力b對地面壓力增大→b受的摩擦力增大→整體合外力減小→加速度減小(3)再分析a，b對a的摩擦力是a的合外力a的加速度減小→a的合外力減小→a、b間的摩擦力減小。故只有選項A正確。2．(沈陽市重點高中協作體～學年高二上學期期中)如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強度為B的勻強磁場中。質量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑。在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達地面時的動能與B的大小無關C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上答案：C解析：據左手定則可知，滑塊受到垂直斜面向下的洛倫茲力，C對。隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小變化，它對斜面的壓力大小發生變化，故滑塊受到的摩擦力大小變化，A錯。B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，據動能定理，滑塊到達地面時的動能就越小，B錯。由于開始滑塊不受洛倫茲力時就能下滑，故B再大，滑塊也不可能靜止在斜面上。3．(石家莊市～學年高二上學期期末)目前，世界上正在研究一種新型發電機叫磁流體發電機。如圖所示表示了它的發電原理：將一束等離子體噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產生電壓。如果射入的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(沿初速度方向)為L，板間距離為d，金屬板的正對面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于離子初速度方向，負載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間。當發電機穩定發電時，電流表的示數為I，那么板間電離氣體的電阻率為()A．eq\f(S,d)(eq\f(Bdv,I)－R) B．eq\f(S,d)(eq\f(BLv,I)－R)C．eq\f(S,L)(eq\f(Bdv,I)－R) D．eq\f(S,L)(eq\f(BLv,I)－R)答案：A解析：發電機穩定工作時，離子所受電場力等于洛倫茲力eq\f(U,d)q＝qvB得：U＝Bvd，又R＋R1＝eq\f(U,I)，R1為板間電離氣體的電阻，且R1＝ρeq\f(d,S)，聯立得到電阻率ρ的表達式為ρ＝eq\f(S,d)(eq\f(Bdv,I)－R)，故選A。4．如圖所示，質量為m、帶電量為＋q的三個相同的帶電小球A、B、C，從同一高度以初速度v0水平拋出，B球處于豎直向下的勻強電場中，C球處于垂直紙面向里的勻強磁場中，它們落地的時間分別為tA、tB、tC，落地時的速度大小分別為vA、vB、vC，則以下判斷正確的是()A．tA＝tB＝tC B．tC>tA>tBC．vB>vA＝vC D．vA<vB<vC答案：BC解析：根據受力可判tC>tA>tB，選項A錯，B對；因洛倫茲力不做功，可判vA＝vC<vB，選項C對，D錯。5．(遼寧師大附中～學年高二上學期期中)如圖，一個帶負電的滑環套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個裝置處于方向如圖所示的勻強磁場中。現使滑環獲得某一初速度v0向右運動，則之后滑環在桿上的運動情況可能是()A．始終做勻速運動B．開始做減速運動，最后靜止在桿上C．先做加速運動，最后做勻速運動D．先做減速運動，最后做勻速運動答案：ABD解析：當帶負電的環進入磁場時豎直向上的洛倫茲力恰好等于自身的重力時，則環與桿沒有相互作用力，所以沒有摩擦力存在，因此環做勻速運動，故A正確；當帶負電的環進入磁場時的豎直向上的洛倫茲力小于自身的重力時，則環與桿有相互作用力，所以有摩擦力存在，因此環在摩擦力作用下，做減速運動，直到停止，故B正確；當帶負電的環進入磁場時受到豎直向上的洛倫茲力，所以環不可能做加速運動，故C錯誤；當帶負電的環進入磁場時豎直向上的洛倫茲力大于自身的重力時，則環與桿有相互作用，所以有摩擦力存在，因此環做減速運動，導致洛倫茲力不斷減小，當其等于重力時，環開始做勻速直線運動，故D正確。二、非選擇題6．如圖所示的裝置，左半部分為速度選擇器，右半部分為勻強的偏轉電場。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進入場強大小為E的偏轉電場，最后打在照相底片D上。已知同位素離子的電荷量為q(q>0)，速度選擇器內部存在著相互垂直的場強大小為E0的勻強電場和磁感應強度大小為B0的勻強磁場，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響。(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大?。?2)若打在照相底片上的離子在偏轉電場中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質量m之間的關系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。答案：(1)e