河南省沁陽市第一中學(xué)高中物理 第三章 第五節(jié) 運(yùn)動電荷在磁場中受的力導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修32.doc

河南省沁陽市第一中學(xué)2013-2014學(xué)年高二物理 第三章 第五節(jié) 運(yùn)動電荷在磁場中受的力導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2一.選擇題1一個長螺線管中通有交變電流，把一個帶電粒子沿管軸線射入管中，不計重力，粒子將在管中a做圓周運(yùn)動 b沿軸線來回運(yùn)動c做勻加速直線運(yùn)動 d做勻速直線運(yùn)動2.如圖為一“濾速器”裝置的示意圖a、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(hù)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，使所選電子仍能夠沿水平直線oo運(yùn)動，由o射出，不計重力作用可能達(dá)到上述目的的辦法是()a使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里b使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里c使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外d使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外3兩個絕緣導(dǎo)體環(huán)aa、bb大小相同，環(huán)面垂直，環(huán)中通有相同大小的恒定電流，如圖所示，則圓心o處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向為(aa面水平，bb面垂直紙面)()a指向左上方 b指向右下方c豎直向上 d水平向右4.長方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中，有電流通過金屬塊，如圖所示，則下面說法正確的是()a金屬塊上下表面電勢相等b金屬塊上表面電勢高于下表面電勢c金屬塊上表面電勢低于下表面電勢d無法比較兩表面的電勢高低5.(2011年長春高二檢測)在方向如圖所示的勻強(qiáng)電場(場強(qiáng)為e)和勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為b)共存的場區(qū)中，一電子沿垂直電場線和磁感線的方向以速度v0射入場區(qū)，設(shè)電子射出場區(qū)時的速度為v，則()a若v0e/b，電子沿軌跡運(yùn)動，射出場區(qū)時，速度vv0b若v0e/b，電子沿軌跡運(yùn)動，射出場區(qū)時，速度vv0c若v0e/b，電子沿軌跡運(yùn)動，射出場區(qū)時，速度vv0d若v0e/b，電子沿軌跡運(yùn)動，射出場區(qū)時，速度vv06.如圖所示，某空間勻強(qiáng)電場豎直向下，勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里，一金屬棒ab從高h(yuǎn)處自由下落，則()aa端先著地bb端先著地c兩端同時著地d以上說法均不正確7.(2011年鄭州高二檢測)如圖所示，a為帶正電的小物塊，b是一不帶電的絕緣物體，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(qiáng)磁場，現(xiàn)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(yùn)動，在加速運(yùn)動階段()aa、b一起運(yùn)動的加速度減小ba、b一起運(yùn)動的加速度增大ca、b物塊間的摩擦力減小da、b物塊間的摩擦力增大8.如圖所示，一個帶負(fù)電的滑環(huán)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(qiáng)磁場b中現(xiàn)給滑環(huán)施以一個水平向右的瞬時速度，使其由靜止開始運(yùn)動，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動情況可能是()a始終做勻速運(yùn)動 b開始做減速運(yùn)動，最后靜止于桿上 c先做加速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動 d先做減速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動9.如圖所示，平行板電容器的兩板與電源相連，板間同時有電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場b，一個帶電荷量為q的粒子以v0為初速度從兩板中間沿垂直電磁場方向進(jìn)入，穿出時粒子的動能減小了，若想使這個帶電粒子以v0沿原方向勻速直線運(yùn)動穿過電磁場，可采用的辦法是()a減小平行板的正對面積 b增大電源電壓c減小磁感應(yīng)強(qiáng)度b d增大磁感應(yīng)強(qiáng)度b10.美國發(fā)射的航天飛機(jī)“發(fā)現(xiàn)者”號搭載了一臺磁譜儀，其中一個關(guān)鍵部件是由中國科學(xué)院電工研究所設(shè)計制造的直徑為1200 mm、高為80 mm、中心磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.314 t的永久磁體它的主要使命是要探測宇宙空間中可能存在的物質(zhì)，特別是宇宙中反氦原子核若如圖39所示的磁譜儀中的4條徑跡分別為質(zhì)子、反質(zhì)子、粒子、反氦核的徑跡，其中反氦核的徑跡為()a1b2c3 d4二、計算題11如圖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，速率大小不一當(dāng)電子通過方向互相垂直的均勻電場和磁場后，只有一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)電場的平行板間的電壓為300 v，間距為5 cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06 t，問：(1)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里還是向外？(2)速度為多大的電子才能通過小孔s?12.質(zhì)量為m，帶電量為q的微粒，以速度v與水平方向成45角進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場同時存在的空間，如圖358所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運(yùn)動，求：(1)電場強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小13.(探究創(chuàng)新)如圖所示，ab為一段光滑絕緣水平軌道，bcd為一段光滑的圓弧軌道，半徑為r，今有一質(zhì)量為m、帶電量為q的絕緣小球，以速度v0從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動，后又沿弧bc做圓周運(yùn)動，到c點(diǎn)后由于v0較小，故難運(yùn)動到最高點(diǎn)如果當(dāng)其運(yùn)動至c點(diǎn)時，忽然在軌道區(qū)域加一勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，使其能運(yùn)動到最高點(diǎn)，此時軌道彈力為零，且貼著軌道做勻速圓周運(yùn)動，求：(1)勻強(qiáng)電場的方向和強(qiáng)度；(2)磁場的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度(3)小球到達(dá)軌道的末端點(diǎn)d后，將做什么運(yùn)動？參考答案2.解析：選ad.要使電子沿直線oo運(yùn)動，則電子在豎直方向所受電場力和洛倫茲力平衡，若a板電勢高于b板，則電子所受電場力方向豎直向上，其所受洛倫茲力方向必向下，由左手定則可判定磁場方向垂直紙面向里，故a選項正確同理可判斷d選項正確3.a 4.解析：選c.由左手定則知自由電子所受洛倫茲力方向向上，即自由電子向上偏，所以上表面電勢比下表面低5.解析：選bc.不計電子的重力，電子受到向上的電場力qe和向下的洛倫茲力qv0b，當(dāng)v0，即qv0bqe時，電子將向下偏，軌跡為，電場力做負(fù)功，洛倫茲力不做功，射出場區(qū)時，速度vv0；當(dāng)v0時，電子向上偏，軌跡為，電場力做正功，射出場區(qū)時，速度vv0，當(dāng)v0時，電子將沿直線水平向右飛出故答案為b、c.6.解析：選b.ab棒中自由電子隨棒一起下落，有向下的速度，并受到向左的洛倫茲力，故自由電子往左端集中，因此a端帶負(fù)電，b端帶正電a端受到向上靜電力，b端受到向下靜電力，b端先著地7.解析：選ac.(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.8.解析：選abd.帶電滑環(huán)向右運(yùn)動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)初速度的大小未具體給定，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)洛倫茲力等于重力時，則滑環(huán)做勻速運(yùn)動；(2)當(dāng)洛倫茲力小于重力時，滑環(huán)將做減速運(yùn)動，最后停在桿上；(3)當(dāng)洛倫茲力開始時大于重力時，滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減小，滑環(huán)與桿之間擠壓力將逐漸減小，因而滑環(huán)所受的摩擦力減小，當(dāng)擠壓力為零時，摩擦力為零，滑環(huán)做勻速運(yùn)動9.解析：選bc.帶電粒子在正交的電磁場中運(yùn)動，由于射出時動能小于mv2，可以判定洛倫茲力大于電場力，因此若使帶電粒子以v0沿原方向運(yùn)動，則必須增大電場強(qiáng)度或減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，故c正確，d錯誤電場強(qiáng)度可利用公式e求出，可知u越大，e越大，故b正確對于a答案，不改變電壓及板間距離，只改變正對面積，不影響電場強(qiáng)度，故a錯誤10.解析：選b.由速度選擇器的特點(diǎn)可知，進(jìn)入磁場b2的四種粒子的速度v相同由左手定則可以判斷，向左偏轉(zhuǎn)的為反質(zhì)子和反氦核(帶負(fù)電)又根據(jù)r知rhrhe，故2為反氦核的徑跡，故b正確11.解析：(1)由題圖可知，平行板產(chǎn)生的電場強(qiáng)度e方向向下，使帶負(fù)電的電子受到的電場力feee方向向上若沒有磁場，電子束將向上偏轉(zhuǎn)為了使電子能夠穿過小孔s，所加的磁場施于電子束的洛倫茲力必須是向下的根據(jù)左手定則分析得出，b的方向垂直于紙面向里(2)電子受到的洛倫茲力為fbevb，它的大小與電子速率v有關(guān)只有那些速率的大小剛好使得洛倫茲力與電場力相平衡的電子，才可沿直線ka通過小孔s.據(jù)題意，能夠通過小孔的電子，其速率滿足下式：evbee，解得：v.又因為e，所以v，將u300 v，b0.06 t，d0.05 m代入上式，得v105 m/s即只有速率為105 m/s的電子可以通過小孔s.答案：(1)向里(2)105 m/s12.mg/q 正電13.解析：小球到達(dá)c點(diǎn)的速度為vc，由動能定理得：mgrmv2mv2，所以vc.在c點(diǎn)同時加上