2020版高考物理總復(fù)習(xí) 沖A方案 課時訓(xùn)練（二十）第20講 運動電荷在磁場中受到的力（含解析）新人教版

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1、課時訓(xùn)練(二十) 　【運動電荷在磁場中受到的力】　 【基礎(chǔ)過關(guān)】 1.[2019·臨安中學(xué)模擬] 下列關(guān)于洛倫茲力的說法中正確的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同 B.如果把電荷量由+q改為-q,且速度反向,大小不變,則洛倫茲力的大小、方向均不變 C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直,磁場方向一定與電荷運動方向垂直 D.粒子在只受到洛倫茲力作用下運動的動能、速度均不變 2.如圖Z20-1所示,一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管,忽略重力,電子在管內(nèi)的運動應(yīng)該是 (　　) 圖Z20-1 A.當(dāng)從a端通入電流

2、時,電子做勻加速直線運動 B.當(dāng)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 圖Z20-2 3.如圖Z20-2所示,重力不計的帶電粒子水平向右進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,對該帶電粒子進(jìn)入磁場后的運動情況,以下判斷正確的是 (　　) A.粒子向上偏轉(zhuǎn) 　　　B.粒子向下偏轉(zhuǎn) C.粒子不偏轉(zhuǎn) 　　　D.粒子很快停止運動 圖Z20-3 4.a、b、c三束粒子沿紙面向上射入垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,偏轉(zhuǎn)軌跡如圖Z20-3所示,關(guān)于粒子的帶電性質(zhì),下列判斷正確的是 (　　) A.a帶負(fù)電荷 　　　B.a

3、帶正電荷 C.b帶正電荷 　　　D.c帶正電荷 5.[2019·臺州中學(xué)模擬] 地球的極光由地球磁層和太陽的高能帶電粒子流(太陽風(fēng))使高層大氣分子或原子激發(fā)(或電離)而產(chǎn)生.假如高速電子流以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點,則電子流在進(jìn)入地球周圍的空間時,將 (　　) A.向東偏轉(zhuǎn) B.向西偏轉(zhuǎn) C.向北偏轉(zhuǎn) D.豎直向下沿直線射向地面 圖Z20-4 6.如圖Z20-4所示,a是豎直平面P上的一點,P前有一條形磁鐵垂直于P,且S極朝向a點,P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下,在水平面內(nèi)向右偏轉(zhuǎn)經(jīng)過a點.在電子經(jīng)過a點的瞬間,條形磁鐵的磁場對該電子的作用

4、力的方向 (　　) A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 圖Z20-5 7.如圖Z20-5所示,將一陰極射線管置于一通電螺線管的正上方且兩極在同一水平面內(nèi),則陰極射線將 (　　) A.向里偏轉(zhuǎn) B.向外偏轉(zhuǎn) C.向上偏轉(zhuǎn) D.向下偏轉(zhuǎn) 圖Z20-6 8.如圖Z20-6所示是電子射線管示意圖.接通電源后,電子射線由陰極沿x軸正方向射出,在熒光屏上會看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn),下列措施可行的是 (　　) A.加一磁場,磁場方向沿z軸負(fù)方向 B.加一磁場,磁場方向沿y軸正方向 C.加一磁場,磁場方向沿x軸正方向 D.

5、加一磁場,磁場方向沿y軸負(fù)方向 圖Z20-7 9.[2019·鎮(zhèn)海中學(xué)模擬] 如圖Z20-7所示,電子槍向右發(fā)射電子束,其正下方水平直導(dǎo)線內(nèi)通有向右的電流,則電子束將 (　　) A.向上偏轉(zhuǎn),速率越來越小 B.向上偏轉(zhuǎn),速率保持不變 C.向下偏轉(zhuǎn),速率越來越大 D.向下偏轉(zhuǎn),速率保持不變 10.圖Z20-8為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,一束等離子體(含正、負(fù)離子)沿圖示方向垂直射入由一對磁極產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場中,A、B是一對平行于磁場放置的金屬板,板間連入電阻R,則電路穩(wěn)定后(　　) 圖Z20-8 A.離子可能向N極偏轉(zhuǎn) B.A板聚集正離子 C.R中有向上的電流 D.離子

6、在磁場中偏轉(zhuǎn)時洛倫茲力可能做功 11.如圖Z20-9所示,電流從A點分兩路通過對稱的材料完全相同的半圓聚于B點.現(xiàn)有一電子垂直于紙面向圓心射入,關(guān)于電子的偏轉(zhuǎn)方向, 圖Z20-9 下列說法正確的是 (　　) A.電子向上偏轉(zhuǎn) B.電子向下偏轉(zhuǎn) C.電子向左偏轉(zhuǎn) D.不偏轉(zhuǎn) 【領(lǐng)先沖A】 12.如圖Z20-10所示,從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)電壓為U的電場加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn).不考慮電子本身的重力.設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.欲使電子沿直線從電磁場區(qū)域通過,只采取下列措施,其中可行的是(　　) 圖Z20-10

7、A.適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E B.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B C.適當(dāng)增大加速電場的寬度 D.適當(dāng)減小加速電壓U 圖Z20-11 13.如圖Z20-11所示,帶電小球在勻強(qiáng)磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)往復(fù)運動,它向左或向右運動通過最低點時 (　　) A.速度相同 B.加速度相同 C.所受洛倫茲力相同 D.軌道對它的彈力相同 14.托卡馬克磁約束裝置圖如圖Z20-12甲所示,該裝置是一種利用磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器.其主要原理(如圖乙所示)為粒子混合體被強(qiáng)電流線圈產(chǎn)生的磁場約束在“容器”中,通電線圈產(chǎn)生的圓形磁場可看作勻強(qiáng)磁場,“容器”中有運動的粒子混合體,有些粒子會運

8、動到“容器”的邊緣,它們的截面圖如圖丙所示.若有運動方向與磁場方向垂直的帶電粒子(不計粒子重力)在P點向上運動,觀察其勻速圓周運動軌跡,下列說法正確的是 (　　) 圖Z20-12 A.要產(chǎn)生圖乙的磁場,線圈中強(qiáng)電流方向應(yīng)與圖示電流方向相同;丙圖中,帶正電的粒子在P點向上運動后的軌跡是1 B.要產(chǎn)生圖乙的磁場,線圈中強(qiáng)電流方向應(yīng)與圖示電流方向相反;丙圖中,帶負(fù)電的粒子在P點向上運動后的軌跡是2 C.要產(chǎn)生圖乙的磁場,線圈中強(qiáng)電流方向應(yīng)與圖示電流方向相同;丙圖中,帶正電的粒子在P點向上運動后的軌跡是2 D.要產(chǎn)生圖乙的磁場,線圈中強(qiáng)電流方向應(yīng)與圖示電流方向相反;丙圖中,帶負(fù)電的粒子在

9、P點向上運動后的軌跡是1 15.如圖Z20-13所示,一個帶正電的小球沿光滑的水平絕緣桌面向右運動,速度的方向垂直于一個水平方向的勻強(qiáng)磁場,小球飛離桌子邊緣落到地板上.設(shè)其飛行時間為t1,水平射程為x1,落地速率為v1.撤去磁場,其余條件不變時,小球飛行時間為t2,水平射程為x2,落地速率為v2,則 (　　) 圖Z20-13 A.t1x2 C.x1v2 16.[2019·金華十校期末] 如圖Z20-14所示,虛線所圍的區(qū)域內(nèi)存在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,從左側(cè)水平向右射入的電子穿過該區(qū)域時未發(fā)生偏轉(zhuǎn).下列說法正確的是 (　

10、　) 圖Z20-14 A.若E的方向豎直向上、B的方向垂直于紙面向外,則電子一定做勻速直線運動通過虛線所圍的區(qū)域 B.若E的方向豎直向上、B的方向垂直于紙面向里,則電子可能做勻速直線運動通過虛線所圍的區(qū)域 C.若E和B的方向都沿水平方向,則電子可能做勻減速直線運動通過虛線所圍的區(qū)域 D.若E和B的方向都沿豎直方向,則電子可能做勻加速直線運動通過虛線所圍的區(qū)域 課時訓(xùn)練(二十) 1.B　[解析] 因為洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關(guān),而且與粒子速度的方向有關(guān),如當(dāng)粒子速度與磁場垂直時,F=qvB,當(dāng)粒子速度與磁場平行時,F=0,又由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方

11、向垂直,因而速度方向不同時,洛倫茲力的方向也不同,選項A錯誤.+q改為-q且速度反向,由左手定則可知洛倫茲力方向不變,由F=qvB知洛倫茲力大小也不變,選項B正確.電荷運動方向可以與磁場的方向成任意角度,選項C錯誤;粒子只受洛倫茲力作用時,速度大小不變,方向改變,選項D錯誤. 2.C　[解析] 不管通有什么方向的電流,螺線管內(nèi)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,所以一直保持原運動狀態(tài)不變. 3.A　[解析] 根據(jù)左手定則,伸開左手,使拇指與其余四指垂直,并與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直進(jìn)入手心,四指指向帶正電粒子的運動方向,則拇指指向為粒子受到的洛倫茲力方向,

12、故粒子受到向上的洛倫茲力,所以粒子向上偏轉(zhuǎn),故A正確. 4.B　[解析] 根據(jù)左手定則,結(jié)合圖可知,a粒子帶正電,c粒子不帶電,b粒子帶負(fù)電,故B正確,A、C、D錯誤. 5.B　[解析] 地磁場在赤道附近由南到北,電子帶負(fù)電,由左手定則可判斷,電子將相對于預(yù)定點稍向西偏轉(zhuǎn),故B正確. 6.A　[解析] 條形磁鐵的磁感線在a點處垂直于P向外,電子在a點向右運動,由左手定則可判斷出電子所受條形磁鐵的磁場作用力的方向向上,A正確. 7.B　[解析] 根據(jù)安培定則知,螺線管的磁場在陰極射線管位置處方向向下,根據(jù)左手定則知,電子所受的洛倫茲力方向垂直于紙面向外,則陰極射線管中的電子束將向紙面外

13、偏轉(zhuǎn),故B正確. 8.B　[解析] 電子沿x軸正方向運動,則電流沿x軸負(fù)方向,要使電子偏向z軸負(fù)方向,則電子所受的力應(yīng)沿z軸負(fù)方向,由左手定則可知可加一磁場,磁場方向沿y軸正方向. 9.B　[解析] 由安培定則可知,直導(dǎo)線在電子槍處產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外,電子束由左向右運動,由左手定則可知,電子束受到的洛倫茲力豎直向上,則電子束向上偏轉(zhuǎn);由于洛倫茲力對電子不做功,可知電子的速率不變,選項B正確. 10.C　[解析] 由左手定則知,正離子向B板偏轉(zhuǎn),負(fù)離子向A板偏轉(zhuǎn),離子不可能向N極偏轉(zhuǎn),A、B錯誤;電路穩(wěn)定后,電阻R中有向上的電流,C正確;因為洛倫茲力的方向與速度方向垂直,所以洛倫

14、茲力不可能做功,D錯誤. 11.D　[解析] 根據(jù)安培定則,上半個圓在圓心處產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向里,而下半個圓在圓心處產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外,因此圓心處總磁場為零,電子經(jīng)過時并不偏轉(zhuǎn),選項D正確. 12.A　[解析] 要使電子沿直線運動,必須滿足條件Eq=qvB,根據(jù)左手定則可知,電子所受的洛倫茲力的方向豎直向下,故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場力大于洛倫茲力,所以為了使電子在復(fù)合場中做勻速直線運動,要么增大洛倫茲力,要么減小電場力.適當(dāng)減小加速電壓U,可以減小速度v,可減小洛倫茲力,故D錯誤;適當(dāng)減小電場強(qiáng)度,可以減小電場力,故A正確;適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度,可減小洛倫茲力,故B錯誤;增大

15、加速電場的寬度,不能改變速度v,故C錯誤. 13.B　[解析] 小球往復(fù)運動通過最低點時,速度方向不同,洛倫茲力方向不同,選項A、C錯誤;洛倫茲力不做功,所以動能不變,即速度大小不變,根據(jù)向心加速度公式a=v2r知,加速度相同,選項B正確;根據(jù)受力分析知軌道對小球的彈力不同,選項D錯誤. 14.C　[解析] 由圖乙可知,要產(chǎn)生圖示的磁場,由安培定則可知,線圈中強(qiáng)電流方向應(yīng)與圖示電流方向相同;由左手定則可知,帶正電的粒子在P點向上運動后的軌跡是2,故選項C正確. 15.B　[解析] 有磁場時,小球下落過程中要受重力和洛倫茲力的共同作用,重力方向豎直向下,大小、方向都不變;洛倫茲力的大小和方

16、向都隨速度的變化而變化,但在能落到地板的前提下,洛倫茲力的水平分力方向向右,豎直分力方向向上,豎直方向的加速度仍向下,但小于重力加速度g,從而使運動時間比撤去磁場后要長,即t1>t2,選項A錯誤;小球在水平方向上加速運動,從而使水平位移比撤去磁場后要大,即x1>x2,選項B正確,選項C錯誤;在有磁場時,重力和洛倫茲力共同作用,洛倫茲力的方向每時每刻都跟速度方向垂直,不對小球做功,不改變小球的動能,有磁場和無磁場時都只有重力做功,動能的增加是相同的,有磁場和無磁場時小球落地的速度方向并不相同,但速度的大小是相等的,選項D錯誤. 16.C　[解析] 若E的方向豎直向上、B的方向垂直于紙面向外,則

17、電子所受的電場力豎直向下,由左手定則可判斷,洛倫茲力方向豎直向上,所以當(dāng)兩力大小相等時,電子穿過此區(qū)域不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),并且做勻速直線運動,故A錯誤;若E的方向豎直向上、B的方向垂直于紙面向里,則電場力方向豎直向下,由左手定則可判斷,洛倫茲力豎直向下,所以兩力不能使電子做直線運動,會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故B錯誤.若E和B的方向都沿水平方向,且電場方向與電子運動方向相反,則電子所受電場力方向與運動方向相同,由于電子運動方向與B的方向在一條直線上,所以不受洛倫茲力,因此穿過此區(qū)域不會發(fā)生偏轉(zhuǎn);如果電場方向與電子運動方向相同,則電子所受電場力與運動方向相反,則電子減速通過,故C正確.若E和B的方向都沿豎直方向,則電場力沿豎直方向,而洛倫茲力沿垂直于紙面的方向,合力方向與速度不共線,則電子做曲線運動,故D錯誤. - 6 -