1.3洛伦兹力 同步练习(Word版含答案).docx
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1、粤教版(2019)选择性必修二1.3洛伦兹力一、单选题1.下列说法中正确的是()A.若长为L通有电流为/的导体在某处受到的磁场力为F,则该处的磁感应强度必有ILB.由庄,知,B与产成正比,与成反比C.由户知,带电粒子在磁场中一定受到洛伦兹力D.以上说法均不对2.如图所示,在第一象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。一质子从尸点垂直磁场 射入,射入时速度方向与x轴夹角为60。,质子从y轴上离开磁场时速度方向与y轴垂 直。已知质子电荷量为e、质量为?,磁场磁感应强度大小为从。点的坐标为XXXA.质子在磁场中运动的轨迹圆的圆心的坐标为(0,瓜、B.质子在磁场中运动的轨迹圆的半径厂=2叵。3C.质子射入
2、速度大小为丫 =正也31nD.质子在磁场中运动的时间为/ =瞿3 .如图所示,半径为圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速 度口从A点沿直径AO8方向射入磁场,经过一段时间从C点射出磁场,OC与OB成 60。角.则该粒子在磁场中运动的时间为( )/ xxxxI X X X X X X 4 H X /K X X r参考答案:1. D【详解】A.当导体垂直放入磁场中,磁感应强度才为5,若导体与磁场不垂直,则磁感应强度大 于万,A错误;B.公式B是使用比值法定义的,B与F、比等无关,不能说B与产成正比,与比成反比,B错误;C.当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时,带电粒子就不会受到洛
3、伦兹力的作用,C 错误;D.根据以上分析可得以上说法均不对,D正确。故选D。2. B【详解】AB.如图所示,利用左手定则画出初末位置的洛伦兹力的方向,由此判断出圆心。的所在根据几何关系可得cos 30 = -r所以2Gr =a3圆心。的坐标为卜巧小,故A错误B正确;答案第1页,共17页C.在磁场中,由牛顿第二定律,即八I广eliv = mr质子射入速度大小为2y/3aeBv =3m故C错误;D.质子在磁场中运动的的周期1 =eB质子在磁场中运动的时间Tl = =3 3eB故D错误。故选Bo3. A【详解】粒子在磁场中运动的半径/? = r tan 60 = f3r时间为京丛仃t =-=v 3v
4、故选A。4. A答案第2页,共17页【详解】依题意结合物体做匀速圆周运动的条件,可知当点电荷受到指向圆心的洛伦兹力或电场力充当向心力,且洛伦兹力或电场力的大小不变,方向时刻改变时,电荷可以做匀速圆周运 动。A.图中匀强磁场对带正电的点电荷的洛伦兹力可以充当向心力,带正电的点电荷可以做 匀速圆周运动,故A正确;B.图中的匀强电场对带正电的点电荷的恒定电场力不能充当向心力;电荷不可以做匀速 圆周运动,故B错误;C.图中的通电直导线周围的环状磁场对带正电的点电荷的洛伦兹力不能充当向心力;电 荷不可以做匀速圆周运动,故c错误;D.图中的真空中孤立的带正电点电荷周围的电场对带正电的点电荷的电场力是库仑斥
5、 力,不能充当向心力,电荷不可以做匀速圆周运动,故D错误; 故选Ao5. B【详解】ABD.洛伦兹力的方向与速度方向垂直,所以洛伦兹力不做功,不改变速度的大小,只改 变速度的方向,所以不改变粒子的动能,AD错误B正确;C.洛伦兹力大小F = qvB与速度的大小有关,C错误。故选Bo6. B【详解】 粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,则有yqvB = m mvr =qR代入数据解得答案第3页,共17页r = (). lm=10cm粒子运动的圆周与人。相切时,能打到AC上的长度最大,设从E点射出的粒子恰好与AC边相切,粒子的运动轨迹如图所示,由几何关系有A DAB 20g 3AF =-=rcm
6、 = 10V3cmtan Z.A V3yACD错误,B正确。故选B。7. D【详解】A.由牛顿第二定律解得:R=a,因此当9=60。入射时,粒子恰好从人点飞出,见图I,故A错误;答案笫4页,共17页AB.当。=60。飞入的粒子在磁场中运动时对应的弦长为外 对应的时间为不管是从OA段射出,还是从AC段射出,这个弦长都是最大弦长,最大的弦长就对应着最大的弧长,而速度大小不变,所以弧长越大时间越长,即这个时间是最长时间,故B错误;C.当0=0。飞入的粒子在磁场中,粒子恰好从4c中点飞出,见图2,在磁场中运动时间也恰好是,所以:。从0到60。在磁场中运动时间先减小后增大,故C错误;6D.当=0。飞入的
7、粒子在磁场中,粒子恰好从AC中点飞出,见图2,因此在AC边界上只有一半区域有粒子射出,故D正确。故选D。8. C【详解】由尸粒子向地磁场两极运动的过程中,磁感应强度越来越大,根据周期公式T 二 2冗 mqB可知粒子螺旋运动的周期逐渐变小;由于洛伦兹力不做功,则粒子的速率保持不变,由于带电粒子向地磁场两极运动的过程中,磁感应强度越来越大,根据轨道半径公式rnv r = qB答案笫5页,共17页可知粒子螺旋运动的半径逐渐变小,ABD错误,C正确。故选Do9. A【详解】依题意,父核、笊核全部被约束在大圆形区域内,根据V*qvB = tnr得mvr qB由于二者速度相同,根据半径与比荷的关系,可知外
8、核,笊核在磁场中的轨迹半径之比为1: 2。当笊核在磁场中运动轨迹刚好与磁场外边界相切时,笊核运动轨迹半径最大,由儿 何知识得(而-、)心求得笊核的最大半径为*邛R所以,月:核在磁场中运动的最大半径为故选Ao10. D【详解】答案笫6页,共17页作出粒子的轨迹,粒子在磁场中运动的时间为_(兀一。)2n/” _ 3nA错误;BC.由几何关系得粒子的运动轨道半径R = 41a由洛伦兹力提供向心力有qvB = m-解得qBR 勉 Bam m因为洛伦兹力是变力,所以粒子所受洛伦兹力冲量的大小/),即,尬QB。我,匈 =3区qBa m ) 4qR 4BC错误;D.由几何关系可知,C与。点距离为s0c =
9、R + a = (j2 + )aD正确。故选D。11. D【详解】ABC.画出粒子在磁场中的运动轨迹如图答案笫7页,共17页由几何关系可知,两粒子在磁场中运动的半径相等,均为0而,根据VqvB = m可知m可知两粒子的速率相同,带电粒子在磁场中运动的轨迹长,选项ABC错误;D.两粒子的周期tEqB相同,粒子转过的角度为=45。粒子转过的角度例二135。根据2可知带电粒子在磁场中运动的时间较长,选项D正确;故选D。12. D【详解】 由公式mvr =qB得带电粒子在匀强磁场中运动的半径r = 0.3m,从Od边射入的粒子,出射点分布在ab和be边;从边射入的粒子,出射点分布在ab边和be边。故选
10、D。【名师点睛】抓住粒子运动轨迹然后通过由上向下平移,从而找出交点即出射点。13. A答案第8页,共17页【详解】电子垂直0M进入磁场后,经半个周期从。点右侧离开磁场,由左手定则可知,磁场方向 垂直纸面向里,由周期公式可知T 7rmlo=-=2 qB当电子向左上方垂直射入磁场时,由几何关系可知电子在磁场中运动的轨迹圆弧所对的圆 心角为0=-n3故其在磁场中的运动时间0 t 5乃加 5t - 1 / /)2乃 3qB 3故选Ao14. B【详解】A.根据左手定则知,题图中右侧为负电子运动轨迹,A错误;B.由洛伦兹力提供向心力,可得y-qvB = mr解得电子的速度为y =幽m由题图知正电子轨迹半
11、径大,则正电子速度大于负电子速度,B正确:C.带电粒子在磁场中运动周期为1 =qB与速度大小、轨迹半径无关,则正、负电子在气泡室运动时,有能量损失,则动能减小、轨迹半径减小、周期不变,c错误;D.正、负电子所受洛伦兹力的方向时刻发生变化,D错误。故选B。15. D【详解】答案第9页,共17页A.根据qvB = tn r可知mvr =qB因此轨道半径之比为,1:2,故A错误;B.如图由几何关系可知,“、N转过的角度分别为120。和60。,根据弧长公式l = Or可知M、N在磁场中运动的轨迹长度之比为1:1,故B错误;C.根据_ 2冗r 2冗mI =v qB可知何、N在磁场中运动的周期之比为1:1
12、,故C错误;D.根据一T2可知何、N在磁场中运动的时间之比为2:1,故D正确。故选D。16. 运动电荷洛伦兹力【详解】略17. 垂直纸面向外答案第10页,共17页3vC色. 3v2yl37rr3v4 .仅受洛伦兹力或电场力的作用,带正电的点电荷在下列磁场或电场中能做匀速圆周运动的是()5 .带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用.下列表述正确的是( )A.洛伦兹力对带电粒子做正功B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能C.洛伦兹力的大小与速度无关D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向6.如图所示,一个有理想边界、磁感应强度8 = 5x10-5T的矩形匀强磁场ABCO区域,对角线AC放一个
13、挡板,AB = CD = 20/3cm, BC = AD = 20cm ,左边有一个宽度等于AB的线状粒子源,可以水平向右发射速度yfxlm/s的粒子,粒子的质量/ = lx10-25kg,电荷量9 = -2x10&C,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,在挡板AC上能打上粒子部分的长度是()【详解】由于粒子带正电,偏转的方向向右,根据左手定则可得,磁场的方向垂直纸面向外.粒子在磁场中运动的过程中洛伦兹力提供向心力,得:= m得:R =%,由于已知 r qB质子和笊核,它们具有相同的速度,qJK=qffi0,所以:rQi即,粒子流是 笊核流,是质子流;点睛:本题关键是结合运动的轨迹,用洛伦兹力提
14、供向心力列式分析计算.根据图象明确粒子的运动轨迹和半径是解题的关键.18.q浊sin . qvB 0【详解】19. (1) ”生tn2m(3)5 nm3qB【详解】(1)由题意如图1所示,根据几何关系可知这种情况下粒子的轨道半径为凡 设该粒子的速度大小为心根据牛顿第二定律有qvB =mv解得图1答案第11页,共17页(2)设粒子在磁场中运动的最大半径为最大速度为加,如图2所示,根据几何关系可得(4=不+4解得根据牛顿第二定律有根据动能的表达式有联立解得(3)根据几何关系可知,粒子在磁场中转过的圆心角为a = 360-2 arctan r所以当最大时,Q有最大值为zm = 360 - 2 arc
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