高中物理第5章磁場與回旋加速器探究洛倫茲力學案滬科版選修3-1(編輯修改稿)
2024-12-25 23:11 本頁面
【文章內容簡介】 速直線運動，再根據牛頓第二定律分析粒子速度變化情況． 1． (對洛倫茲力公式的理解 )一帶電粒子在勻強磁場中沿著磁感線方向運動，現(xiàn)將該磁場的磁感應強度增 大一倍，則帶電粒子受到的洛倫茲力 ( ) A．增大兩倍 B．增大一倍 C．減小一半 D．依然為零 答案 D 解析 本題考查了洛倫茲力的計算公式 F＝ qvB，注意公式的適用條件．若粒子速度方向與磁場方向平行，洛倫茲力為零，故 A、 B、 C 錯誤， D 正確． 2． (帶電粒子在磁場中的圓周運動 )在勻強磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運動，如果又垂直進入另一磁感應強度是原來的磁感應強度 2 倍的勻強磁場，則 ( ) A．粒子的速率加倍，周期減半 B．粒子的速率不變，軌道半徑減半 C．粒子的速率減半，軌道半徑為原來的四分之一 D．粒 子的速率不變，周期減半 答案 BD 解析 洛倫茲力不改變帶電粒子的速率， A、 C錯．由 r＝ mvqB， T＝ 2πmqB 知：磁感應強度加倍時，軌道半徑減半、周期減半，故 B、 D 正確． 3． (帶電物體在勻強磁場中的運動 )光滑絕緣桿與水平面保持 θ 角，磁感應強度為 B 的勻強磁場充滿整個空間，一個帶正電 q、質量為 m、可以自由滑動的小環(huán)套在桿上，如圖 7 所示，小環(huán)下滑過程中對桿的壓力為零時，小環(huán)的速度為 ________． 圖 7 答案 mgcos θqB 解析 以帶電小環(huán)為研究對象，受力如圖． F＝ mgcos θ， F＝ qvB， 解得 v＝ mgcos θqB . 題組一 對洛倫茲力方向的判定 1．在以下幾幅圖中，對洛倫茲力的方向判斷正確的是 ( ) 答案 ABD ，進入如圖 1所示的磁場，分離為 3 三束，則下列判斷正確的是 ( ) 圖 1 A． 1 帶正電 B． 1 帶負電 C． 2 不帶電 D． 3 帶負電 答案 ACD 解析 根據左手定則，帶正電的粒子左偏，即 1；不偏轉說明不帶電，即 2；帶負電的粒子向右偏，即 3，因此答案為 A、 C、 D. 3．一長方形金屬塊放在勻強磁場中，將金屬塊通以電流，磁場方向和電流方向如圖 2 所示，則金屬塊兩表面 M、 N 的電勢高低情況是 ( ) 圖 2 A． φM＝ φN B． φM＞ φN C． φM＜ φN D．無法比較 答案 C 解析 金屬導體導電時是自由電子定向移動，導體處于磁場中，定向移動的自由電子受到洛倫茲力向 M 表面偏轉，則在 N 表面積累正電荷，故 φMφN，故 C 正確． 題組二 對洛倫茲力特點及公式的應用 4．一個運動電荷在某個空間里沒有受到洛倫茲力的作用，那么 ( ) A．這個空間一定沒有磁場 B．這個空間不一定沒有磁場 C．這個空間可能有方向與電荷運動方向平行的磁場 D．這個空間可能有方向與電荷運動方向垂直的磁場 答案 BC 解析 由題意，運動電荷在某個空間里沒 有受到洛倫茲力，可能空間沒有磁場，也可能存在磁場，磁場方向與電荷運動方向平行．故 A錯誤， B、 C 正確．若磁場方向與電荷運動方向垂直，電荷一定受到洛倫茲力，不符合題意，故 D 錯誤．故選 B、 C. 5．關于帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動，下列說法中正確的是 ( ) A．帶電粒子沿電場線方向射入，則電場力對帶電粒子做正功，粒子動能一定增加 B．帶電粒子垂直于電場線方向射入，則電場力對帶電粒子不做功，粒子動能不變 C．帶電粒子沿磁感線方向射入，洛倫茲力對帶電粒子做正功，粒子動能一定增加 D．不管帶電粒子怎樣射入磁場 ，洛倫茲力對帶電粒子都不做功，粒子動能不變 答案 D 解析 帶電粒子在電場中受到的電場力 F＝ qE，只與電場有關，與粒子的運動狀態(tài)無關，做功的正負由 θ角 (力與位移方向的夾角 )決定．對選項 A，只有粒子帶正電時才成立；垂直射入勻強電場的帶電粒子，不管帶電性質如何，電場力都會做正功，動能增加．帶電粒子在磁場中
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