【精准解析】人教版物理选修3-1习题：第3章5运动电荷在磁场中受到的力

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第三章　5
[练案 25]
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．(2019·宁夏银川一中高二上学期期末)如图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如
大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布
特点，判断下列说法中正确的是(　B　)
A．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱
B．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，两极最弱
C．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同
D．地磁场对垂直地面射来的宇宙射线无阻挡作用
解析：高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转。粒子在不同的磁
场中，所受到的洛伦兹力大小不一，而磁场在南、北两极的磁场几乎与地面垂直，在赤道附
近磁场的方向几乎与地面平行，结合洛伦兹力的特点可知，地磁场对垂直射向地球表面的宇
宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强；故 B正确，ACD 错误。
2．如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是
(　C　)
A．当从 a端通入电流时，电子做匀加速直线运动
B．当从 b端通入电流时，电子做匀加速直线运动
C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动
D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动
解析：不管通有什么方向的电流，螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着
磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应一直保持原运动状态不变。
3．(2019·天津市七校(静海一中、宝坻一中、杨村一中等)高二上学期期末)如图，a、b、
c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相
同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心 O点沿垂直于纸面的方向向外运动，
它所受洛伦兹力的方向是(　A　)
A．沿 O到c方向　　　 B．沿 O到a方向
C．沿 O到d方向 D．沿 O到b方向
解析：根据题意，由右手螺旋定则知 b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而 a与c导
线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正
方形中心 O点沿垂直于纸面的方向向外运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向
下。即由 O到c，故 A正确，BCD 错误。
4．(2019·江西省九江第一中学高二上学期期末)如图，三个完全相同的带正电的小球，从
同一高度开始自由落下，其中 a直接落地，b下落过程中经过一个水平方向的匀强电场区，c
下落时经过一个水平方向的匀强磁场区，不计空气阻力，设它们落地的速度大小分别为
v
a、
v
b、
v
c，则(　D　)
A．
v
a＝
v
b＝
v
cB．
v
b>
v
a>
v
c
C．
v
a<
v
b＝
v
cD．
v
a＝
v
c<
v
b
解析：根据题意可知，a球做自由落体运动，下落过程中只有重力做功；由于 b在下落的
过程中电场力对小球做正功，故根据动能定理知 b球的落地速度大于 a球的落地速度；c球在
下落过程中经过磁场，c受到洛伦兹力作用，因洛伦兹力始终与速度垂直且对小球始终不做功，
c球下落过程中只有重力对小球做功，根据动能定理知 c球下落的末动能与 a球的末动能相等，
即速度大小相等，由此分析知，ABC 错误，D正确。
5．用细线和带电小球做成的摆，把它放置在某匀强磁场中，如图所示，在带电小球摆动
的过程中，连续两次经过最低点时，相同的物理量是(不计空气阻力)(　CD　)
A．小球受到的洛伦兹力　 B．摆线的张力
C．小球的向心加速度 D．小球的动能
解析：设小球带正电，则小球向右摆到最低点时，洛伦兹力的方向向上，小球向左摆到
最低点时，洛伦兹力的方向向下，故 A错误；设摆球所带电量为 q，摆线长为 r，磁感应强度
为B，在最低点时的速度为
v
，在摆动过程中，洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，
所以到达最低点速度大小相等，小球的动能相等，小球的向心加速度 a＝
v
2
r
相等。小球向右摆
到最低点时：F1＋Bq
v
－mg＝m
v
2
r
，小球向左摆到最低点时：F2－Bq
v
－mg＝m
v
2
r
，解得：
F1<F2，所以摆线的张力不相等，故 B错误，C、D正确。
二、非选择题
6．一种测量血管中血流速度的仪器原理图，如图所示，在动脉血管两侧分别安装电极并
加磁场，设血管直径为 2 mm，磁场的磁感应强感度为 0.080 T，电压表测出的电压为 0.10
mV，则血流速度大小为__0.63__ m/s。
解析：血液中有正、负离子，当血液流动时，血液中的正负离子受到洛伦兹力，使血管
上、下壁出现等量异号电荷，使血管内又形成一个电场，当离子所受电场力和洛伦兹力相等
时，血液上、下两壁间形成稳定电场，存在稳定电压，血液在血管中匀速流动。即 qE＝q
v
B，
q
U
d
＝q
v
B，
v
＝
U
B
d
＝
0
1
×
1
0
－
3
0
0
8
×
2
×
1
0
－
3
m/s＝0.63 m/s。
7．如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场。一束同位素
离子流从狭缝 S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝 S2射出的离子，又沿
着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为 E的偏转电场，最后打在照相底片 D上。已知同
位素离子的电荷量为 q(q>0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为 E0的匀强电场和
磁感应强度大小为 B0的匀强磁场，照相底片 D与狭缝 S1、S2的连线平行且距离为 L，忽略重
力的影响。
(1)求从狭缝 S2射出的离子速度
v
0的大小；
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