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2019-2020年高中物理第三章磁场5运动电荷在磁场中受到的力课时训练新人教版选修题组一 洛伦兹力的方向
1.下列各图中运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是 解析:由左手定则可知选项A错误B正确选项C、D中电荷运动方向平行于磁场均不受洛伦兹力因此C、D均错误答案:B
2.多选一束混合粒子流从一发射源射出后进入如图所示的磁场分离为
1、
2、3三束则下列判断正确的是 A.1带正电B.1带负电C.2不带电D.3带负电解析:根据左手定则带正电的粒子向左偏即1;不偏转说明不带电即2;带负电的粒子向右偏说明是3因此答案为A、C、D答案:ACD
3.在学校操场的上空停着一个热气球从它底部脱落一个塑料小部件下落过程中由于和空气摩擦而带负电如果没有风那么它的着地点会落在热气球正下方地面位置的 A.偏东B.偏西C.偏南D.偏北解析:在北半球地磁场在水平方向上的分量方向是水平向北塑料小部件带负电根据左手定则可得塑料小部件受到向西的洛伦兹力故向西偏转B正确答案:B题组二 洛伦兹力的特点
4.多选关于安培力和洛伦兹力下面说法中正确的是 A.洛伦兹力和安培力是性质完全不同的两种力B.安培力和洛伦兹力其本质都是磁场对运动电荷的作用力C.安培力和洛伦兹力二者是等价的D.安培力对通电导体能做功但洛伦兹力对运动电荷不能做功解析:安培力和洛伦兹力实际上都是磁场对运动电荷的作用力但二者不是等价的安培力实际上是洛伦兹力的宏观表现它可以对通电导体做功但洛伦兹力不能对运动电荷做功所以A、C错B、D对答案:BD
5.多选关于电荷在磁场中的受力下列说法中正确的是 A.静止的电荷一定不受洛伦兹力的作用运动电荷一定受洛伦兹力的作用B.洛伦兹力的方向有可能与磁场方向平行C.洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直D.带电粒子运动方向与磁场方向平行时一定不受洛伦兹力的作用解析:由F=qvBsinθ当B∥v时F=0;当v=0时F=0故A错D对由左手定则知F一定垂直于B且垂直于v故B错C对故选C、D答案:CD
6.一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流把一个带电粒子沿如图所示的方向沿管轴线射入管中则粒子将在管中 A.做匀速圆周运动B.沿轴线来回振动C.做匀加速直线运动D.做匀速直线运动解析:通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行带电粒子沿着平行于磁场方向运动时不受洛伦兹力所以应做匀速直线运动答案:D题组三 综合应用
7.如图所示质量为m的带正电小球从静止开始沿竖直的绝缘墙竖直下滑磁感应强度为B的匀强磁场方向水平垂直纸面向外并与小球运动方向垂直若小球电荷量为q球与墙间的动摩擦因数为μ则小球下滑的最大速度和最大加速度各为多大解析:带电小球由静止在重力作用下向下做加速直线运动运动过程中受力分析如图所示由牛顿第二定律可得mg-Ff=maFN=FF=qvB又Ff=μFN随着v增大F增大FN增大Ff也增大小球的加速度变小故v=0时小球加速度a最大am=ga=0时小球的速度最大由mg=μ·qvmB得vm=答案: g建议用时:30分钟
1.关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系下列说法正确的是 A.F、B、v三者必定均保持垂直B.F必定垂直于B、v但B不一定垂直于vC.B必定垂直于F、v但F不一定垂直于vD.v必定垂直于F、B但F不一定垂直于B解析:本题考查公式F=qvB中各物理量的关系由左手定则可知F⊥BF⊥v但B与v可以不垂直故B正确A、C、D错误答案:B
2.如图所示在真空中水平直导线中有恒定电流I通过导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同则质子可能的运动情况是 A.沿路径a运动B.沿路径b运动C.沿路径c运动D.沿路径d运动解析:由安培定则电流在正下方产生的磁场方向指向纸外由左手定则质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上则质子的轨迹必定向上弯曲因此选项C、D必错;由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直故其运动轨迹必定是曲线则选项B正确选项A错误答案:B
3.下图是电视机显像管及其偏转线圈的示意图电流方向如图所示试判断正对读者而来的电子束将向哪边偏转 A.向上B.向下C.向左D.向右解析:根据安培定则可以判断O点的磁场方向向下根据左手定则可以判断电子束的偏转方向向左C正确A、B、D错误答案:C
4.带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场恰做匀速直线运动如图所示若油滴质量为m磁感应强度为B则下述说法正确的是 A.油滴必带正电荷电荷量为B.油滴必带正电荷比荷C.油滴必带负电荷电荷量为D.油滴带什么电荷都可以只要满足q=解析:油滴水平向右匀速运动其所受洛伦兹力必向上与重力平衡故带正电荷其电荷量q=A正确答案:A
5.多选如图所示匀强电场的方向竖直向下匀强磁场的方向垂直纸面向里三个油滴A、B、C带有等量同种电荷其中A静止B向右做匀速运动C向左做匀速运动比较它们的重力GA、GB、GC间的关系正确的是 A.GA最大B.GB最大C.GC最大D.GB最小解析:A静止则A带负电且GA=qE对B有GB+qvB=qE因此GB=qE-qvB对C有GC=qvB+qE因此GCGAGB选项C、D正确答案:CD
6.多选如图所示甲是一个带正电的小物块乙是一个不带电的绝缘物块甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场现用水平恒力拉乙物块使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动在加速运动阶段 A.乙物块与地之间的摩擦力不断增大B.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C.甲、乙两物块间的摩擦力大小不变D.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小解析:整体受力分析竖直方向受向下的重力、洛伦兹力和向上的支持力且三力平衡水平方向受向左的拉力F和向右的地面给的摩擦力随着速度的增加洛伦兹力逐渐增加乙物块与地面间的弹力增加与地面的摩擦力不断增大甲、乙运动的加速度逐渐减小物块甲所受的静摩擦力逐渐减小所以A、D正确答案:AD
7.多选右图为一“滤速器”装置的示意图a、b为水平放置的平行金属板一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间为了选取具有某种特定速率的电子可在a、b间加上电压并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场使所选电子仍能够沿水平直线OO运动由O射出不计重力作用可能达到上述目的的办法是 A.使a板电势高于b板磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板磁场方向垂直纸面向外解析:要使电子沿直线OO射出则电子必做匀速直线运动电子受力平衡在该场区电子受到静电力和洛伦兹力选项A中电子所受静电力竖直向上由左手定则判断洛伦兹力竖直向下满足受力平衡;同理选项D也满足受力平衡所以选项A、D正确答案:AD
8.多选如图所示套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球其质量为m、电荷量为q小球可在棒上滑动现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中设小球的电荷量不变小球由静止下滑的过程中 A.小球加速度一直增大B.小球速度一直增大直到最后匀速C.棒对小球的弹力一直减小D.小球所受洛伦兹力一直增大直到最后不变解析:小球由静止开始下滑受到向左的洛伦兹力不断增大在开始阶段洛伦兹力小于向右的静电力棒对小球有向左的弹力随着洛伦兹力的增大棒对小球的弹力减小小球受到的摩擦力减小所以在竖直方向的重力和摩擦力作用下加速运动的加速度增加当洛伦兹力等于静电力时棒对小球没有弹力摩擦力随之消失小球受到的合力最大加速度最大随着速度继续增大洛伦兹力大于电场力棒对小球又产生向右的弹力随着速度增大洛伦兹力增大棒对小球的弹力增大小球受到的摩擦力增大于是小球在竖直方向受到的合力减小加速度减小小球做加速度减小的加速运动当加速度减小为零时小球的速度不再增大以此时的速度做匀速运动综上所述选项B、D正确答案:BD
9.如图所示匀强电场方向水平向右匀强磁场方向垂直于纸面向里一质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与磁场方向垂直与电场成45°角射入复合场中恰能做匀速直线运动求电场强度E和磁感应强度B的大小解析:假设粒子带负电则所受静电力方向水平向左洛伦兹力方向斜向右下方与v垂直由力的平衡条件知这样的粒子不可能做匀速直线运动所以粒子应带正电荷受力情况如图所示根据合外力为零可得mg=qvBsin45°
①qE=qvBcos45°
②由
①②式可得B=E=答案:E= B=
10.一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示在动脉血管左右两侧加有匀强磁场上下两侧安装电极并连接电压表设血管直径是
2.0mm磁场的磁感应强度为
0.08T电压表测出的电压为
0.10mV则血流速度大小为多少取两位有效数字解析:血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转在血管壁上聚集在血管内形成一个电场其方向与磁场方向垂直运动电荷受的静电力与洛伦兹力平衡时达到了一种稳定状态q=qvB所以v=≈
0.63m/s答案:
0.63m/s。