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5 运动电荷在磁场中受到的力知识点一 洛伦兹力的大小和方向
1.关于电场力与洛伦兹力以下说法正确的是 A.电荷只要处在电场中就会受到电场力而电荷静止在磁场中也可能受到洛伦兹力B.电场力对在电场中的电荷一定会做功而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功C.电场力与洛伦兹力一样方向都沿电场线或磁感线切线方向D.只有运动的电荷在磁场中才会受到洛伦兹力的作用
2.如图L3-5-1所示的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 图L3-5-
13.如图L3-5-2所示美国物理学家安德森在研究宇宙射线时在云雾室里观察到有一个粒子的径迹和电子的径迹弯曲程度相同但弯曲方向相反从而发现了正电子获得了诺贝尔物理学奖.云雾室中磁场方向可能是 A.垂直纸面向外B.垂直纸面向里C.沿纸面向上D.沿纸面向下图L3-5-
24.初速度为v0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图L3-5-3所示则 A.电子将向右偏转速率不变B.电子将向左偏转速率改变C.电子将向左偏转速率不变D.电子将向右偏转速率改变图L3-5-3知识点二 对磁场和洛伦兹力的理解
5.下列关于运动电荷和磁场的说法中正确的是 A.运动电荷在某点不受洛伦兹力作用该点的磁感应强度必为零B.电荷运动的方向、磁感应强度的方向和电荷所受洛伦兹力的方向一定两两垂直C.电子在磁场中仅受洛伦兹力作用而偏转这是洛伦兹力对电子做功的结果D.电荷与磁场没有相对运动电荷就一定不受磁场的作用力
6.大量的带电荷量均为+q的粒子在匀强磁场中运动下列说法中正确的是 A.只要速度大小相同所受洛伦兹力就相同B.如果把+q改为-q且速度反向但大小不变与磁场方向不平行则洛伦兹力的大小和方向均不变C.只要带电粒子在磁场中运动它一定受到洛伦兹力作用D.带电粒子受到的洛伦兹力越小则该磁场的磁感应强度就越小
7.[2018·西安中学期中]在北半球地磁场的磁感应强度的竖直分量方向向下以“×”表示.如果你家中电视机显像管的位置恰好处于南北方向那么由南向北射出的电子束在地磁场的作用下将 A.不偏转B.向东偏转图L3-5-4C.向西偏转D.无法判断是否偏转
8.多选如图L3-5-5所示一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中.现给滑环施加一个水平向右的瞬间速度使其由静止开始运动则滑环在杆上的运动情况可能是 A.始终做匀速运动B.开始做减速运动最后静止于杆上C.先做加速运动最后做匀速运动D.先做减速运动最后做匀速运动图L3-5-
59.多选如图L3-5-6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向右做匀速直线运动c向左做匀速直线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最小图L3-5-
610.有一个带正电荷的离子沿垂直于电场的方向射入带电平行板的匀强电场离子飞出电场后的动能为Ek.当在带电平行板间再加上一个垂直纸面向里的如图L3-5-7所示的匀强磁场后离子飞出电场后的动能为Ek磁场力做功为W则下列判断正确的是 A.EkEkW=0B.EkEkW=0C.Ek=EkW=0D.EkEkW0图L3-5-
711.多选如图L3-5-8所示a为带正电的小物块b为不带电的绝缘物块a、b叠放于粗糙的水平地面上地面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场.现用水平恒力F拉b物块使a、b一起无相对滑动地向左加速运动在加速运动阶段 A.a、b一起运动的加速度减小B.a、b一起运动的加速度增大C.a、b物块间的摩擦力减小D.a、b物块间的摩擦力增大图L3-5-
812.多选[2018·临川第二中学期中]电子以垂直于匀强磁场的速度v从a点进入长为d、宽为L的有界匀强磁场区域偏转后从b点离开磁场如图L3-5-9所示.若磁场的磁感应强度为B那么 A.电子在磁场中的运动时间t=B.电子在磁场中的运动时间t=C.洛伦兹力对电子做的功是W=Bev2tD.电子在b点的速度大小也为v图L3-5-
913.质量为
0.1g的小物块带有5×10-4C的电荷量放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上整个斜面置于
0.5T的匀强磁场中磁场方向如图L3-5-10所示物块由静止开始下滑滑到某一位置时物块开始离开斜面.设斜面足够长g取10m/s2问:1物块带何种电荷2物块离开斜面时的速度为多少3物块在斜面上滑行的最大距离是多少图L3-5-
1014.质量为m、带电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间电场方向水平向右磁场方向垂直纸面向里如图L3-5-11所示微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动.重力加速度为g1求电场强度的大小并判断该微粒带何种电荷.2求磁感应强度的大小.图L3-5-
111.D [解析]静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力A错误;尽管电场力对电荷可以做功但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动电场力做功为零B错误;洛伦兹力的方向与磁感线垂直与运动方向垂直C错误;由洛伦兹力定义知D正确.
2.B [解析]根据左手定则A中F方向应向上B中F方向向下A错误B正确.C、D中都是v∥BF=0C、D错误.
3.B [解析]由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里选项B正确.
4.A [解析]由安培定则可判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里根据左手定则可判定电子所受洛伦兹力向右由于洛伦兹力不做功故电子动能不变速率不变.
5.D [解析]运动电荷处于磁感应强度为零处所受洛伦兹力为零但当运动电荷的速度方向和磁场的方向在一条直线上时同向或反向其也不受洛伦兹力的作用;运动电荷受到的洛伦兹力垂直于磁场的方向和电荷的运动方向所决定的平面即洛伦兹力既垂直于磁场方向也垂直于电荷的运动方向但磁场的方向和电荷的运动方向不一定垂直;因为洛伦兹力一定垂直于电荷的运动方向所以洛伦兹力不做功;运动的电荷才会受洛伦兹力的作用这里的运动是指电荷与磁场的相对运动.综上可知选项D正确.
6.B [解析]带电粒子在磁场中运动时受到的磁场力不仅与其速度的大小有关还与其速度的方向有关当速度方向与磁场方向在一条直线上时不受磁场力作用所以A、C、D错误;根据左手定则可判断B正确.
7.B [解析]由左手定则洛伦兹力方向向东电子束向东偏转选项B正确.
8.ABD [解析]带电滑环向右运动所受洛伦兹力方向向上其大小与滑环初速度大小有关.由于滑环初速度的大小未具体给定因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系:1当洛伦兹力等于重力时滑环做匀速运动;2当洛伦兹力小于重力时滑环将做减速运动最后静止在杆上;3当洛伦兹力开始时大于重力滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小滑环与杆之间的弹力将逐渐减小因而滑环所受的摩擦力减小当弹力为零时摩擦力为零滑环做匀速运动.
9.CD [解析]据F合=0可知a带负电显然b、c也带负电由左手定则可知b所受洛伦兹力方向竖直向下c所受洛伦兹力方向竖直向上则有GbGaGcC、D正确.
10.B [解析]磁场力即洛伦兹力不做功故W=0D错误;分析可知有磁场时带正电的离子受到洛伦兹力的作用使其所受的电场力做功减少A、C错误B正确.
11.AC [解析]以a、b整体为研究对象进行受力分析有水平恒力F、重力、洛伦兹力、地面的弹力、地面的摩擦力随着速度增大洛伦兹力变大地面的弹力变大摩擦力变大由牛顿第二定律可知a、b一起运动的加速度减小;再以a为研究对象b对a的摩擦力即为a受到的合外力由牛顿第二定律可知a、b间的摩擦力减小.综上可知选项A、C正确.
12.BD [解析]因洛伦兹力不做功故电子速率不变运动时间t=选项B、D正确.
13.1负电荷
23.46m/s
31.2m[解析]1由左手定则可知物块带负电荷.2当物块离开斜面时物块对斜面压力为0受力如图所示则qvB-mgcos30°=0解得v=
3.46m/s.3由动能定理得mgsin30°·L=mv2解得物块在斜面上滑行的最大距离L=
1.2m.
14.1 正电荷 2[解析]1微粒做匀速直线运动所受合力必为零微粒受重力mg电场力qE洛伦兹力qvB由此可知微粒带正电受力如图所示由平衡条件有qE=mg故电场强度E=.2由于合力为零则qvB=mg所以B=.。