高中物理粵教版1第三章磁場 學(xué)業(yè)分層測評17

學(xué)業(yè)分層測評(十七)研究洛倫茲力(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1.一個(gè)長直螺線管中通有大小和方向都隨時(shí)間變化的交變電流，把一個(gè)帶電粒子沿如圖3-5-3所示的方向沿管軸線射入管中，則粒子將在管中()圖3-5-3A．做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．沿軸線來回振動(dòng)C．做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．做勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】通有交變電流的螺線管內(nèi)部磁場方向始終與軸線平行，帶電粒子沿著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)不受洛倫茲力，所以應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)．【答案】D2．宇宙中的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些電子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)，將()A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)C．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)【解析】地球表面的磁場方向由南向北，電子帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西，故C項(xiàng)正確．【答案】C3．如下圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電荷的運(yùn)動(dòng)速度v和磁場對電荷的作用力f的相互關(guān)系圖中，其中正確的是(其中B、f、v兩兩垂直)()【解析】由于B、f、v兩兩垂直，根據(jù)左手定則得：A、B、D選項(xiàng)中受洛倫茲力都與圖示f的方向相反，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．【答案】C4．(多選)(2023·汕頭高二檢測)如圖3-5-4所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的徑跡向下偏，則()【導(dǎo)學(xué)號：30800043】圖3-5-4A．導(dǎo)線中的電流從A流向BB．導(dǎo)線中的電流從B流向AC．若要使電子束的徑跡向上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)【解析】由于AB中通有電流，在陰極射線管中產(chǎn)生磁場，電子受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，陰極射線管中的磁場方向垂直紙面向里，所以根據(jù)安培定則，AB中的電流方向應(yīng)為從B流向A.當(dāng)AB中的電流方向變?yōu)閺腁流向B，則AB上方的磁場方向變?yōu)榇怪奔埫嫦蛲?，電子所受的洛倫茲力變?yōu)橄蛏?，電子束的徑跡變?yōu)橄蛏掀D(zhuǎn)，所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為B、C.【答案】BC5．帶電油滴以水平向右速度v0垂直進(jìn)入磁場，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖3-5-5所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下述說法正確的是()圖3-5-5A．油滴必帶正電荷，電量為eq\f(mg,v0B)B．油滴必帶正電荷，荷質(zhì)比eq\f(q,m)＝eq\f(g,v0B)C．油滴必帶負(fù)電荷，電量為eq\f(mg,v0B)D．油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q＝eq\f(mg,v0B)【解析】由于帶電的油滴進(jìn)入磁場中恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)．且受到的重力向下，洛倫茲力方向必定向上．由左手定則可知油滴一定帶負(fù)電荷，且滿足mg－qv0B＝0.所以q＝eq\f(mg,v0B)，故C正確．【答案】C6.如圖3-5-6所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場中，通電時(shí)銅板中電流方向向下，由于磁場的作用，則()圖3-5-6A．板左側(cè)聚積較多的電子，使b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢B．板左側(cè)聚積較多的電子，使a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢C．板右側(cè)聚積較多的電子，使a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．板右側(cè)聚積較多的電子，使b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢【解析】銅板靠電子導(dǎo)電，電子運(yùn)動(dòng)方向向上，根據(jù)左手定則，電子受洛倫茲力向右，所以右板為負(fù)、電勢較低．【答案】C7．關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．帶電粒子沿電場線方向射入，靜電力對帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能一定增加B．帶電粒子垂直于電場線方向射入，靜電力對帶電粒子不做功，粒子動(dòng)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(dòng)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(dòng)能不變【解析】帶電粒子沿電場線方向射入，若為正電荷，靜電力對帶電粒子做正功，粒子動(dòng)能增加，若為負(fù)電荷，靜電力對帶電粒子做負(fù)功，粒子動(dòng)能減小，A錯(cuò)誤；帶電粒子垂直電場線方向射入，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，靜電力一定做正功，粒子動(dòng)能增加，B錯(cuò)誤；由于洛倫茲力的方向始終與粒子的速度方向垂直，故洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．【答案】D8．(多選)(2023·泰州高二檢測)不計(jì)重力的負(fù)粒子能夠在如圖3-5-7所示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中勻速直線穿過．設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場的兩極板間電壓為U，距離為d，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，粒子帶電荷量為q，進(jìn)入速度為v，以下說法正確的是()圖3-5-7A．若同時(shí)增大U和B，其他條件不變，則粒子一定能夠沿直線穿過B．若同時(shí)減小d和增大v，其他條件不變，則粒子可能沿直線穿過C．若粒子向下偏，且能夠飛出極板間，則粒子動(dòng)能一定減小D．若粒子向下偏，且能夠飛出極板間，則粒子的動(dòng)能有可能不變【解析】粒子能夠直線穿過，則有qeq\f(U,d)＝qvB，即v＝eq\f(U,Bd)，若U、B增大的倍數(shù)不同，粒子不能沿直線穿過，A錯(cuò)誤；同理若d減小幾倍，v增大幾倍，粒子仍能沿直線穿過，B正確；粒子向下偏，電場力做負(fù)功，又W洛＝0，所以ΔEk<0，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】BC[能力提升]9．(多選)(2023·菏澤高二檢測)如圖3-5-8所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場B中．現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度，使其由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情況可能是()圖3-5-8A．始終做勻速運(yùn)動(dòng)B．開始做減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止于桿上C．先做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)D．先做減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)【解析】帶電滑環(huán)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上，其大小與滑環(huán)初速度大小有關(guān)．由于滑環(huán)初速度的大小未具體給定，因而洛倫茲力與滑環(huán)重力可出現(xiàn)三種不同的關(guān)系：(1)當(dāng)洛倫茲力等于重力，則滑環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)．(2)當(dāng)洛倫茲力開始時(shí)小于重力，滑環(huán)將做減速運(yùn)動(dòng)，最后停在桿上．(3)當(dāng)洛倫茲力開始時(shí)大于重力，滑環(huán)所受的洛倫茲力隨速度減小而減小，滑環(huán)與桿之間的擠壓力將逐漸減小，因而滑環(huán)所受的摩擦力減小，當(dāng)擠壓力為零時(shí)，摩擦力為零，滑環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)．故正確答案為A、B、D.【答案】ABD10．如圖3-5-9所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：30800044】圖3-5-9A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上【解析】根據(jù)左手定則可知，滑塊受到垂直斜面向下的洛倫茲力，C對．隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小變化，它對斜面的壓力大小發(fā)生變化，故滑塊受到的摩擦力大小變化，A錯(cuò)．B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，據(jù)動(dòng)能定理，滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能就越小，B錯(cuò)．由于開始時(shí)滑塊由靜止下滑，故其開始時(shí)不受洛倫茲力，即使B再大，滑塊也不可能靜止在斜面上，D錯(cuò)．【答案】C11．如圖3-5-10所示為一速度選擇器，也稱為濾速器的原理圖．K為電子槍，由槍中沿KA方向射出的電子，速度大小不一．當(dāng)電子通過方向互相垂直的均勻電場和磁場后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過小孔S.設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T，問：圖3-5-10(1)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里還是垂直紙面向外？(2)速度為多大的電子才能通過小孔S?【解析】(1)由題圖可知，平行板產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E方向向下．帶負(fù)電的電子受到的電場力FE＝eE，方向向上．若沒有磁場，電子束將向上偏轉(zhuǎn)，為了使電子能夠穿過小孔S，所加的磁場施于電子束的洛倫茲力必須是向下的，根據(jù)左手定則分析得出，B的方向垂直于紙面向里．(2)能夠通過小孔的電子，其速率滿足下式：evB＝eE，解得：v＝eq\f(E,B).又因?yàn)镋＝eq\f(U,d)，所以v＝eq\f(U,Bd)＝eq\f(300,×m/s＝1×105m/s.即只有速率為1×105m/s的電子可以通過小孔S.【答案】(1)磁場方向垂直紙面向里(2)1×105m/s12．(2023·紹興高二檢測)如圖3-5-11所示，一帶電量為＋q，質(zhì)量為m的小球從一傾角為θ的足夠長的光滑斜面上由靜止開始下滑，斜面處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向外，求：圖3-5-11(1)小球在斜面上滑行的最大速度．(2)滑行多少距離后小球離開斜面．【解析】(1)當(dāng)小球在斜面上的速度最大時(shí)，它對斜面的壓力恰好為零．對其進(jìn)行受力分析