高中物理 第3章 磁场 第5节 研究洛伦兹力学业分层测评 粤教版

研究洛伦兹力(建议用时：45分钟) 学业达标1.一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353所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中()图353A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，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应做匀速直线运动【答案】D2宇宙中的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地面向东偏转C相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转【解析】地球表面的磁场方向由南向北，电子带负电，根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西，故C项正确【答案】C3如下图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力f的相互关系图中，其中正确的是(其中B、f 、v两两垂直)()【解析】由于B、f、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中受洛伦兹力都与图示f的方向相反，故A、B、D错误，C正确【答案】C4(多选)(2016汕头高二检测)如图354所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下偏，则 () 【导学号：30800043】图354A导线中的电流从A流向BB导线中的电流从B流向AC若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D电子束的径迹与AB中的电流方向无关【解析】由于AB中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向里，所以根据安培定则，AB中的电流方向应为从B流向A.当AB中的电流方向变为从A流向B，则AB上方的磁场方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力变为向上，电子束的径迹变为向上偏转，所以本题的正确选项应为B、C.【答案】BC5带电油滴以水平向右速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图355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()图355A油滴必带正电荷，电量为B油滴必带正电荷，荷质比C油滴必带负电荷，电量为D油滴带什么电荷都可以，只要满足q【解析】由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动且受到的重力向下，洛伦兹力方向必定向上由左手定则可知油滴一定带负电荷，且满足mgqv0B0.所以q，故C正确【答案】C6.如图356所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则()图356A板左侧聚积较多的电子，使b点电势高于a点电势B板左侧聚积较多的电子，使a点电势高于b点电势C板右侧聚积较多的电子，使a点电势高于b点电势D板右侧聚积较多的电子，使b点电势高于a点电势【解析】铜板靠电子导电，电子运动方向向上，根据左手定则，电子受洛伦兹力向右，所以右板为负、电势较低【答案】C7关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是()A带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加B带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变C带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加D不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变【解析】带电粒子沿电场线方向射入，若为正电荷，静电力对带电粒子做正功，粒子动能增加，若为负电荷，静电力对带电粒子做负功，粒子动能减小，A错误；带电粒子垂直电场线方向射入，粒子做类平抛运动，静电力一定做正功，粒子动能增加，B错误；由于洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，故洛伦兹力永远不做功，C项错误，D项正确【答案】D8(多选)(2016泰州高二检测)不计重力的负粒子能够在如图357所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是()图357A若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定能够沿直线穿过B若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能沿直线穿过C若粒子向下偏，且能够飞出极板间，则粒子动能一定减小D若粒子向下偏，且能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变【解析】粒子能够直线穿过，则有qqvB，即v，若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，A错误；同理若d减小几倍，v增大几倍，粒子仍能沿直线穿过，B正确；粒子向下偏，电场力做负功，又W洛0，所以Ek0，C项正确，D项错误【答案】BC能力提升9(多选)(2016菏泽高二检测)如图358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中现给滑环一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()图358A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【解析】带电滑环向右运动时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，则滑环做匀速运动(2)当洛伦兹力开始时小于重力，滑环将做减速运动，最后停在杆上(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，滑环与杆之间的挤压力将逐渐减小，因而滑环所受的摩擦力减小，当挤压力为零时，摩擦力为零，滑环做匀速运动故正确答案为A、B、D.【答案】ABD10如图359所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中质量为m、带电荷量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是() 【导学号：30800044】图359A滑块受到的摩擦力不变B滑块到达地面时的动能与B的大小无关C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时，滑块可能静止于斜面上【解析】根据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错由于开始时滑块由静止下滑，故其开始时不受洛伦兹力，即使B再大，滑块也不可能静止在斜面上，D错【答案】C11如图3510所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速度大小不一当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S.设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问：图3510(1)磁场的方向应该垂直纸面向里还是垂直纸面向外？(2)速度为多大的电子才能通过小孔S?【解析】(1)由题图可知，平行板产生的电场强度E方向向下带负电的电子受到的电场力FEeE，方向向上若没有磁场，电子束将向上偏转，为了使电子能够穿过小孔S，所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的，根据左手定则分析得出，B的方向垂直于纸面向里(2)能够通过小孔的电子，其速率满足下式：evBeE，解得：v.又因为E，所以v m/s1105 m/s.即只有速率为1105 m/s的电子可以通过小孔S.【答案】(1)磁场方向垂直纸面向里(2)1105 m/s12(2016绍兴高二检测)如图3511所示，一带电量为q，质量为m的小球从一倾角为的足够长的光滑斜面上由静止开始下滑，斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向外，求：图3511(1)小球在斜面上滑行的最大速度(2)滑行多少距离后小球离开斜面【解析】(1)当小球在斜面上的速度最大时，它对斜面的压力恰好为零对其进行受力分析，将重力分解，如图所示：由题意知Bqvmgcos 故最大速度v(2)小球沿斜面向下运动只有重力做功，根据动能定理mgssin mv2由得s【答案】(1)(2)