高中物理人教版1第三章磁场学业分层测评24

学业分层测评(二十四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是()A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B．电荷在电场中一定受电场力作用C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直【解析】只有运动电荷在磁场中的运动方向与磁场不平行时，带电粒子才受到洛伦兹力作用，若电荷静止或者电荷的运动方向与磁场平行时，都不受洛伦兹力作用，A错误．电荷在电场中一定受到电场力作用，B正确．正电荷受到的电场力方向与该处电场方向一致，负电荷受到的电场力方向与该处电场方向相反，C错误．电荷所受的洛伦兹力方向一定与磁场方向垂直，也与速度方向垂直，但B与v不一定垂直，D错误．【答案】B2．(多选)(2023·汕头高二检测)如图3­5­15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：08160162】图3­5­15A．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】BC3．(多选)(2023·曲靖高二检测)如图是表示磁场磁感应强度B、负电荷运动速度v和磁场对负电荷洛伦兹力F的相互关系图，这四个图中画得正确的是(B、v、F两两垂直)()【解析】根据左手定则，使磁感线垂直穿入手心，四指指向v的反方向，从大拇指所指方向可以判断，A、B、C图中所标洛伦兹力方向正确，D图中所标洛伦兹力方向错误．【答案】ABC4．如图3­5­16所示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()图3­5­16A．向上 B．向下C．向左 D．向右【解析】由安培定则判断可知，O点磁场方向向下，再根据左手定则判断可知，电子在该处受到向左的洛伦兹力，偏转方向向左，选项C正确．【答案】C5．(2023·西安高二检测)每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，幸好地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来(如图3­5­17，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极)，在地球磁场的作用下，它将向什么方向偏转？()图3­5­17A．向东 B．向南C．向西 D．向北【解析】地球的磁场由南向北，当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力方向为向东，所以粒子将向东偏转，所以A正确．【答案】A6．目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图3­5­18所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性)沿图中所示方向(从左方)喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是()图3­5­18A．A板带正电B．有电流从a经用电器流向bC．金属板A、B间的电场方向向下D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力【解析】离子在磁场力的作用下发生偏转，根据左手定则可知带正电荷的离子向下偏转，带负电荷的离子向上偏转，所以B板带正电、A板带负电，其间有向上的电场，A、C选项错；电流由b向a经过用电器，B选项错；在洛伦兹力大于电场力时带电的离子会继续偏转，待到电场力和洛伦兹力平衡时离子才不发生偏转，选项D正确．【答案】D7．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3­5­19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()【导学号：08160163】图3­5­19A．油滴必带正电荷，电荷量为eq\f(2mg,v0B)B．油滴必带负电荷，比荷eq\f(q,m)＝eq\f(g,v0B)C．油滴必带正电荷，电荷量为eq\f(mg,v0B)D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝eq\f(mg,v0B)【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，其电荷量q＝eq\f(mg,v0B)，C正确．【答案】C8．(多选)(2023·巴中高二检测)如图3­5­20所示，水平放置的平行板电容器间有垂直纸面向里的匀强磁场，开关S闭合时一带电粒子恰好水平向右匀速穿过两板，重力不计．对相同状态入射的粒子，下列说法正确的是()【导学号：08160164】图3­5­20A．保持开关闭合，若滑片P向上滑动，粒子可能从下极板边缘射出B．保持开关闭合，若将磁场方向反向，粒子仍可能沿直线射出C．保持开关闭合，若A极板向上移动后，调节滑片P的位置，粒子仍可能沿直线射出D．如果开关断开，调节滑片P的位置，粒子可能继续沿直线射出【解析】带电粒子沿水平线穿过电磁场时，qvB＝qeq\f(U,d)，且方向相反．保持开关闭合，若滑片P向上滑动，电压U变小，qvB>qeq\f(U,d)，带电粒子会做曲线运动，可能从下极板边缘射出，A对．保持开关闭合，若将磁场方向反向，洛伦兹力与电场力方向相同，带电粒子做曲线运动，B错．保持开关闭合，若A极板向上移时距离d变大，向下调节滑片P使电压U也升高，仍可能使qvB＝qeq\f(U,d)，此时粒子仍可能沿直线射出，C对．如果开关断开，带电粒子只受洛伦兹力作用，一定不会沿直线运动，D错．【答案】AC[能力提升]9．(多选)(2023·菏泽高二检测)如图3­5­21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．现给滑环施以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3­5­21A．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3­5­22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：08160165】图3­5­22A．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D．B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3­5­23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300V，间距为5cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为T，问：图3­5­23(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FE＝eE，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：evB＝eE，解得：v＝eq\f(E,B).又因为E＝eq\f(U,d)，所以v＝eq\f(U,Bd)＝eq\f(300,×m/s＝1×105m/s.即只有速率为1×105m/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)1×105m/s12．(2023·绍兴高二检测)如图3­5­24所示，一带电量为＋q，质量为m的小球从一倾角为θ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：【导学号：08160166】图3­5­24(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