高中物理粤教版1第三章磁场 学业分层测评17

学业分层测评(十七)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)(2023·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eq\f(mg,v0B)B．油滴必带正电荷，荷质比eq\f(q,m)＝eq\f(g,v0B)C．油滴必带负电荷，电量为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】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mg－qv0B＝0.所以q＝eq\f(mg,v0B)，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)(2023·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qeq\f(U,d)＝qvB，即v＝eq\f(U,Bd)，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ΔEk<0，C项正确，D项错误．【答案】BC[能力提升]9．(多选)(2023·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300V，间距为5cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为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3­5­11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：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