【名师一号】2020-2021学年新课标版物理选修3-1-第三章磁场-双基限时练5

双基限时练(二十四)运动电荷在磁场中受到的力1．下列说法中正确的是()A．运动电荷不受洛伦兹力的地方肯定没有磁场B．运动电荷受的洛伦兹力方向既与其运动方向垂直，又与磁感线方向垂直C．带电荷量为q的电荷，在磁场中运动速度大小不变，则所受洛伦兹力肯定不变D．洛伦兹力对运动电荷不做功解析运动电荷的速度跟磁场平行时，将不受洛伦兹力作用，故选项A错误；由左手定则可知洛伦兹力垂直于速度与磁场所打算的平面，故选项B正确；洛伦兹力对运动电荷不做功，电荷速度大小不变，故选项D正确．答案BD2.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，速率转变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率转变解析由右手螺旋定则推断通电直导线产生的磁场分布及方向，再由左手定则推断电子在该磁场中受洛伦兹力方向，洛伦兹力不做功，即速率不变．答案A3.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽视重力，电子在管内的运动应当是()A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动解析通电螺线管产生的磁场在通电螺线管内部磁感线的方向与螺线管的轴线平行，所以电子沿轴线进入螺线管不受洛伦兹力作用，故选项C正确．答案C4．下列关于带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动的说法，正确的是()A．只要速度的大小相同，所受洛伦兹力的大小就相同B．假如把＋q改为－q，且速度反向而大小不变，则洛伦兹力的大小、方向都不变C．洛伦兹力方向肯定与电荷运动的速度方向垂直，磁场方向也肯定与电荷的运动方向垂直D．当粒子只受洛伦兹力作用时，动能不变解析洛伦兹力的大小不仅与速度的大小有关，还与其方向有关，故A选项错误；用左手定则判定洛伦兹力方向时，负电荷运动的方向跟正电荷运动的方向相反，故把＋q换成－q，且速度反向而大小不变时，洛伦兹力的方向不变，又因速度方向与B的夹角也不变，故洛伦兹力的大小、方向均不发生变化，B选项正确；洛伦兹力的方向肯定跟电荷速度方向垂直，但电荷进入磁场的速度方向可以是任意的，因而磁场方向与电荷的运动方向的夹角也可以是任意的，故C项错误；洛伦兹力对运动电荷不做功，不转变运动电荷的动能，故D选项正确．答案BD5．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力作用，下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不转变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不转变带电粒子的速度方向解析带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与运动方向垂直，故洛伦兹力不做功，只转变速度的方向，B选项正确．答案B6.如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面对里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，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最小解析依据题意与图可知，a不受洛伦兹力，只在重力与电场力的作用下静止．依据F合＝0，可知，a带负电．明显，b、c也带负电，所以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．设三个油滴的电荷量为q，电场的场强为E，磁场磁感应强度为B，运动电荷的运动速度为v.据F合＝0得对a有：Ga－Eq＝0，Ga＝Eq；对b有：Gb＋Bqv－Eq＝0，Gb＝Eq－Bqv；对c有：Gc－Bqv－Eq＝0，Gc＝Eq＋Bqv.所以有Gc＞Ga＞Gb.答案CD7.如图所示，带等量异种电荷的平行板之间，存在着垂直纸面对里的匀强磁场，一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开头自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是曲线的最低点，不计重力，以下说法正确的是()A．这个粒子带正电荷B.A点和B点必定位于同一水平面上C．在C点洛伦兹力大于电场力D．粒子达到B点后将沿曲线返回A点解析带电粒子从静止开头，最初仅受电场力，由题意可知粒子带正电，故A选项正确；由于洛伦兹力不做功，A、B两点应处在同一等势面上，所处电场为匀强电场，故B选项正确；粒子在C处受电场力和洛伦兹力作用，向上偏转，则洛伦兹力大于电场力，故C选项正确；粒子到达B点后将重复以前的过程，故D选项错误．答案ABC8．如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点O由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是()A．两小球到达轨道最低点的速度vM>vNB．两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FNC．小球第一次到达M点的时间大于到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能解析小球在磁场中到达轨道最低点时只有重力做功，vM＝eq\r(2gR).在电场中到达轨道最低点时，重力做正功，电场力做负功，依据动能定理，有mgR－qER＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，vN＝eq\r(2gR－2\f(qER,m))，所以vM>vN；由于eq\x\to(OM)＝eq\x\to(ON)，所以该过程所用时间tM<tN，故A选项正确，C选项错误．依据能量守恒定律，知D选项正确．在M点FM′＝mg＋qvMB＋meq\f(v\o\al(2,M),R)，在N点FN′＝mg＋meq\f(v\o\al(2,N),R)，不难看出，FM′>FN′，由牛顿第三定律，可知FM＝FM′，FN＝FN′，所以B选项正确．答案ABD9．如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块，a、b叠放于粗糙的水平地面上．地面上方有垂直纸面对里的匀强磁场．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解析以a为争辩对象，分析a受力状况：a向左加速，受到的洛伦兹力方向向下且增大，对b的压力增大；以a、b整体为争辩对象，分析整体受的合力，b对地面压力增大，b受到摩擦力增大，整体受合力减小，加速度减小；以a为争辩对象，b对a的摩擦力是a受到的合力，a物体的加速度减小，a所受合力减小，故a、b间的摩擦力减小，所以A、C选项正确．答案AC10．试推断下图中各图带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性．答案①图：竖直向上，②图：垂直纸面对外，③图：负电荷，④图：垂直纸面对里11．光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B的匀强磁场布满整个空间，一个带正电q，质量为m，可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为________．解析以带电小环为争辩对象，受力如图．f＝mgcosθ，f＝qvB解得v＝eq\f(mgcosθ,qB)答案eq\f(mgcosθ,qB)12．如图所示，质量为m的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑，磁感应强度为B的匀强磁场方向水平，并与小球运动方向垂直．若小球电荷量为q，球与墙间的动摩擦因数为μ.则小球下滑的最大速度为________，最大加速度为________．解析当小球刚开头下滑时，有最大加速度，即a＝g当小球的加速度为零时，有最大速度，即mg＝μff＝qvB解得v＝eq\f(mg,μqB)答案eq\f(mg,μqB)g13.质量为m、带电荷量为＋q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面对里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A，然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和其次次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2.解析小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与v的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理，有mgl＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)解得vc＝eq\r(2gl)小球第一次经过C点时，