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磁場對運動電荷的作用 (建議用時:45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1關(guān)于安培力和洛倫茲力,下列說法正確的是()A安培力和洛倫茲力是性質(zhì)不同的兩種力B安培力可以對通電導(dǎo)線做功,洛倫茲力對運動電荷一定不做功C運動電荷在某處不受洛倫茲力作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動能,也不能改變帶電粒子的運動狀態(tài)【解析】安培力和洛倫茲力都是磁場力,A錯誤洛倫茲力永遠(yuǎn)與電荷運動方向垂直,所以洛倫茲力不做功,安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn),它雖然對引起電流的定向移動的電荷不做功,但對導(dǎo)線是可以做功的,B正確電荷運動方向與磁感線方向在同一直線上時,運動電荷不受洛倫茲力作用,而此處磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,C錯誤洛倫茲力不改變帶電粒子的速度大小,但改變速度的方向,D錯誤【答案】B2帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運動時,會受到洛倫茲力的作用下列表述正確的是()A洛倫茲力對帶電粒子做功B洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向【解析】根據(jù)洛倫茲力的特點,洛倫茲力對帶電粒子不做功,A錯,B對根據(jù)fqvB,可知洛倫茲力大小與速度有關(guān)洛倫茲力的效果就是改變物體的運動方向,不改變速度的大小【答案】B3如圖中所示的是表示磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B、負(fù)電荷運動方向v和磁場對電荷洛倫茲力F的相互關(guān)系圖,這四個圖中畫得不正確的是(B、v、F兩兩垂直)()【解析】由左手定則可知,A圖洛倫茲力豎直向上,B圖洛倫茲力水平向左,C圖洛倫茲力水平向左,D圖洛倫茲力垂直紙面向里,故只有D項符合題意,選D.【答案】D4初速度為v0的電子,沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出,長直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運動方向如圖625所示,則() 【導(dǎo)學(xué)號:34660139】圖625A電子將向右偏轉(zhuǎn),速率不變B電子將向左偏轉(zhuǎn),速率改變C電子將向左偏轉(zhuǎn),速率不變D電子將向右偏轉(zhuǎn),速率改變【解析】由安培定則可知,通電導(dǎo)線右方磁場方向垂直紙面向里,則由左手定則可判知電子所受洛倫茲力的方向向右,所以電子向右偏轉(zhuǎn);由于洛倫茲力不做功,所以電子速率不變,A正確【答案】A5一個單擺擺球帶正電,在水平勻強(qiáng)磁場中振動振動平面與磁場垂直,如圖626所示 ,圖中C點為擺球運動的最低點,擺球向右運動和向左運動通過C點時,以下說法中正確的是()圖626A受到的洛倫茲力相同B懸線對擺球的拉力相等C具有相同的動能D具有相同的速度【解析】擺球擺動過程中只有重力做功,洛倫茲力和線的拉力均不做功因此通過C點時速率相同,方向相反所受洛倫茲力大小相等、方向相反. 選項A、D錯,C正確再對球在C點應(yīng)用牛頓第二定律可判斷選項B錯誤【答案】C6帶電油滴以水平向右速度v0垂直進(jìn)入磁場,恰做勻速直線運動,如圖627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()【導(dǎo)學(xué)號:34660140】圖627A油滴必帶正電荷,電荷量為B油滴必帶正電荷,荷質(zhì)比C油滴必帶負(fù)電荷,電荷量為D油滴帶什么電荷都可以,只要滿足q【解析】由于帶電的油滴進(jìn)入磁場中恰做勻速直線運動且受到的重力向下,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mgqv0B0.所以q,故C正確【答案】C7如圖628所示,三個相同的帶負(fù)電的小球從同一高度開始自由下落,其中a直接落地,b下落過程中經(jīng)過一個水平方向的勻強(qiáng)電場區(qū),c下落時經(jīng)過一個水平方向(垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場區(qū)不計空氣阻力,設(shè)它們落地速度大小分別為va、vb、vc,則()圖628AvavbvcBvavbvcCvavbvcDvavcvb【解析】a球下落過程中,只受重力,重力做正功,落地速度va;b球下落過程中受重力和電場力作用,且重力和電場力都做正功,所以落地速度vbva;c球下落過程中受重力和洛倫茲力,洛倫茲力不做功,只有重力做功,所以落地速度vcva,故vavcvb,D正確【答案】D8地球的磁場可以使太空來的宇宙射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)已知北京上空某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2104 T,方向由南指向北,如果有一速度v5.0105 m/s的質(zhì)子(帶電荷量q1.61019 C)豎直向下運動,則質(zhì)子受到的洛倫茲力多大?向哪個方向偏轉(zhuǎn)?【解析】根據(jù)左手定則知,質(zhì)子受向東方向的洛倫茲力,故向東偏轉(zhuǎn)FqvB1.610195.01051.2104 N9.61018 N.【答案】9.61018 N向東能力提升9如圖629所示,表面粗糙的斜面固定于水平地面上,并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中質(zhì)量為m、帶電量為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:34660141】圖629A滑塊受到的摩擦力不變B滑塊到達(dá)地面時的動能與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DB很大時,滑塊可能靜止于斜面上 【解析】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發(fā)生變化,A錯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)動能定理,滑塊到達(dá)地面時的動能就越小,B錯由于開始滑塊不受洛倫茲力時就能下滑,無論B多大,滑塊都不可能靜止在斜面上,D錯【答案】C10(多選)如圖6210所示,勻強(qiáng)磁場的方向豎直向下,磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管在水平拉力F作用下,試管向右勻速運動,帶電小球能從試管口處飛出,則()圖6210A小球帶負(fù)電B小球的運動軌跡是一條拋物線C洛倫茲力對小球做正功D維持試管勻速運動的拉力F應(yīng)逐漸增大【解析】由左手定則可判斷小球帶正電,A錯誤;洛倫茲力與速度方向總垂直,洛倫茲力對小球不做正功,C錯誤;洛倫茲力在F反方向上的分量逐漸增大,故維持試管勻速運動的拉力F應(yīng)逐漸增大,D正確;沿試管方向洛倫茲力的分量不變,小球沿試管勻加速運動,小球向右勻速運動的同時沿試管勻加速運動,軌跡為拋物線,B正確【答案】BD11如圖6211所示,勻強(qiáng)電場方向水平向右,勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場垂直、與電場成45角射入復(fù)合場中恰能做直線運動,求電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小【導(dǎo)學(xué)號:34660142】圖6211【解析】由于帶電粒子所受洛倫茲力與v垂直,電場力的方向與電場線平行,所以微粒還受重力作用才能做直線運動若微粒帶負(fù)電,則電場力水平向左,則它所受的洛倫茲力F就應(yīng)向右下方與v垂直,這樣粒子就不能做直線運動,所以微粒應(yīng)帶正電,畫出受力情況如圖所示根據(jù)合力為零可得mgqvBsin 45qEqvBcos 45由式得B由聯(lián)立得E.【答案】EB12如圖6212所示,套在很長的絕緣直棒上的小球,其質(zhì)量為m、帶電荷量為q,小球可在棒上滑動,將此棒豎直放在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,電場強(qiáng)度是E,磁感應(yīng)強(qiáng)度是
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