2024高中物理第三章磁場(chǎng)第五節(jié)研究洛倫茲力達(dá)標(biāo)檢測(cè)含解析粵教版選修3-1_第1頁(yè)
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PAGE5-第五節(jié)探討洛倫茲力A級(jí)抓基礎(chǔ)1.有關(guān)電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的說(shuō)法中,正確的是()A.電荷在磁場(chǎng)中肯定受磁場(chǎng)力的作用B.電荷在電場(chǎng)中肯定受電場(chǎng)力的作用C.電荷受電場(chǎng)力的方向與該處的電場(chǎng)方向一樣D.電荷若受磁場(chǎng)力,則受力方向與該處的磁場(chǎng)方向平行解析:電荷在電場(chǎng)中肯定受電場(chǎng)力作用;假如粒子速度方向與磁場(chǎng)方向平行,則粒子不受洛倫茲力作用.但假如粒子速度方向不與磁場(chǎng)方向平行,則肯定受到洛倫茲力作用.答案:B2.下列各圖中,運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()解析:依據(jù)左手定則,A中F方向應(yīng)向上,B中F方向應(yīng)向下,故A錯(cuò)誤、B正確.C、D中都是v∥B,F(xiàn)=0,故C、D都錯(cuò)誤.答案:B3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一個(gè)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子,受到洛倫茲力F的方向如圖所示,則該粒子所帶電性和運(yùn)動(dòng)方向可能是()A.粒子帶負(fù)電,向下運(yùn)動(dòng)B.粒子帶正電,向左運(yùn)動(dòng)C.粒子帶負(fù)電,向上運(yùn)動(dòng)D.粒子帶正電,向右運(yùn)動(dòng)解析:依據(jù)左手定則,讓磁感線穿過(guò)掌心,拇指指向F的方向,可推斷出四指向上,這樣存在兩種可能:粒子帶正電向上運(yùn)動(dòng)或粒子帶負(fù)電向下運(yùn)動(dòng),故A正確.答案:A4.電子束以肯定的初速度沿軸線進(jìn)入螺線管內(nèi),螺線管中通以方向隨時(shí)間而周期性變更的電流,如圖所示,則電子束在螺線管中做()A.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)C.加速減速交替的運(yùn)動(dòng)D.來(lái)回振動(dòng)解析:電子速度方向與磁場(chǎng)方向平行,則粒子不受洛倫茲力作用,所以電子以原來(lái)的速度運(yùn)動(dòng).答案:A5.(多選)質(zhì)量為m、帶電量為q的小球,從傾角為θ的光滑絕緣斜面上由靜止下滑,整個(gè)斜面置于方向水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,如圖所示.若小球下滑后某時(shí)刻對(duì)斜面的作用力恰好為零,下面說(shuō)法中正確的是()A.小球帶正電B.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做加速度增大,而速度也增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)D.小球在斜面上下滑過(guò)程中,當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí)的速率為eq\f(mgcosθ,qB)解析:解答本題須要把握以下兩點(diǎn):(1)洛倫茲力的方向總是與速度方向垂直,速度方向不變時(shí),洛倫茲力方向也不變更.(2)洛倫茲力大小隨速度的增加而增大.要使小球?qū)π泵娴膲毫榱?,小球所受洛倫茲力的方向?yīng)當(dāng)垂直于運(yùn)動(dòng)方向向上,依據(jù)左手定則可以推斷A正確;對(duì)小球受力分析可以推斷小球受的合外力大小為mgsinθ,所以小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng),B正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí),qvB=mgcosθ,所以D正確.答案:ABD6.如圖所示,一個(gè)帶負(fù)電的物體從絕緣粗糙斜面頂端滑究竟端時(shí)的速度為v,若加上一個(gè)垂直紙面對(duì)外的磁場(chǎng),則滑究竟端時(shí)()A.v變大 B.v變小C.v不變 D.不能確定v的變更解析:物體受到的洛倫茲力方向垂直斜面對(duì)下,物體受到的摩擦力變大,到達(dá)底端時(shí)克服摩擦力做功增加,動(dòng)能減小,速度變小,B正確.答案:BB級(jí)提實(shí)力7.(多選)如圖所示,一帶電粒子(重力不計(jì))在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿圖中所示軌跡運(yùn)動(dòng),中心是一塊薄絕緣板,粒子在穿過(guò)絕緣板時(shí)有動(dòng)能損失,由圖可知()A.粒子的運(yùn)動(dòng)方向是abcdeB.粒子的運(yùn)動(dòng)方向是edcbaC.粒子帶正電D.粒子在下半周所用時(shí)間比上半周長(zhǎng)解析:由Bqv=meq\f(v2,r)可知r=eq\f(mv,Bq),因粒子在穿過(guò)板后速度減小,則粒子的半徑減小,故說(shuō)明粒子是由下向上穿過(guò),故運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閑dcba,故A錯(cuò)誤,B正確;粒子受力指向圓心,則由左手定則可知粒子應(yīng)帶正電,故C正確;因粒子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=eq\f(2πm,Bq),在轉(zhuǎn)動(dòng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度及質(zhì)量沒(méi)有變更,故周期不變,而由題圖可知,粒子在上下都經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,故時(shí)間相等,故D錯(cuò)誤.答案:BC8.如圖所示,直導(dǎo)線中通有方向向右的電流,在該導(dǎo)線正下方有一個(gè)電子正以速度v向右運(yùn)動(dòng).重力忽視不計(jì),則電子的運(yùn)動(dòng)狀況將是()A.電子向上偏轉(zhuǎn),速率不變B.電子向下偏轉(zhuǎn),速率變更C.電子向下偏轉(zhuǎn),速率不變D.電子向上偏轉(zhuǎn),速率變更解析:電流向右,依據(jù)右手螺旋定則可知電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導(dǎo)線下方的方向?yàn)榇怪奔埫鎸?duì)里,依據(jù)左手定則可知,電子受到的洛倫茲力的方向向下,所以電子向下偏轉(zhuǎn),由于洛倫茲力始終和速度的方向垂直,不做功,所以速率不變.答案:C9.(多選)如圖所示,半徑為R的eq\f(1,4)圓的扇形區(qū)域Oab(包括邊界)內(nèi),存在垂直于紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶電粒子(重力不計(jì))從圓心O點(diǎn)沿Oa方向以速度v0射入磁場(chǎng)區(qū)域,恰好從垂直于Oa的方向離開(kāi)磁場(chǎng),若一群該帶電粒子(不計(jì)粒子間相互作用)以相同速率v0在扇形平面內(nèi)從O點(diǎn)沿不同方向依次射入磁場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是()A.帶電粒子的比荷為eq\f(\r(2)v0,BR)B.全部帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度偏轉(zhuǎn)角均為eq\f(π,2)C.全部從ab圓弧邊射出的帶電粒子的速度偏轉(zhuǎn)角均為eq\f(π,2)D.從Ob邊射出的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t≤eq\f(\r(2)πR,2v0)解析:帶電粒子沿Oa方向射入磁場(chǎng)時(shí),沿垂直于Oa方向射出磁場(chǎng),則速度的偏轉(zhuǎn)角為eq\f(π,2),粒子從圓弧ab上射出磁場(chǎng),軌跡圓弧對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)為R,因此帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r=eq\f(\r(2),2)R,又Bqv0=meq\f(veq\o\al(2,0),r),解得比荷eq\f(q,m)=eq\f(\r(2)v0,BR),選項(xiàng)A正確;帶電粒子在同一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),軌跡圓弧對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)相等,則偏轉(zhuǎn)角相等,所以只有從ab圓弧邊射出的帶電粒子的速度偏轉(zhuǎn)角為eq\f(π,2),選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;從Ob邊射出的帶電粒子的速度偏轉(zhuǎn)角φ滿意0≤φ≤eq\f(π,2),則帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t滿意0≤t≤eq\f(T,4)=eq\f(\r(2)πR,4v0),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AC10.(多選)不計(jì)重力的負(fù)粒子能夠在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速直線穿過(guò).設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的兩極板間電壓為U,距離為d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,粒子帶電荷量為q,進(jìn)入速度為v,以下說(shuō)法正確的是()A.若同時(shí)增大U和B,其他條件不變,則粒子肯定能夠沿直線穿過(guò)B.若同時(shí)減小d和增大v,其他條件不變,則粒子可能沿直線穿過(guò)C.若粒子向下偏,且能夠飛出極板間,則粒子動(dòng)能肯定減小D.若粒子向下偏,且能夠飛出極板間,則粒子的動(dòng)能有可能不變解析:粒子能夠直線穿過(guò),則有qeq\f(U,d)=qvB,即v=eq\f(U,Bd),若U、B增大的倍數(shù)不同,粒子不能沿直線穿過(guò),A錯(cuò)誤;同理若d減小幾倍,v增大幾倍,粒子仍能沿直線穿過(guò),B正確;粒子向下偏,電場(chǎng)力做負(fù)功,又W洛=0,所以ΔEk<0,C正確,D錯(cuò)誤.答案:BC11.如圖所示,質(zhì)量m=0.1g的小球,帶有q=5×10-4C的正電荷,套在一根與水平方向成θ=37°的絕緣桿上,小球可以沿桿滑動(dòng),與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.4,這個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,求小球無(wú)初速度釋放后沿桿下滑的最大加速度和最大速度.解析:起先階段小球速度小,洛倫茲力較小,桿對(duì)球的支持力垂直于桿向上,且漸漸減?。?dāng)速度達(dá)到某值后,支持力FN為零,桿對(duì)球的摩擦力也減為零,此時(shí)球的加速度最大,依據(jù)牛頓其次定律:mamax=mg

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