PAGE6-課時(shí)作業(yè)(二十四)一、選擇題(1～9為單選，10～12為多選)1.陰極射線管中粒子流向由左向右，其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線，導(dǎo)線與陰極射線管平行，則陰極射線將()A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙里偏轉(zhuǎn) D．向紙外偏轉(zhuǎn)解析由安培定則，電流在其下方所產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對(duì)里，由左手定則，電子流所受洛倫茲力向下，故向下偏轉(zhuǎn)，故選B項(xiàng)．答案B設(shè)置目的考查洛倫茲力方向的推斷2．如圖所示，一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入一個(gè)垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場中，若要使該粒子所受的合外力為零(重力不計(jì))，所加勻強(qiáng)電場的方向?yàn)?)A．沿＋y方向 B．沿－y方向C．沿－x方向 D．因不知粒子的正負(fù)、無法確定解析若粒子帶正電，由左手定則可知洛倫茲力方向沿y軸的正方向，要使該粒子所受的合外力為零(重力不計(jì))，電場力與洛倫茲力肯定等大、反向，則電場方向應(yīng)沿y軸的負(fù)方向；若粒子帶負(fù)電，同理可知電場方向仍沿y軸的負(fù)方向．故B項(xiàng)正確．答案B設(shè)置目的考查復(fù)合場下運(yùn)動(dòng)電荷的受力3．如圖所示，某空間勻強(qiáng)電場豎直向下，勻強(qiáng)磁場垂直紙面對(duì)里，一金屬棒AB從高h(yuǎn)處自由下落，則()A．A端先著地 B．B端先著地C．兩端同時(shí)著地 D．以上說法均不正確解析AB棒中自由電子隨棒一起下落，有向下的速度，并受到向左的洛倫茲力，故自由電子往左端集中，因此A端帶負(fù)電，B端帶正電．A端受到向上的電場力，B端受到向下的電場力，B端先著地．答案B設(shè)置目的考查復(fù)合場中洛倫茲力與電場力的推斷4.從地面上方A點(diǎn)處自由落下一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子，地面旁邊有如圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面對(duì)里，這時(shí)粒子的落地速度大小為v1，若電場不變，只將磁場的方向改為垂直紙面對(duì)外，粒子落地的速度大小為v2，則()A．v1＞v2 B．v1＜v2C．v1＝v2 D．無法判定解析帶電粒子落下后，受重力、電場力、洛倫茲力的作用，洛倫茲力的方向跟運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功．重力做功都一樣，但電場力做功有區(qū)分．若磁場方向向里，粒子落下后沿電場力方向移動(dòng)的距離大，電場力做功多，故v1＞v2.故答案A項(xiàng)正確．答案A設(shè)置目的考查洛倫茲力特點(diǎn)：不做功，但可以變更速度方向5.如圖所示，質(zhì)量為m的帶電小物塊在絕緣粗糙的水平面上以初速度v0起先運(yùn)動(dòng)．已知在水平面上方的空間內(nèi)存在方向垂直紙面對(duì)里的水平勻強(qiáng)磁場，則以下關(guān)于小物塊的受力及運(yùn)動(dòng)的分析中，正確的是()A．若物塊帶正電，肯定受兩個(gè)力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．若物塊帶負(fù)電，肯定受兩個(gè)力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．若物塊帶正電，肯定受四個(gè)力，做減速直線運(yùn)動(dòng)D．若物塊帶負(fù)電，肯定受四個(gè)力，做減速直線運(yùn)動(dòng)解析若物塊帶正電，則受到的洛倫茲力豎直向上，假如洛倫茲力小于重力，則物塊還會(huì)受到支持力和摩擦力，做變減速運(yùn)動(dòng)；假如恰好洛倫茲力等于重力，則物塊只受這兩個(gè)力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤．若物塊帶負(fù)電，洛倫茲力豎直向下，物塊受四個(gè)力而做減速運(yùn)動(dòng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．正確答案為D項(xiàng)．答案D設(shè)置目的考查洛倫茲力作用下水平面上帶電體的平衡6．如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙絕緣桿上，整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場B中．現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)狀況不行能是()A．始終做勻速運(yùn)動(dòng) B．先做減速運(yùn)動(dòng)，最終靜止在桿上C．先做加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng) D．先做減速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)解析帶電滑環(huán)向右運(yùn)動(dòng)所受洛倫茲力的方向向上，其大小與滑環(huán)的初速度大小有關(guān)．由于滑環(huán)的初速度大小未詳細(xì)給出，所以洛倫茲力與滑環(huán)的重力可能出現(xiàn)三種不同的關(guān)系，故三種狀況均有可能，A、B、D三項(xiàng)加速不行能，所以選C項(xiàng)．答案C設(shè)置目的考查洛倫茲力隨物體速度大小的變更7．如圖所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中，軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的．兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，M、N為軌道的最低點(diǎn)，則()A．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM＝vNB．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM<vNC．小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D．在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場中小球不能到達(dá)軌道的另一端解析小球在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力不做功，所以滿意機(jī)械能守恒．在電場中受的電場力向左，下滑過程中電場力做負(fù)功，所以到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度關(guān)系為vM>vN，同理，電場中的小球不能到達(dá)軌道的另一端．故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．整個(gè)過程的平均速度vM>vN，所以時(shí)間tM<tN，C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案D設(shè)置目的考查洛倫茲力作用下物體的能量轉(zhuǎn)化8.一個(gè)帶正電的微粒(重力不計(jì))穿過如圖所示的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場區(qū)域時(shí)，恰能沿直線運(yùn)動(dòng)，則欲使電荷向下偏轉(zhuǎn)應(yīng)采納的方法是()A．增大電荷質(zhì)量 B．增大電荷電荷量C．減小入射速度 D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度解析粒子在穿過這個(gè)區(qū)域時(shí)所受的力為：豎直向下的電場力Eq和豎直向上的洛倫茲力qvB，且此時(shí)Eq＝qvB.若要使電荷向下偏轉(zhuǎn)，需使Eq>qvB，則減小速度v、減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增大電場強(qiáng)度E均可．答案C設(shè)置目的考查復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)電荷的受力9.目前有一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示，電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流．已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)．兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢差為U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)為()A.eq\f(nebU,I)，M正、N負(fù) B.eq\f(neaU,I)，M正、N負(fù)C.eq\f(nebU,I)，M負(fù)、N正 D.eq\f(neaU,I)，M負(fù)、N正解析由左手定則知，金屬中的電子在洛倫茲力的作用下將向前側(cè)面聚集，故M負(fù)、N正．由F電＝F洛即eq\f(U,a)e＝Bev，I＝nevS＝nevab，得B＝eq\f(nebU,I).答案C設(shè)置目的考查電流的微觀說明與洛倫茲力的計(jì)算10．在下圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電子可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)的是()解析電子必受與電場反向的電場力，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)方向與磁場平行時(shí)不受洛倫茲力，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)方向與磁場垂直時(shí)必受與磁場垂直的洛倫茲力．電子做直線運(yùn)動(dòng)合力可能為零，若不為零則必與速度共線．由此可判知，B、C兩項(xiàng)正確．答案BC設(shè)置目的考查復(fù)合場下運(yùn)動(dòng)電荷受力11.如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面對(duì)外、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過程中，下列推斷正確的是()A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)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對(duì)下D．滑塊最終可能會(huì)沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析滑塊下滑的過程中，受力分析如圖所示，C項(xiàng)正確；摩擦力f＝μFN，而FN＝G2＋F洛＝G2＋qvB，由于G2不變，v增大，故FN增大，f增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于摩擦力的大小與B有關(guān)，而滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與重力做功和摩擦力做功有關(guān)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；假如斜面足夠長，當(dāng)f＝G1時(shí)，滑塊將會(huì)沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)正確．答案CD設(shè)置目的考查在洛倫茲力大小的計(jì)算與斜面上物體受力12.如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面對(duì)里．質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電．現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn)，則()A．經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等B．經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小C．甲球的釋放位置比乙球的高D．運(yùn)動(dòng)過程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變解析三個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，對(duì)甲有qv1B＋mg＝eq\f(mv12,r)，對(duì)乙有mg－qv2B＝eq\f(mv22,r)，對(duì)丙有mg＝eq\f(mv32,r)，可推斷A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤，C、D兩項(xiàng)正確．答案CD設(shè)置目的考查運(yùn)動(dòng)電荷的機(jī)械能轉(zhuǎn)化與圓周運(yùn)動(dòng)二、非選擇題13.質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場同時(shí)存在的空間，如圖所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)電場強(qiáng)度的大小；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，該帶電粒子帶何種電荷．解析(1)帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)受力分析(受力圖如圖)可知該粒子肯定帶正電．由平衡條件得：mgsin45°＝Eqsin45°，所以E＝eq\f(mg,q).(2)由平衡條件得eq\f(mg,cos45°)＝qvB所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv).答案(1)eq\f(mg,q)(2)eq\f(\r(2)mg,qv)正設(shè)置目的考查平衡狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)電荷的受力14.一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1g的小滑塊，帶有q＝5×10－4C的電荷量，放置在傾角α＝30°的光滑斜面上(絕緣)，斜面置于B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面對(duì)里，如圖所示，小滑塊由靜止起先沿斜面下滑，其斜面足夠長，小滑塊滑至某一位置時(shí)要離開斜面．求：(取g＝10m/s2)(1)小滑塊帶何種電荷？(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？(3)該斜面的長度至少多長？解析(1)小滑塊沿斜面下滑的過程中，受重力mg、斜面支持力FN和洛倫茲力F.若要小滑塊離開斜面，洛倫茲力F方向應(yīng)垂直斜面對(duì)上，依據(jù)左手定則可知，小滑塊應(yīng)帶有負(fù)電荷．(2)小滑塊沿斜面下滑時(shí)，垂直斜面方向的加速度為零，有qvB＋FN－mgcosα＝0，當(dāng)FN＝0時(shí)，小滑塊起先脫離斜面，所以v＝eq\f(mgcosα,Bq)＝eq\f(0.1×10－3×10×\f(\r(3),2),0.5×5×10－4)m/s＝2eq\r(3)m/s≈3.46m/s.(3)方法一：下滑過程中，只有重力做功，由動(dòng)能定理得：mgssinα＝e