2磁场对运动电荷的作用力同步测试卷
一、单选题
1.带电荷量为+q的不同粒子在匀强磁场中运动,下列说法中正确的是( )
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B.如果把+q改为-q,且速度反向、大小不变,则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
2.如图所示,摆球上带有负电的单摆,在一匀强磁场中摆动,匀强磁场的方向垂直于纸面向里,摆球在A、间摆动过程中,由A摆到最低点时,摆线拉力大小为,摆球加速度大小为;由摆到最低点时,摆线拉力大小为,摆球加速度大小为,则( )
A., B.,
C., D.,
3.下列关于运动电荷和磁场的说法中,正确的是( )
A.运动电荷在某点不受洛伦兹力作用,这点的磁感应强度必为零
B.只要带电粒子在磁场中某点的速度大小不变,带电粒子所受洛伦兹力大小就不变
C.电子束垂直进入磁场发生偏转,这是洛伦兹力对电子做功的结果
D.电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力
4.下列说法正确的是( )
A.一运动电荷在某处不受磁场力的作用,则该处的磁感应强度一定为零
B.电场强度的方向就是放入电场中电荷所受电场力的方向,且其大小
C.由知,通电直导线垂直于磁场方向放置,B与通电直导线所受的安培力F成正比,与通电导线I、L的乘积成反比
D.洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向不一定与电荷运动方向垂直。
5.如图所示,真空中一束电子沿一螺线管轴线进入管内。不计电子所受的重力,以下关于电子在螺线管内运动情况的描述中正确的是( )
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
6.我国提供永磁体的阿尔法磁谱仪(下图是它的原理图)由航天飞机携带升空并安装在国际空间站中,它的主要使命之一是探索宇宙中的反物质。所谓反物质,就是质量与正粒子相等、电荷量与正粒子相等但电性相反的粒子。假如使一束质子、反质子、粒子(核)和反粒子组成的射线,以相同的速度大小沿通过匀强磁场进入匀强磁场而形成图中的4条径迹,则( )
A.1、3是反粒子径迹 B.2为反质子径迹
C.1、2为反粒子径迹 D.3为粒子径迹
7.如图所示,一带正电的物体固定在小车的底板上,其中底板绝缘,整个装置静止在水平地面上,在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场,如果保持小车不动,将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动。则下列说法正确的是( )
A.带电物体所受的洛伦兹力为零
B.带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上
C.小车对地面的压力变大
D.地面对小车的摩擦力方向向左
8.如图所示,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环径口的带正电的小球,以速率v沿逆时针方向匀速转动,若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间均匀增加的匀强磁场,设运动过程中小球带电量不变,那么( )
A.小球对玻璃环的压力一定不断增大
B.小球受到的磁场力一定不断增大
C.小球先沿逆时针方向减速运动,过一段时间后沿顺时针方向加速运动
D.磁场力对小球一直做负功
9.质量为m、电荷量为q的小物块,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是( )
A.小物块一定带正电
B.小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C.小物块在斜面上运动时做加速度增大、而速度也增大的变加速直线运动
D.小物块在斜面上下滑过程中,当小物块对斜面压力为零时的速率为
10.某一空间存在着磁感应强度为且大小不变、方向随时间做周期性变化的匀强磁场(如图甲所示),规定垂直纸面向里的磁场方向为正。为使静止于该磁场中的带正电的粒子能按的顺序做横“∞”字曲线运动(即如图乙所示的轨迹),下列办法可行的是(粒子只受洛伦兹力的作用,其他力不计)( )
A.若粒子的初始位置在处,在时给粒子一个沿切线方向水平向右的初速度
B.若粒子的初始位置在处,在时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度
C.若粒子的初始位置在处,在时给粒子一个沿切线方向水平向左的初速度
D.若粒子的初始位置在处,在时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度
二、多选题
11.下列说法中正确的是( )
A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛伦兹力的作用
B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用,则该处的磁感应强度可能不为零
C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度
D.洛伦兹力对带电粒子不做功
12.一个带电粒子在匀强磁场B中所受的洛伦兹力F的方向如图所示,则该粒子所带电性和运动方向可能是( )
A.粒子带负电,向左运动 B.粒子带正电,向上运动
C.粒子带负电,向下运动 D.粒子带正电,向右运动
13.当阴极射线通过匀强电场E或匀强磁场B时,如图中射线形状中正确的是( )
A. B. C. D.
14.如图所示,用细线吊一个质量为m的带电绝缘小球,小球处于匀强磁场中,空气阻力不计。小球分别从A点和B点向最低点O运动,当小球两次经过O点时( )
A.小球的动能相同 B.细线所受的拉力相同
C.小球所受的洛伦兹力相同 D.小球的向心加速度大小相同
15.如图所示,一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后,保持原速度做匀速直线运动,如果使匀强磁场发生变化,则下列判断中正确的是( )
A.磁场B减小,油滴动能增加
B.磁场B增大,油滴机械能不变
C.使磁场方向反向,油滴动能减小
D.使磁场方向反向后再减小,油滴重力势能减小
2磁场对运动电荷的作用力同步测试卷参考答案
1.B
【详解】
A.粒子速度大小相同,由
f=qvBsinθ
可知,如果速度v与磁场B的夹角不同,洛伦兹力大小不同,即使洛伦兹力大小相同,速度方向不同,洛伦兹力方向不同,洛伦兹力不同,故A错误;
B.如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变,故B正确;
C.洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直,磁场方向与电荷运动方向不一定垂直,故C错误;
D.洛伦兹力对粒子不做功,粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变,速度大小不变,但速度方向发生变化,速度变化,故D错误。
故选B。
2.B
【详解】
CD.由于洛伦兹力不做功,所以摆球由到达和由A到达的速度大小相等,由
可得
故CD错误。
AB.当由A运动到时,以摆球为研究对象,受力分析如图甲所示
当由运动到时,受力分析如图乙所示
因此
故A错误,B正确。
故选B。
3.D
【详解】
A .如果运动电荷的速度方向与磁场方向平行,该运动电荷不受洛伦兹力作用,故A错误;
B.根据
粒子所受洛伦兹力大小不仅与速度大小有关,还与速度方向和磁场方向有关,带电粒子在磁场中某点的速度大小不变,带电粒子所受洛伦兹力大小可能会变,故B错误;
C.洛伦兹力始终垂直于粒子的速度方向,故洛伦兹力对运动电荷不做功,故C错误;
D.电荷只有相对磁场运动,且相对运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用,所以电荷与磁场没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力,故D正确。
故选D。
4.D
【详解】
A.当运动电荷与磁场方向平行时,其不受磁场力的作用,但该处的磁感应强度不一定为零,A错误
B.电场强度的方向就是放入电场中正电荷所受电场力的方向,与负电荷所受电场力的方向相反,大小为
B错误;
C.磁感应强度描述磁场本身的强弱和方向,与放入磁场的电流元无关,不能说B与通电直导线所受安培力成正比,与I、L的乘积成反比,C错误;
D.洛伦兹力方向一定与电荷的运动方向垂直,但电荷的运动方向不一定与磁场方向垂直,可以是任意角,D正确。
故选D。
5.C
【详解】
根据安培定则知不管那端通入电流,螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线,则电子的运动方向与磁场方向平行,电子不受洛仑兹力,做匀速直线运动。
故选C。
6.C
【详解】
在磁场中,粒子做匀速圆周运动,正离子受力向右,向右偏转;负离子向左偏转。故1、2为反粒子径迹;
根据洛伦兹力提供向心力有
解得:
故质子与α粒子的半径之比为1:2,即α粒子转弯半径大,所以3是质子,4是α粒子;1是反质子,2是反α粒子;
故选C。
7.B
【详解】
AB.受洛伦兹力的带电物体的速度不是相对地面而言,而是相对磁场。题中匀强磁场向左匀速运动相当于小车水平向右匀速运动,由左手定则可知,带电物体所受的洛伦兹力方向竖直向上,故B正确,A错误;
D.由于小车水平方向不受力,所以摩擦力为零,故D错误;
C.对小车及带电物体整体分析可知,地面对小车的支持力变小,由牛顿第三定律可知小车对地面的压力变小,故C错误。
故选B。
8.C
【详解】
磁感应强度竖直向上,B随时间成正比增加,由楞次定律可知,变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向。小球带正电,小球所受电场力沿顺时针方向,与小球开始时的运动方向相反,小球先沿逆时针方向减速运动,当小球速度减小到零后,小球反向加速,即沿顺时针方向加速运动。
A.小球在水平面内做圆周运动,环对小球的弹力与小球所受的洛伦兹力提供向心力,小球做逆时针减速运动时,洛伦兹力与所需向心力方向相反,则环对小球的弹力减去洛伦兹力等于向心力;当小球速度为0时,向心力和洛伦兹力均为0,环对小球的弹力也为0,所以小球对玻璃环的压力不是一直增大。故A错误;
B.由于小球的速度先减小到0后反向增大,磁感应强度一直增大,由洛伦兹力公式可知,小球受到的磁场力不是一直增大,故B错误;
C.小球先沿逆时针方向减速运动,过一段时间后沿顺时针方向加速运动,故C正确;
D.洛伦兹力始终与小球的运动方向垂直,磁场力对小球不做功,故D错误。
故选C。
9.B
【详解】
A.带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,知其所受洛伦兹力的方向应垂直于斜面向上,根据左手定则知,小物块带负电,故A错误;
BC.小物块在运动的过程中受重力、斜面的支持力和洛伦兹力,合力沿斜面向下,大小为
根据牛顿第二定律知
小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动,故B正确,C错误;
D.当压力为零时,在垂直于斜面方向上的合力为零,有
解得
故D错误。
故选B。
10.A
【详解】
A.若粒子初始位置在a处,时磁场方向垂直纸面向里,根据左手定则判断可知,洛伦兹力方向向上,沿逆时针方向从a运动到b, 时间后,磁场方向变为垂直纸面向外,洛伦兹力方向向右,粒子沿bcdb运动一周回到b,此时磁场方向又改变为向里,粒子沿bef圆弧运动又回到a点,接着周而复始,故粒子能做横“∞”字曲线运动,故A正确;
B.在时,磁场方向已向外,粒子受力方向向左,故粒子不能沿图中轨迹运动,故B错误;
C.在时,磁场方向向里,粒子在e点有水平向左的初速度,所受洛伦兹力方向向下,沿运动时间后磁场方向改变,粒子受力方向改变,粒子在f点离开圆弧向左偏转,故C错误;
D.时磁场方向垂直纸面向里,根据左手定则判断可知,洛伦兹力方向向右,由b到d,时磁场方向改变为向外,洛伦兹力方向向下,不能沿圆做横“∞”字曲线运动,故D错误。
故选A。
11.BD
【详解】
AB.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,不一定受到洛伦兹力的作用,当运动电荷方向与磁场方向平行时,洛伦兹力为0,所以A错误;B正确;
CD.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的速度大小,但是可以改变速度的方向,因为洛伦兹力总是垂直速度方向,所以洛伦兹力对带电粒子总不做功,则C错误;D正确;
故选BD。
12.BC
【详解】
磁场的方向垂直纸面向外,洛伦兹力的方向水平向右,根据左手定则,粒子若带正电,则向上运动,若带负电,向下运动,故BC正确,AD错误。
故选BC。
13.ACD
【详解】
AB.阴极射线是带负电的粒子流,在电场中受到电场力与电场方向相反,当粒子初速度与电场垂直时,粒子在电场中做类平抛运动,故A正确,B错误;
CD.阴极射线是带负电的粒子流,在磁场中受到洛伦兹力,只能改变运动的方向,不能改变运动速度的大小,所以在磁场中做圆周运动,由左手定则可以确定洛伦兹力的方向,且总是指向圆心,故CD正确。
故选ACD。
14.AD
【详解】
A.带电绝缘小球受到的洛伦兹力与小球的速度方向时刻垂直,则洛伦兹力对小球不做功,只改变速度方向,不改变速度大小,只有重力做功,故当小球两次经过O点时速度大小相等,动能相同,故A正确;
BC.小球分别从A点和B点向最低点O运动,两次经过O点时速度方向相反,由左手定则可知小球两次经过O点时洛伦兹力方向相反,则细线所受的拉力不同,故BC错误;
D.由
可知小球的向心加速度大小相同,故D正确。
故选AD。
15.ABD
【详解】
A.带负电的油滴在匀强磁场B中做匀速直线运动,受坚直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力而平衡,当B减小时,由
可知洛伦兹力减小,重力大于洛伦兹力,重力做正功,故油滴动能增加,故A正确;
B.洛伦兹力的方向总是和速度方向垂直,所以洛伦兹力不做功,所以油滴机械能不变,故B正确;
CD.磁场反向,洛伦兹力竖直向下,重力做正功,洛伦兹力不做功,动能增加,重力势能减小,故D正确,C错误。
故选ABD。
试卷第1页,共3页