1.2磁场对运动电荷的作用力
自主提升过关练(解析版)
一、选择题
1.下列说法中正确的是( )
A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度不一定为零
B.运动电荷在磁场中某处不受洛伦兹力作用则该处的磁感应强度一定为零
C.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,数值上等于把单位电荷量的负电荷从电源正极移动到电源负极非静电力做的功
D.磁场中某点磁场的强弱,用一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表征
2.在物理学中,由基本物理量的单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫作导出单位。以下导出单位中不属于力的单位的是( )
A. B.
C. D.
3.真空中竖直放置一通电长直细导线,俯视图如图所示。以导线为圆心作圆,光滑绝缘管ab水平放置,两端恰好在圆周上。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球先加速后减速
B.小球受到的洛伦兹力始终为零
C.小球在ab中点受到的洛伦兹力为零
D.小球受到洛伦兹力时,洛伦兹力方向竖直向外
4.培养科学思维,像科学家那样观察和思考,是学习物理的意义,在物理史发展过程中,下列选项不符合史实的是( )
A.法拉第发现了电流热效应的规律
B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C.奥斯特发现了电流的磁效应的规律,拉开了研究电与磁之间相互关系的序幕
D.洛伦兹对带电粒子在磁场中受力的作用作了深入研究,并得到了定量的结果
5.如图所示,一段长为L的导体水平放置,若导体单位体积内有n个自由电子,电子的电荷量为e,定向移动速度为v、导体横截面积为S。下面说法不正确的是( )
A.导体中电流为I=neSvL
B.导体中自由电子个数为N=nSL
C.导体放置在垂直纸面向里磁场强度为B的感场中,导线所受安培力F=B(neSv)L
D.导体放置在垂直纸面向里磁场强度为B的磁场中导线中每个电子所受洛伦兹力f=evB
6.质量为、带电荷量为的小物块,从倾角为的绝缘斜面上由静止下滑,物块与斜面间的动摩擦因数为,整个斜面置于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为,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,下列说法中正确的是( )
A.小物块一定带正电荷
B.小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动,且加速度大小为
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
7.下列关于磁场的叙述中,错误的是( )
A.磁极间的相互作用是通过磁场发生的
B.通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用
C.运动电荷在磁场中所受洛伦兹力不做功
D.磁感线的疏密可以表示磁场的强弱
8.关于物理公式的适用情况,下列说法正确的是( )
A.对任何电场都适用 B.对任何电容器都适用
C.对任何电路都适用 D.在任何情况下都成立
9.下列说法正确的是( )
A.由公式可知:电场中某点的场强与电荷所受电场力F成正比,与电荷所带电荷量q成反比
B.电源电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能的本领大小的物理量
C.一小段通电导线在某处不受磁场力,说明该处磁感应强度为零
D.因为洛伦兹力对运动电荷不做功,所以安培力对运动导体也不做功
10.图中的带电粒子在磁场中运动时,所受洛伦兹力的方向水平向左的是( )
A.B.C.D.
11.赤道上空地磁场的方向可视为由南向北(俯视图如下)。一带正电的宇宙粒子从赤道上空竖直向下运动时(即图中垂直于纸面向里),在地磁场的作用下,该粒子将( )
A.向南偏 B.向北偏 C.向西偏 D.向东偏
12.如图所示,在真空中,水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一束电子初速度方向与电流方向相同,则电子可能的运动情况是( )
A.沿路径a运动 B.沿路径b运动
C.沿路径c运动 D.沿路径d运动
13.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示.若小球运动到A点时,绳子忽然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.小球沿逆时针做匀速圆周运动,半径不变
B.小球沿逆时针做匀速圆周运动,但半径减小
C.小球沿顺时针做匀速圆周运动,半径不变
D.小球沿顺时针做匀速圆周运动,半径减小
14.下列说法中正确的是( )
A.只有两个磁铁相互接触时,才能发生相互作用
B.把一根条形磁铁从中间折断,刚被分开的两部分只有N极或S极
C.极光现象与地球的磁场有关
D.人们代步的电动自行车中应存在磁体
15.根据所学知识判断图中正确的是( )
A. B. C. D.
二、解答题
16.有人说:“通电导线放在磁感应强度为0的位置上,所受的安培力一定为0,因此,当某位置的通电导线不受安培力时,该位置的磁感应强度一定为0。”你认为他说的话对吗?为什么?
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参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
A.根据场强的定义式根据场强的定义式可知检验电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度一定为零,故A错误;
B.当运动电荷速度的方向和磁感应强度方向平行时也不受洛伦兹力的作用,故B错误;
C.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,数值上等于把单位电荷量的负电荷从电源正极移动到电源负极非静电力做的功,故C正确;
D.磁场中某点磁场的强弱,用一小段通电导线垂直磁场方向放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值表征,故D错误。
故选C。
2.C
【解析】
【详解】
A.根据牛顿第二定律
可得力的一种导出单位为,故A正确;
B.根据洛伦兹力的表达式
可得力的一种导出单位为,故B正确;
C.由安培力的表达式
可得力的一种导出单位为,故C错误;
D.根据电场力
可得力的一种导出单位为,故D正确。
本题选不属于力的单位的项,故选C。
【点睛】
本题以力的单位,单位制为载体,考查学生对安培力、洛伦兹力、电场力公式的理解,强调了学生学习的整体性,考查了学生物理观念的建立。
3.C
【解析】
【详解】
A.根据右手螺旋定则可知,直导线产生的磁场的磁感线如图中虚线所示
洛伦兹力始终与小球运动方向垂直,故不做功,小球速率不变,A错误;
BCD.当运动到ab中点时,磁感线与速度方向平行,所受洛伦兹力为零,处a端到中点洛伦兹力竖直向下,中点至b端洛伦兹力竖直向上,BD错误,C正确。
故选C。
4.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.焦耳发现了电流热效应的规律,故A错误,符合题意;
B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律,故B正确,不符合题意;
C.奥斯特发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕,故C正确,不符合题意;
D.洛伦兹对带电粒子在磁场中受力的作用作了深入研究,并得到了定量的结果,故D正确,不符合题意。
故选A。
5.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据电流强度的定义,可得导体中电流为
A错误;
B.导体中自由电子个数为
B正确;
C.导体放置在垂直纸面向里磁场强度为B的感场中,导线所受安培力
C 正确;
D.导体放置在垂直纸面向里磁场强度为B的磁场中导线中,根据洛伦兹力的定义可知每个电子所受洛伦兹力
f=evB
D正确。
故不正确的选A。
6.C
【解析】
【详解】
A.根据磁场方向和小物块的运动方向,由左手定则可知,小物块的洛伦兹力方向垂直斜面,因带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,则洛伦兹力方向垂直斜面向上,根据左手定则判断,小物块带负电,故A错误;
BC.小物块在斜面上运动时,对小物块受力分析可知,小物块所受合力
由上式可知,随着v增大,洛伦兹力增大,增大,a增大,则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,故B错误,C正确;
D.小物块对斜面压力为零时,有
解得
故D错误。
故选C。
7.B
【解析】
【详解】
A.磁极间的相互作用是通过磁场发生的,故A正确;
B.通电导线在磁场中不一定受到磁场力的作用,如电流方向和磁场方向平行的情况下不受力的作用,故B错误;
C.洛伦兹力的方向总是和电荷的方向垂直,所以运动电荷在磁场中所受洛伦兹力不做功,故C正确;
D.磁感线的疏密可以表示磁场的强弱,故D正确。
本题选错误项,故选B。
8.C
【解析】
【详解】
A.对匀强电场才适用,A错误;
B.对平行板电容器才适用,B错误;
C.对任何电路都适用,C正确;
D.当B、v两者相互垂直时,才成立,D错误。
故选C。
9.B
【解析】
【详解】
A.电场中某点的场强由电场本身决定,与电荷所受电场力F和电荷所带电荷量q均无关,故A错误;
B.电源电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能的本领大小的物理量,故B正确;
C.一小段通电导线在某处不受磁场力,有可能是导线平行于磁感线放置,而该处磁感应强度不一定为零,故C错误;
D.洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,所以洛伦兹力对运动电荷不做功,而安培力并不是始终与导体运动方向垂直,所以安培力可以对运动导体做功,故D错误。
故选B。
10.A
【解析】
【详解】
A.由左手定则可知,粒子受到的洛伦兹力水平向左,A正确;
B.粒子受到的洛伦兹力垂直纸面向外,B错误;
C.粒子受到的洛伦兹力竖直向上,C错误;
D.粒子受到的洛伦兹力垂直纸面向外,D错误。
故选A。
11.D
【解析】
【详解】
根据左手定则,可知磁场垂直穿过手心,四个手指指向正电荷运动方向,大拇指为正电荷所受洛仑磁力方向,所以该粒子将向东偏。
故选D。
12.D
【解析】
【分析】
【详解】
由安培定则知,电流I在导线下方产生的磁场方向指向纸外,由左手定则,电子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向下,则电子的轨迹必定向下弯曲,由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直,故其运动轨迹必定是曲线,故ABC错误,D正确。
故选D。
13.ACD
【解析】
【详解】
A.如果小球带正电,则小球所受的洛伦兹力方向指向圆心,此种情况下,如果洛伦兹力刚好提供向心力,这时绳子对小球没有作用力,绳子断开时,对小球的运动没有影响,小球仍做逆时针的匀速圆周运动,半径不变,A选项正确;
B.如果洛伦兹力和拉力共同提供向心力,绳子断开时,向心力减小,而小球的速率不变,则小球做逆时针的圆周运动,但半径增大,故B错误;
C.如果小球带负电,则小球所受的洛伦兹力方向背离圆心,由此可知,当洛伦兹力的大小等于小球所受的一半时,绳子断后,小球沿顺时针做匀速圆周运动,半径不变,C选项正确;
D.当洛伦兹力的大小大于小球所受的拉力的一半时,则绳子断后,向心力增大,小球沿顺时针做匀速圆周运动,半径减小,D选项正确。
故选ACD。
14.CD
【解析】
【详解】
A.磁体与磁体之间的作用是通过磁场发生的,两个磁铁没有相互接触时,也能发生相互作用,故A错误;
B.把一根条形磁铁从中间折断,则被分开的两部分都有N极或S极,故B错误;
C.极光的形成主要是由于太阳的带电微粒发射到地球磁场的作用范围,受到地球磁场的影响,从高纬度进入地球的高空大气,激发了高层空气电离而造成的发光现象,故C正确;
D.人们代步的电动自行车中,电动机将电能转化为机械能,在转化的过程中,是通过电流在磁场中受到的安培力将电能转化为机械能的,应存在磁体,故D正确;
故选CD。
15.BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.正电荷所受电场力方向与电场强度的方向相同,故A错误;
B.根据左手定则知,运动负电荷所受的洛伦兹力方向竖直向下,故B正确;
C.根据右手螺旋定则,螺线管外部上面的磁场方向为从左向右,则小磁针N极指向右侧,故C错误;
D .根据左手定则知,电流所受的安培力方向与电流方向垂直指向左下方,故D正确。
故选BD。
16.见解析
【解析】
【详解】
不一定,通电导线所受安培力的大小与B、I、l及有关,当时,即通电导线与磁场平行时,无论磁感应强度B为多少,安培力始终为0。
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