课时训练1 有趣的静电现象
基础夯实
1.下列关于静电现象的叙述,正确的是( )
A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B.摩擦起电是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量的同种电荷
C.带电现象的本质是电子的转移,呈电中性的物体得到电子就显负电性,失去电子就显正电性
D.摩擦起电过程是通过摩擦创造了等量异种电荷的过程
解析摩擦起电的实质是当两个物体相互摩擦时,电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来呈电中性的物体得到电子而带上负电,失去电子带上正电,故A、B错,C正确.摩擦起电的过程是电荷转移的过程,并没有创造电荷,总电荷量保持不变,故D错.
答案C
2.有A、B、C三个塑料小球,A与B,B与C,C与A间都是相互吸引的,如果A带正电,则( )
A.B、C球均带负电
B.B球带负电,C球带正电
C.B、C球中必有一个带负电,而另一个不带电
D.B、C球都不带电
答案C
3.如图所示,挂在绝缘细线下的两个轻质小球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,则( )
A.甲图中两球一定带异种电荷
B.乙图中两球一定带同种电荷
C.乙图中两球至少有一个带电
D.以上说法均不对
解析电荷间的相互作用规律为同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,且带电物体能吸引轻小物体.所以图乙中两球一定都带电且带同种电荷,B正确.
答案B
4.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a表面镀有铝膜,在a旁边有一绝缘金属小球b,开始时a、b都不带电,如图所示,现使b带电,则( )
A.a、b之间不发生相互作用
B.b立即把a排斥开
C.b将吸引a,吸住后不放开
D.b先吸引a,接触后又把a排斥开
解析当使b带电后,a在b的电场中发生静电感应,a球靠近b的一侧带与b异种电性的电荷,a远离b的一侧带与b相同电性的电荷.由于异种电荷相互吸引,b将吸引轻小物体a且使b、a接触,b、a接触后,b所带部分电荷转移到a上,使a、b带同种电荷相互排斥,故是b先吸引a,接触后又把a排斥开.
答案D
5.下列叙述正确的是( )
A.摩擦起电是电荷创造的过程
B.接触起电是电荷转移的过程
C.玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电
D.带等量异种电荷的两个导体接触后,电荷会消失,这种现象叫电荷的湮灭
解析电荷是不能创造的,摩擦起电的实质是电子的转移,但摩擦起电时电子应从对电子束缚力弱的物体转移到对电子束缚力强的物体上,所以玻璃棒并不是和什么物体摩擦都带正电.带等量异种电荷的两个物体接触后,电荷会消失,这种现象叫中和,一对正负电子碰撞转化为光子才是电子的湮灭,因此只有选项B正确.
答案B
6.某物体通过接触而带上正电,原因是( )
A.物体得到了质子
B.物体失去了质子
C.物体失去了电子
D.物体得到了电子
解析无论是摩擦起电、接触起电还是感应起电,起电的原因都是电子的转移,而带正电荷的质子是不会发生转移的,A、B错误,物体带上正电,说明它失去了电子,C正确.
答案C
7.(多选)下列对于静电喷漆的说法不正确的是( )
A.当油漆从喷枪喷出时,油漆微粒带正电,物体也带正电,相互排斥而扩散开来
B.当油漆从喷枪喷出时,油漆微粒不带电,物体带正电,相互吸引而被物体吸附
C.从喷枪喷出的油漆微粒带正电,相互排斥而扩散开来,被吸附在带负电的物体上
D.因为油漆微粒相互排斥而扩散开来,所以静电喷漆虽喷漆均匀但浪费油漆
解析喷枪喷出的油漆微粒带正电,因相互排斥而散开,形成雾状,被喷涂的物体带负电,对雾状油漆产生引力,把油漆吸到表面,从而减少了浪费.
答案ABD
8.(多选)下列哪些措施或设备是为了防止静电的危害 ( )
A.在高大的建筑物顶端装上避雷针
B.静电喷墨打印机
C.在高大的烟囱中安装静电除尘器
D.在运汽油的汽车后拖一条与地接触的铁链
解析选项B、C是利用静电来工作的.
答案AD
9.(多选)如图所示,有一带正电的验电器,当一金属球A靠近验电器的小球B时(不接触),验电器的金箔张角减小.则( )
A.金属球A可能不带电
B.金属球A可能带负电
C.金属球A可能带正电
D.金属球A一定带负电
解析验电器的金箔之所以张开,是因为两金箔都带有正电荷,同种电荷相排斥,张开角度的大小决定于两金箔带电的多少.如果A球带负电,靠近验电器的B球时,异种电荷相互吸引,使金箔上的部分正电荷“上移”,从而使两金箔张角减小,选项B正确,同理否定选项C.如果A球不带电,在靠近B球时,发生静电感应现象,使A球上电荷重新分布,靠近B球的端面出现负的感应电荷,而背向B球的端面出现正的感应电荷.A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用,因距离的不同而表现为吸引作用,从而使B球和金箔上的电荷重新分布,金箔上的一部分正电荷转移到B球,所以两金箔间的张角减小,选项A正确,同理否定选项D.
答案AB
10.如图所示,将不带电的导体A、B接触后去靠近带正电的带电体C,由于静电感应,导体A、B两端出现等量异种电荷,这时先把A、B分开,然后移去C.则A、B两导体分别带上了 电荷、 电荷.?
答案负 正
11.有三个导体,其中一个带正电,两个不带电.问:能不能使后二者带上异种电荷?能不能使后二者带上负电荷?
答案可以通过感应起电让后二者带上异种电荷,但不能通过三种起电方式使后二者都带上负电.
能力提升
12.如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN,在其两端下面都悬挂着金属验电箔.若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是( )
A.只有M端验电箔张开
B.只有N端验电箔张开
C.两端的验电箔都张开
D.两端的验电箔都不张开
解析当A靠近M端时,由于静电感应,M端聚集正电荷,N端聚集负电荷,两端都带上了电,故M、N两端验电箔均张开.
答案C
13.(多选)为了防止静电的危害,应尽快把产生的静电导走,下列措施中属于防止静电危害的是( )
A.油罐车后面装一条拖地的铁链
B.电工钳柄上套有绝缘胶套
C.飞机轮上装搭地线
D.印刷车间中保持适当的湿度
解析电工钳柄上套有绝缘胶套是为了使工人与电源隔离开,并不是为了防止静电.
答案ACD
14.半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量,相隔一定的距离,现让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开.
(1)若A、B两球带有同种电荷,求接触后两球带的电荷量之比;
(2)若A、B两球带有异种电荷,求接触后两球带的电荷量之比.
答案(1)2∶3 (2)2∶1
课时训练2 点电荷间的相互作用
基础夯实
1.下列说法中正确的是( )
A.点电荷就是体积很小的带电体
B.点电荷就是体积和所带电荷量都很小的带电体
C.据F=kq1q2r2可知,当r→0时,F→∞
D.静电力常量的数值是由实验测得的
答案D
2.下列关于点电荷的说法中,正确的是( )
A.带电球体一定可以看做点电荷
B.直径大于1 cm的带电球体一定不能看做点电荷
C.直径小于1 cm的带电球体一定可以看做点电荷
D.点电荷与质点都是理想化的模型
解析当带电体的大小和形状对它们间的相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体便可以看做点电荷,至于点电荷到底多大则没有条件限制,直径大于1 cm的带电球体和直径小于1 cm的带电球体有些时候可以看做点电荷,有些时候不能看做点电荷,这要看它们的大小和形状在我们研究的问题中是否可以忽略不计,故A、B、C项均错.点电荷是一种理想化的模型,这一点和前面运动学中的“质点”类似,D项正确.
答案D
3.(多选)库仑定律的适用条件是( )
A.真空中两个带电球体间的相互作用
B.真空中任意带电体间的相互作用
C.真空中两个点电荷间的相互作用
D.真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离时可应用库仑定律
解析库仑定律的适用条件是真空中的点电荷.
答案CD
4.对于库仑定律,下列说法正确的是( )
A.凡计算真空中两个带电体间的相互作用力,就可以使用公式F=q1q2r2
B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律
C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等
D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电作用力大小,只取决于它们各自所带的电荷量
解析当两带电体相距很近时,带电体本身的形状和大小对静电力的影响不能忽略,即带电体不能视为点电荷,因此不能直接使用库仑定律公式进行计算,A、B错误;两点电荷间的相互作用力符合牛顿第三定律,总是大小相等、方向相反、作用在两个不同的物体上,不管两带电体带电荷量是否相同,二者之间的相互作用力总是相等的,因此C正确;若两带电球半径为r,距离为4r时,两球均不能看做点电荷,当两球带同种电荷时,它们间的等效距离大于4r,两球带异种电荷时,它们间的等效距离小于4r,因此它们间的相互作用力不仅仅取决于两球电荷量的大小,还与两球电荷的电性有关,故D选项错误.
答案C
5.下列哪些物体可看做点电荷( )
A.电子和质子在任何情况下都可看做点电荷
B.均匀带电的理想绝缘球体在计算库仑力时可看做点电荷
C.带电的细杆在距离非常近时可以看做点电荷
D.带电的金属球一定不能看做点电荷
解析物体能否看做点电荷主要看它的形状和大小对相互作用力的影响,若很小,可以忽略形状、大小等次要因素,即可看做点电荷.一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定.所以选项A、C、D错误.均匀带电的理想绝缘球体在计算库仑力时,其效果跟电荷全部集中在球心位置相同,因此可以看做点电荷.所以选项B正确.
答案B
6.已知点电荷A的电荷量是点电荷B的2倍,则A对B作用力的大小跟B对A的作用力大小的比值为 ( )
A.2∶1 B.1∶2
C.1∶1 D.不一定
解析电荷间的相互作用力遵循牛顿第三定律,A对B的力与B对A的力是作用力与反作用力的关系,它们大小相等、方向相反.故选项A、B、D错误,选项C正确.
答案C
7.在真空中有A和B两个点电荷,它们所带电荷量分别是QA和QB,如果QA=5QB,则A电荷受到B电荷的作用力与B电荷受到A电荷作用力的大小之比为( )
A.5∶1 B.1∶5
C.1∶1 D.25∶1
解析A对B的作用力和B对A的作用力是一对作用力与反作用力,满足牛顿第三定律,故选C.
答案C
8.两带电小球相距r时,相互作用力是F,若将它们的电荷量都增加1倍,则它们之间的作用力是( )
A.12F B.4F
C.2F D.F
解析据库仑定律可知,在电荷量改变前它们间的静电力F=kq2r2,电荷量改变后它们间的静电力F'=k·2q·2qr2=4F.
答案B
9.两个点电荷A、B之间距离恒定,当其他电荷移到A、B附近时,A、B之间相互作用的库仑力将( )
A.一定不变
B.可能变大
C.可能变小
D.不能确定
解析根据静电力相互作用的独立性,A、B之间的作用力不受其他电荷的影响,故选A.
答案A
10.(多选)要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍,下列方法可行的是( )
A.每个点电荷带的电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变
B.保持点电荷带的电荷量不变,使两个点电荷的距离增大到原来的2倍
C.使一个点电荷带的电荷量加倍,另一个点电荷带的电荷量保持不变,同时使两点电荷间的距离减小为原来的12
D.保持点电荷带的电荷量不变,将两点电荷间的距离减小为原来的12
解析据库仑定律分析:
FA=k2q·2qr2=4F,A项正确;
FB=kq2(2r)2=F4,B项错误;
FC=k2q·qr22=8F,C项错误;
FD=kq2r22=4F,D项正确.
答案AD
11.真空中有两个点电荷,所带电荷量分别是+4.0×10-9 C和-2.0×10-9 C,相距10 cm,电荷间相互作用力是多大?是引力还是斥力?(k=9.0×109 N·m2/C2)
解析根据库仑定律可得
F=kq1q2r2
=9.0×109×4.0×10-9×2.0×10-90.12 N
=7.2×10-6 N.
因为两个点电荷带异种电荷,故相互吸引.
答案7.2×10-6 N 引力
能力提升
12.(多选)关于库仑定律和万有引力定律,下列说法正确的是( )
A.静电力和万有引力都不是通过直接接触而引起的
B.库仑定律和万有引力定律分别只适用于点电荷之间和质点之间的相互作用
C.带电体都有质量,因此它们之间除了静电力外,还存在万有引力
D.氢原子中的电子和原子核之间没有万有引力
解析静电力和万有引力都是非接触力,A正确,万有引力定律除适用于质点外,对均匀球体也适用,B错误;带电体均有质量,故静电力和万有引力同时存在,即使是氢原子中的电子和质子的质量很小,也是如此,C对、D错.
答案AC
13.(多选)如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离为l,为球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式不正确的是( )
A.F引=Gm2l2,F库=kQ2l2
B.F引≠Gm2l2,F库≠kQ2l2
C.F引≠Gm2l2,F库=kQ2l2
D.F引=Gm2l2,F库≠kQ2l2
解析由于a、b两球带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布较密集,又l=3r,不满足l?r的要求,故不能将带电球壳看做点电荷,所以不能应用库仑定律,故F库≠kQ2l2;万有引力定律适用于两个可看做质点的物体,虽然不满足l?r,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点,可以应用万有引力定律,故F引=Gm2l2.
答案ABC
14.一根玻璃棒和一根硬橡胶棒分别跟丝绸和毛皮摩擦后,测得所带电荷量分别为q1、q2,把两棒放在绝缘台上相距r=10 cm,它们间的静电力能用公式F=kq1q2r2计算吗?为什么?假设使两棒处于相隔r=10 m的两处,它们间的静电力能用上述公式计算吗?为什么?
答案两个棒能不能看做点电荷主要看其大小与两棒间的距离相比是否可以忽略.当r=10 cm时,不能用公式F=kq1q2r2计算静电力.因为两棒的长度与间距相比差不多,不能看做点电荷.当两棒相距r=10 m时,它们的长度远小于间距,可以看做点电荷,就能够用公式F=kq1q2r2计算它们之间的静电力.
课时训练3 认识磁场
基础夯实
1.磁感应强度的单位是( )
A.韦伯(Wb) B.法拉(F)
C.特斯拉(T) D.伏特(V)
答案C
2.关于磁感线的正确说法是( )
A.是客观存在的 B.都互不相交
C.有起点和终点 D.都是相互平行的
解析磁感线是为了形象地描述磁场而引入的,不是客观存在的,选项A错误.因为同一点的磁感应强度的大小和方向不可能有两个值,所以磁感线都互不相交,选项B正确.磁感线是闭合曲线,没有起点和终点,选项C错误.匀强磁场的磁感线是相互平行的,并非所有磁感线都相互平行,选项D错误.
答案B
3.关于磁场和磁感线的描述下列说法错误的是( )
A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的
B.磁场是有方向性的
C.磁感线可以形象描述各点磁场方向
D.磁感线是客观存在的
解析磁场是一种客观存在的物质,磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,选项A正确.磁场是有方向性的,在磁体的外部,磁场方向由N极指向S极,在磁体的内部,磁场方向由S极指向N极,构成闭合曲线,选项B正确.磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁场方向,选项C正确.磁感线是为了形象地描述磁场而引入的,客观上并不存在,选项D错误.符合题意的只有选项D.
答案D
4.(多选)下列关于磁场的说法中,正确的是( )
A.磁场是客观存在的特殊物质
B.磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的
C.磁极之间不接触,不需要通过任何物质就能产生相互作用力
D.磁极之间不接触,是通过磁极周围的一种特殊物质发生相互作用力的
解析磁场是一种客观存在的特殊物质,磁极之间的相互作用力是通过磁场发生的.
答案AD
5.一个磁场的磁感线如图所示,一个小磁针被放入磁场中,则小磁针将 ( )
A.向右移动
B.向左移动
C.顺时针转动
D.逆时针转动
解析由题图可知匀强磁场的磁场方向水平向右,即小磁针N极受力方向水平向右,所以小磁针将顺时针方向转动,选项C正确.
答案C
6.关于磁通量的概念,以下说法正确的是( )
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零时,磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化时,磁感应强度也一定发生变化
解析当线圈与磁场平行时,Φ=0.所以A、B错,C正确.磁感应强度仅由磁场决定,与磁通量无关,D错.
答案C
7.(多选)关于磁感应强度,下列说法中正确的是( )
A.磁感应强度的方向就是磁场的方向
B.磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向
C.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的小磁针受力的大小和方向无关
D.磁感线的疏密表示磁感应强度的大小
解析磁感应强度是描述磁场的物理量,其大小和方向仅由磁场本身来决定,与磁感线的指向无关.
答案ACD
8.一通电螺线管其磁感应强度最大的地方是( )
A.螺线管的内部 B.螺线管的南极
C.螺线管的北极 D.螺线管的南极和北极
解析由磁感线的分布可以看出,螺线管的内部磁感线最密,所以磁感应强度最大.
答案A
9.1991年8月《新民晚报》报道一则消息,“上海雨滴鸽”从内蒙古放飞后,经历20余天,返回上海区鸽巢.信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领,实在令人称奇,人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如下猜想:
①信鸽能对地形地貌有极强的记忆力;
②信鸽能发射和接收某种超声波;
③信鸽能发射和接收某种次声波;
④信鸽体内有某种磁性物质,它能借助地磁场辨别方向.
那么,信鸽到底靠什么辨别方向呢?科学家们曾做过这样一个实验:把几百只训练有素的信鸽分成两组,在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁,而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块,然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞,结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍,而缚磁铁的信鸽全部飞散了.
科学家的实验支持了上述哪种猜想? .?
解析根据科学家做过的实验发现,缚磁铁的信鸽全部飞散了,缚铜块的信鸽飞回鸽舍,说明信鸽通过自身体内的某种磁性物质借助地磁场辨别方向.翅膀下面缚上磁铁使信鸽无法借助地磁场辨别方向.
答案④
10.面积为0.5 m2的闭合导线环垂直于匀强磁场放置时,穿过环的磁通量为0.25 Wb,该磁场的磁感应强度为 T.当环面转至与磁场平行时,穿过环的磁通量为 Wb,磁场的磁感应强度为 T.?
解析由Φ=BS,得B=ΦS=0.250.5 T=0.5 T.
当环面转至与磁场平行时,Φ=0.
磁感应强度仍为0.5 T,与线圈无关.
答案0.5 0 0.5
11.某地磁场磁感应强度B的水平分量Bx=1.8×10-5 T,竖直分量By=5.4×10-5 T,求:
(1)地磁场B的大小;
(2)在水平面内2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ.
解析(1)B=(1.8×10-5)2+(5.4×10-5)2
=5.7×10-5 T.
(2)Φ=By·S=5.4×10-5 T×2.0 m2=1.08×10-4 Wb.
答案(1)5.7×10-5 T
(2)1.08×10-4 Wb
能力提升
12.如图所示,在水平匀强磁场中竖直放置一矩形线圈,线圈平面与磁场垂直,线圈绕其底边转过90°至水平位置的过程中,穿过线圈的磁通量的变化情况是( )
A.变大
B.变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
解析初态时,线圈的磁通量为BS,是最大值;绕其底边转过90°后,线圈的磁通量变为0,所以B对.
答案B
13.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”.如图所示磁场中,S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0.下列判断正确的是( )
A.Φ1最大
B.Φ2最大
C.Φ3最大
D.Φ1、Φ2、Φ3相等
解析由图可以看出,穿过S1的磁感线条数最多,所以Φ1最大,A对.
答案A
14.如图所示,平面面积S=0.6 m2,它与匀强磁场方向的夹角α=30°,若该磁场磁感应强度B=0.4 T,求通过S的磁通量Ф.
解析Ф=BSsin α=0.4×0.6×sin 30° Wb=0.12 Wb.
答案0.12 Wb
课时训练4 认识电场
基础夯实
1.提出用电场线描述电场的物理学家是( )
A.牛顿
B.伽利略
C.法拉第
D.阿基米德
答案C
2.两个等量点电荷P、Q在真空中产生电场的电场线(方向未标出)如图所示.下列说法中正确的是 ( )
A.P、Q是两个等量正电荷
B.P、Q是两个等量负电荷
C.P、Q是两个等量异种电荷
D.P、Q产生的是匀强电场
答案C
3.(多选)下列所示的四图分别表示电场中电场线的分布情况,则表示错误的图有( )
解析在点电荷的周围电场线比较密集,选项A错误;匀强电场的电场线是间距相等的平行线,选项B和C错误;正点电荷的电场线方向是背离正电荷指向无穷远处,选项D错误.
答案ABCD
4.下列说法不正确的是( )
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在电场
B.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的,电场最基本的性质是对处在它当中的电荷有力的作用
D.电荷只有通过接触才能产生力的作用
解析电场力是一种非接触力,像重力一样,带电体之间不需要接触,就能产生力的作用.
答案D
5.关于电场强度E的计算公式E=Fq中,E的单位正确的是( )
A.N B.A
C.V D.N/C
解析在国际单位制中,力F的单位是牛顿,电荷量q的单位是库仑,所以电场强度E的单位是牛顿每库仑,符号是N/C,选项D正确.
答案D
6.某电场的电场线如图所示,A、B是一电场线上的两点,则A、B两点的电场强度( )
A.大小相等,方向不同
B.大小不等,方向不同
C.大小相等,方向相同
D.大小不等,方向相同
解析由电场强度方向沿电场线切线方向可知,A、B两点的电场强度的方向相同,所以选项A、B错误.由电场线的疏密程度可判断B点的电场强度大,所以选项C错误,选项D正确.
答案D
7.关于电场力和电场强度, 下列说法正确的是( )
A.电场强度的方向总是跟电场力的方向一致
B.电场强度的大小总是跟电场力的大小成正比
C.正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向一致
D.电荷在某点受到的电场力越大, 该点的电场强度越大
解析此题考查电场强度方向和受力方向之间的关系.人们规定,正电荷所受电场力方向为该处电场方向,负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反,故A错,C正确.再据E=Fq可知F大E不一定大,还和q有关.
答案C
8.如图所示,一束α粒子(带正电)沿实线所示方向进入匀强电场,电场线如虚线所示,方向未知,关于电场方向,以下说法正确的是( )
A.向左 B.向右
C.向左向右均可 D.无法判断
解析α粒子向右偏转,说明α粒子受到的电场力的方向向右,所以电场强度的方向向右,B对.
答案B
9.右图为点电荷Q产生的电场线,A、B为场中的两点,下面说法正确的是 ( )
A.Q为负电荷时,EA>EB
B.Q为负电荷时,EAC.Q为正电荷时,EA=EB
D.Q为正电荷时,EA解析无论场源电荷是正电荷还是负电荷,都是A点处的电场线比B点处的电场线密集,即A点处的电场强度一定大于B点处的电场强度.只有选项A正确.
答案A
10.在电场中某一点,当放入正电荷时受到的电场力向右,当放入负电荷时受到的电场力向左,下列说法正确的是( )
A.当放入正电荷时,该点的电场强度方向向右,当放入负电荷时,该点的电场强度方向向左
B.只有在该点放入电荷时,该点才有电场强度
C.该点的电场强度方向一定向右
D.关于该点的电场强度,以上说法均不正确
解析正电荷受力的方向与电场强度的方向相同,负电荷受力的方向与电场强度的方向相反,所以A错误,C正确;电场强度只由电场本身决定,与是否放入电荷无关,B错误.
答案C
11.直线AB是某电场中的一条电场线,从电场线上的P点静止释放一点电荷(如图所示),则以下说法正确的是( )
A.此电场一定是匀强电场
B.若电荷重力不计,则一定沿电场线运动
C.电荷一定做匀加速运动
D.电荷一定做加速运动,加速度越来越大
解析一条直线不能确定是不是匀强电场,选项A错误;不计重力时电荷只受电场力,一定沿电场线做初速度为零的加速直线运动,选项B正确;由于该电场不一定是匀强电场,电场力可能不恒定,选项C错误;电场类型不确定,不能判断电荷受到的电场力的变化规律,其加速度可能不变,也可能变大,也可能变小,选项D错误.
答案B
12.电场中有一点P,下列说法正确的是( )
A.若放在P点的检验电荷的电荷量减半,则P点的电场强度减半
B.若P点没有检验电荷,则P点的电场强度为零
C.P点的电场强度越大,则同一种电荷在P点受到的电场力越大
D.P点的电场强度方向为检验电荷在该点的受力方向
解析E=Fq为电场强度的定义式,也是测量式,电场强度的大小与检验电荷无关.
答案C
13.在地球表面某处存在一竖直方向的电场,一所带电荷量为-q、质量为m的粒子在此电场中恰好能悬浮于空中,则该处电场强度的大小为 ,电场强度的方向是 ,由此可知该处地球表面带 (选填“正”或“负”)电荷.?
解析由于带负电的粒子处于平衡状态,电场力与重力合力为零,即qE=mg,E=mgq.粒子的重力方向竖直向下,其所受电场力方向必竖直向上,由于粒子带负电,因而电场强度方向为竖直向下,则地球表面带负电.
答案mgq 竖直向下 负
能力提升
14.某电场的电场线如图所示,质子在A、B两点受到电场力的大小分别为FA和FB,则它们的关系是( )
A.FA=FB
B.FA>FB
C.FAD.无法比较
解析由图可知,A点的电场强度大,B点的电场强度小,而质子所受电场力的大小与电场强度成正比,所以FA>FB.
答案B
15.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场.下图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图,以下几种说法正确的是( )
A.a、b为异种电荷,a带的电荷量大于b带的电荷量
B.a、b为异种电荷,a带的电荷量小于b带的电荷量
C.a、b为异种电荷,a带的电荷量等于b带的电荷量
D.a、b为同种电荷,a带的电荷量小于b带的电荷量
解析由电场线的分布特点可知a、b为异种电荷,又电荷b周围电场线密度比电荷a周围电场线密度大,可知b电荷带的电荷量大于a电荷带的电荷量.选项B正确.
答案B
16.将一个电荷量为2 C的点电荷放入电场中某点,所受力大小为20 N,
(1)求该点的电场强度是多大?
(2)若换一个电荷量为3 C的点电荷仍放到该点,那么此时该点的电场强度又是多大?这个3 C的点电荷受到的电场力是多大?
解析(1)E=Fq=202 N/C=10 N/C.
(2)电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷无关,故该点的电场强度不变;
F'=E·q'=10 N/C×3 C=30 N.
答案(1)10 N/C (2)10 N/C 30 N
课时训练5 奥斯特实验的启示
基础夯实
1.发现电流磁效应的科学家是( )
A.库仑 B.奥斯特
C.法拉第 D.安培
答案B
2.奥斯特实验表明了( )
A.导线具有磁性
B.小磁针放在导线下方就会发生偏转
C.电流的周围存在磁场
D.电流的磁场方向跟电流的方向有关
答案C
3.某通电直导线产生的磁场方向如图所示,则该直导线中电流的方向 ( )
A.向上
B.向下
C.可能向上也可能向下
D.无法判断
解析由安培定则可得电流的方向向上.
答案A
4.关于通电直导线周围磁场的磁感线分布,下列示意图正确的是( )
解析根据右手螺旋定则判断,A对.
答案A
5.如图所示,在水平直导线正下方,放一个可以自由转动的小磁针.现给直导线通以向右的恒定电流,不计其他磁场的影响,则( )
A.小磁针保持不动
B.小磁针的N极将向下转动
C.小磁针的N极将垂直于纸面向里转动
D.小磁针的N极将垂直于纸面向外转动
解析导线下方,纸面内磁场的方向是垂直纸面向里,N极的受力方向与磁场方向一致,小磁针的N极将垂直于纸面向里转动,C对.
答案C
6.与磁场方向垂直的通电直导线,它受到的磁场作用力的方向是( )
A.跟电流方向垂直,跟磁场方向垂直
B.跟电流方向垂直,跟磁场方向平行
C.跟电流方向平行,跟磁场方向垂直
D.跟磁场方向相同
解析由左手定则可知通电直导线受到安培力的方向跟电流方向垂直,也跟磁场方向垂直,选项A正确.
答案A
7.如图所示,一通电直导线与匀强磁场方向垂直,导线所受安培力的方向是( )
A.向上
B.向下
C.垂直纸面向里
D.垂直纸面向外
解析用左手定则判断,C对.
答案C
8.如图所示,在匀强磁场中有一通电直导线,电流方向垂直纸面向里,则直导线受到安培力的方向是( )
A.向上 B.向下
C.向左 D.向右
解析电流的方向是垂直纸面向里,根据左手定则可知,C对.
答案C
9.某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( )
解析由左手定则可知只有选项D正确.
答案D
10.一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间,通以如图所示的电流后,该直导线所受安培力的方向是( )
A.向上 B.向下 C.向左 D.向右
解析运用左手定则判断,D对.
答案D
11.如图所示,环形导线中通有顺时针方向的电流I,则该环形导线中心处的磁场方向为( )
A.水平向右
B.水平向左
C.垂直于纸面向里
D.垂直于纸面向外
解析用右手螺旋定则判断,C对.
答案C
12.发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代.其中电动机依据的物理原理是( )
A.磁场对电流的作用
B.磁铁间的相互作用
C.惯性定律
D.万有引力定律
解析电动机是利用安培力作为动力的一种机器,所以A对.
答案A
13.某同学利用如图所示装置研究磁与电的关系,请仔细观察图中的装置、操作和现象,然后归纳得出初步结论.比较甲、乙两图可知:? ;?
比较甲、丙两图可知:? .?
答案通电导体周围有磁场 通电导体周围的磁场方向与电流方向有关
14.根据图中各情况的电流方向,指出通电导线所受到的磁场力方向.
解析由左手定则可得(a)图中磁场力的方向竖直向上;(b)图中磁场力的方向垂直导线斜向下;(c)图中磁场力的方向水平向右;(d)图中电流方向与磁场方向平行,不受磁场力.
答案(a)竖直向上 (b)垂直导线斜向下 (c)水平向右 (d)不受磁场力作用
能力提升
15.如图所示,在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体棒摆动幅度增大,以下操作中可行的是( )
A.减少磁铁的数量
B.更换成磁性较弱的磁铁
C.改变导体棒中的电流方向
D.增大导体棒中的电流
解析安培力的大小与B、I、L以及B与L的夹角等因素有关,增大B、I都可能增大安培力,导致导体棒摆动幅度增大,所以A、B错,D对;改变导体棒中的电流方向,会改变安培力的方向,但不会改变安培力的大小,导体棒摆动幅度不会增大,C错.
答案D
16.如图所示,电流为I的一段通电直导线处于匀强磁场中,受到的安培力为F,图中正确表示I和F方向的是( )
解析由左手定则可知选项A是正确的.
答案A
17.如图所示,将一根长L=2 m的直导线,水平放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外,导线与磁场方向垂直.若要使导线受到方向向上且大小F=4 N的安培力的作用,应当在导线中通入多大的电流?电流的方向如何?
解析由F=BIL知,I=FBL=40.4×2 A=0.5 A,根据安培定则可以判定电流的方向从右到左.
答案5 A 从右到左
课时训练6 洛伦兹力初探
基础夯实
1.下列属于洛伦兹力的是( )
A.电荷间的相互作用力
B.电场对电荷的作用力
C.磁铁对小磁针的作用力
D.磁场对运动电荷的作用力
解析洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力.
答案D
2.关于洛伦兹力的方向,正确的说法是( )
A.洛伦兹力的方向就是磁场中电荷运动的方向
B.洛伦兹力的方向开始时与电荷运动的方向垂直,以后与电荷运动的方向成某一个小于90°的角
C.洛伦兹力的方向始终与电荷运动的方向垂直
D.洛伦兹力的方向可以与磁感应强度的方向不垂直
解析实验发现,洛伦兹力的方向可用左手定则来判断,即让磁场垂直穿过手心,四指指向正电荷运动的方向,大拇指所指的方向即为正电荷所受洛伦兹力方向.所以洛伦兹力的方向始终与电荷运动方向垂直,与磁感应强度的方向垂直,即垂直于v、B所决定的平面.
答案C
3.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,其受到的洛伦兹力的方向,下列表述正确的是( )
A.与磁场方向相同 B.与运动方向相同
C.与磁场方向垂直 D.与运动方向相反
解析带电粒子受到的洛伦兹力方向与运动方向、磁场方向是相互垂直的,因此,A、B、D错,C对.
答案C
4.一带电粒子在匀强磁场中沿磁感线方向运动,现将磁场的磁感应强度增大一倍,则带电粒子受到的洛伦兹力( )
A.增大两倍 B.增大一倍
C.减小一半 D.仍然为零
解析因为带电粒子在匀强磁场中的运动方向与磁场平行,所以无论磁感应强度是多大,带电粒子所受的安培力都是零,选项D正确.
答案D
5.下列说法正确的是( )
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一定为零
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永不做功
解析当运动电荷的运动方向与磁场方向平行时,所受洛伦兹力为零,因此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作用,A错;当运动电荷在某处不受洛伦兹力作用时,有可能是因为运动电荷的运动方向与磁场方向平行,B错;洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直,不改变v的大小,不做功,但可以改变v的方向,所以C错,D对.
答案D
6.汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子.如图所示,把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间,可以观察到电子束偏转的方向是( )
A.向上 B.向下
C.向左 D.向右
解析电子束的运动方向是由负极流向正极,磁感线的方向是由左向右,根据左手定则可判断出,电子束向下偏转,B正确.
答案B
7.以下说法正确的是( )
A.电荷处于磁场中一定受到洛伦兹力
B.运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力
C.某运动电荷在某处未受到洛伦兹力,该处的磁感应强度一定为零
D.洛伦兹力可改变运动电荷的运动方向
解析当电荷运动方向与磁场平行时不受洛伦兹力,A、B错,当电荷运动方向与磁场垂直时,所受洛伦兹力最大.其余情况介于0和最大值之间.另外洛伦兹力不做功,所以洛伦兹力不改变速度大小,但改变速度方向.
答案D
8.带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场,若只考虑洛伦兹力,则粒子的( )
A.动能不变
B.质量与速度乘积不变
C.速度不变
D.加速度不变
解析带电粒子只受洛伦兹力做匀速圆周运动,速度大小不变,方向时刻改变,故A正确,B、C、D错.
答案A
9.带电粒子以一定初速度射入某一匀强磁场中,若不计重力,则其运动状态是( )
A.一定做匀速圆周运动
B.可能做匀速圆周运动
C.一定做匀速直线运动
D.可能做匀加速直线运动
解析带电粒子若平行磁场进入,则不受洛伦兹力,在磁场中做匀速直线运动.若垂直进入磁场中,则做匀速圆周运动.若以某一夹角进入磁场,则运动轨迹为一螺旋.
答案B
10.地球有一个较强的磁场,由于地磁场的作用,可以使从太阳发出的高能粒子流在射向地面时发生偏转,因此起到保护地球上的生命免受高能粒子流伤害的作用.已知地球赤道上空地磁场的磁感线方向是由南向北的,从太阳喷射出的质子(带正电)垂直于地面射向赤道,在地磁场的作用下,这些质子将向哪个方向偏转? ( )
A.向东
B.向南
C.向西
D.向北
解析地球表面地磁场方向由南向北,质子是氢原子核,带正电.根据左手定则可判定,质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东,选项A正确.
答案A
11.(多选)如图所示,带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动,它向左或向右运动通过最低点时( )
A.速度大小相同
B.加速度相同
C.所受洛伦兹力相同
D.轨道给它的弹力相同
解析由于洛伦兹力不做功,所以过最低点时的速度大小相同,加速度相同;又因为向左运动或向右运动过最低点时洛伦兹力的方向相反,所以对轨道的弹力不同.
答案AB
12.在以下几幅图中,洛伦兹力的方向判断不正确的是 ( )
解析当运动电荷的运动方向与磁场方向平行时,所受洛伦兹力为零,C错.
答案C
13.在北半球,地磁场磁感应强度的一个分量竖直向下(以“×”表示).如果你家中电视机显像管的位置恰好处于南北方向,那么由南向北射出的电子束在地磁场的作用下将向哪个方向偏转?( )
A.不偏转 B.向东
C.向西 D.无法判断
解析用左手定则判断,B对.
答案B
14.下图为磁流体发电机示意图,若飞入的等离子体均为一价离子,则打在下极板的是 离子.?
解析根据左手定则可以判断出正电荷向下偏转,负电荷向上偏转,所以打在下极板的是带正电的粒子.
答案正
15.如图所示,各带电粒子均以速度v射入匀强磁场,其中图C中v的方向垂直纸面向里,图D中v的方向垂直纸面向外,试分别指出各带电粒子所受洛伦兹力的方向.
解析用左手定则判断.
答案A图:向上;B图:垂直纸面向里;C图:向右;D图:向下.
16.有一束粒子,其中有带正电的、带负电的还有不带电的,如何区分开它们?
解析要把带正电的、带负电的、不带电的粒子分开,可利用带电粒子在磁场中的偏转将它们分开,即在垂直于粒子运动方向加上一匀强磁场,则正、负粒子会朝相反方向偏转,不偏转的是不带电的粒子.如图所示:
答案在垂直于粒子运动的方向加上一个匀强磁场.
能力提升
17.电子通过磁场时会发生偏转,这是因为受到( )
A.库仑力的作用
B.万有引力的作用
C.洛伦兹力的作用
D.安培力的作用
解析磁场对运动电荷的作用力,叫洛伦兹力,洛伦兹力的方向始终与电子的运动方向垂直,使电子的运动方向发生偏转,所以C正确.
答案C
18.下列是表示磁场B,正电荷运动方向v和磁场对电荷作用力F洛的相互关系图,这四个图中,画得正确的图是(其中B、F洛、v两两垂直)( )
解析用左手定则判断.
答案D
19.如图所示,没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点.为使电子束偏转,由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场.
(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,偏转磁场应该沿什么方向?
(2)如果要使电子束打在B点,磁场应该沿什么方向?
答案(1)偏转磁场应该垂直纸面向外
(2)偏转磁场应该垂直纸面向里
