高二物理粤教版选修3-1 检测题 第三章 第五节 研究洛伦兹力 Word版含解析

1．有关电荷所受电场力和洛伦兹力的说法中，正确的是(　　)
A．电荷在磁场中一定受磁场力的作用
B．电荷在电场中一定受电场力的作用
C．电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致
D．电荷若受磁场力，则受力方向与该处的磁场方向平行
解析：电荷在电场中一定受电场力作用；如果粒子速度方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力作用．但如果粒子速度方向不与磁场方向平行，则一定受到洛伦兹力作用．
答案：B
2．下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)
解析：根据左手定则，A中F方向应向上，B中F方向应向下，故A错误、B正确．C、D中都是v∥B，F＝0，故C、D都错误．
答案：B
3.匀强磁场中一个运动的带电粒子，受到洛伦兹力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，向下运动
B．粒子带正电，向左运动
C．粒子带负电，向上运动
D．粒子带正电，向右运动
解析：根据左手定则，让磁感线穿过掌心，拇指指向F的方向，可判断出四指向上，这样存在两种可能：粒子带正电向上运动或粒子带负电向下运动，故A正确．
答案：A
4.电子束以一定的初速度沿轴线进入螺线管内，螺线管中通以方向随时间而周期性变化的电流，如图所示，则电子束在螺线管中做(　　)
A．匀速直线运动
B．匀速圆周运动
C．加速减速交替的运动
D．来回振动
解析：电子速度方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力作用，所以电子以原来的速度运动．
答案：A
5．(多选)质量为m、带电量为q的小球，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外的匀强磁场中，其磁感应强度为B，如图所示．若小球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．小球带正电
B．小球在斜面上运动时做匀加速直线运动
C．小球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．小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为
解析：解答本题需要把握以下两点：
(1)洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，速度方向不变时，洛伦兹力方向也不变化．
(2)洛伦兹力大小随速度的增加而增大．
要使小球对斜面的压力为零，小球所受洛伦兹力的方向应该垂直于运动方向向上，根据左手定则可以判断A正确；对小球受力分析可以判断小球受的合外力大小为mgsin θ，所以小球做匀加速直线运动，B正确，C错误；当小球对斜面压力为零时，qvB＝mgcos θ，所以D正确．
答案：ABD
6.如图所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(　　)
A．v变大　　　　　 B．v变小
C．v不变 D．不能确定v的变化
解析：物体受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下，物体受到的摩擦力变大，到达底端时克服摩擦力做功增加，动能减小，速度变小，B正确．
答案：B
B级　提能力
7.(多选)如图所示，一带电粒子(重力不计)在匀强磁场中沿图中所示轨迹运动，中央是一块薄绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知(　　)
A．粒子的运动方向是abcde
B．粒子的运动方向是edcba
C．粒子带正电
D．粒子在下半周所用时间比上半周长
解析：由Bqv＝m可知r＝，因粒子在穿过板后速度减小，则粒子的半径减小，故说明粒子是由下向上穿过，故运动方向为edcba，故A错误，B正确；粒子受力指向圆心，则由左手定则可知粒子应带正电，故C正确；因粒子转动的周期T＝，在转动中磁感应强度及质量没有变化，故周期不变，而由题图可知，粒子在上下都经过半个周期，故时间相等，故D错误．
答案：BC
8.如图所示，直导线中通有方向向右的电流，在该导线正下方有一个电子正以速度v向右运动．重力忽略不计，则电子的运动情况将是(　　)
A．电子向上偏转，速率不变
B．电子向下偏转，速率改变
C．电子向下偏转，速率不变
D．电子向上偏转，速率改变
解析：电流向右，根据右手螺旋定则可知电流产生的磁场在导线下方的方向为垂直纸面向里，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力的方向向下，所以电子向下偏转，由于洛伦兹力始终和速度的方向垂直，不做功，所以速率不变．
答案：C
9.(多选)如图所示，半径为R的圆的扇形区域Oab(包括边界)内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B.一带电粒子(重力不计)从圆心O点沿Oa方向以速度v0射入磁场区域，恰好从垂直于Oa的方向离开磁场，若一群该带电粒子(不计粒子间相互作用)以相同速率v0在扇形平面内从O点沿不同方向依次射入磁场，下列说法正确的是(　　)
A．带电粒子的比荷为
B．所有带电粒子在磁场中运动的速度偏转角均为
C．所有从ab圆弧边射出的带电粒子的速度偏转角均为
D．从Ob边射出的带电粒子在磁场中的运动时间t≤
解析：带电粒子沿Oa方向射入磁场时，沿垂直于Oa方向射出磁场，则速度的偏转角为，粒子从圆弧ab上射出磁场，轨迹圆弧对应的弦长为R，因此带电粒子做匀速圆周运动的轨迹半径r＝R，又Bqv0＝m,r)，解得比荷＝，选项A正确；带电粒子在同一磁场中运动，轨迹圆弧对应的弦长相等，则偏转角相等，所以只有从ab圆弧边射出的带电粒子的速度偏转角为，选项B错误，C正确；从Ob边射出的带电粒子的速度偏转角φ满足0≤φ≤，则带电粒子在磁场中的运动时间t满足0≤t≤＝，选项D错误．
答案：AC
10．(多选)不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过．设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是(　　)
A．若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定能够沿直线穿过
B．若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能沿直线穿过
C．若粒子向下偏，且能够飞出极板间，则粒子动能一定减小
D．若粒子向下偏，且能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变
解析：粒子能够直线穿过，则有q＝qvB，即v＝，若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，A错误；同理若d减小几倍，v增大几倍，粒子仍能沿直线穿过，B正确；粒子向下偏，电场力做负功，又W洛＝0，所以ΔEk＜0，C正确，D错误．
答案：BC
11.如图所示，质量m＝0.1 g的小球，带有q＝5×10－4 C的正电荷，套在一根与水平方向成θ＝37°的绝缘杆上，小球可以沿杆滑动，与杆间的动摩擦因数为μ＝0.4，这个装置放在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，求小球无初速度释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度．
解析：开始阶段小球速度小，洛伦兹力较小，杆对球的支持力垂直于杆向上，且逐渐减小．当速度达到某值后，支持力FN为零，杆对球的摩擦力也减为零，此时球的加速度最大，根据牛顿第二定律：
mamax＝mgsin θ，故最大加速度：
amax＝gsin θ＝6 m/s2①
此后杆对球的支持力垂直于杆向下，且随速度增大而增大，当摩擦力等于重力沿杆方向的分力时达到最大速度，根据牛顿第二定律得：
qvm·B＝mgcos θ＋FN②
f＝mgsin θ③
且f＝μFN④
由②③④解出：vm＝9.2 m/s
答案：6 m/s2　9.2 m/s