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课时跟踪检测(十六) 运动电荷在磁场中受到的力1.如图,a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点,P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A向上B向下C向左D向右解析:选A条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外,粒子在条形磁铁的磁场中向右运动,所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上,A正确。2如图,在OX,OY,OZ组成的直角坐标系中,电子沿着Y轴的正向运动,它产生的磁场在Z轴上A处的方向是()AX方向BY方向CZ方向D都不是解析:选A电子(带负电)沿Y轴正方向运动,形成的电流的方向沿Y轴负方向。根据安培定则,A处的磁场的方向沿X轴的负方向,所以选项A正确。3.在长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图所示电流的方向周期性改变),并沿着其中心轴线OO的方向射入一颗速度为v的电子,则此电子在螺线管内部空间运动的情况是()A匀速直线运动B来回往复运动C变速直线运动D曲线运动解析:选A通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行,故电子进入螺线管后不受洛伦兹力,应做匀速直线运动。4多选如图所示,用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中,空气阻力不计,若小球分别从A点和B点向最低点O运动,则两次经过O点时()A小球的动能相同B丝线所受的拉力相同C小球所受的洛伦兹力相同D小球的向心加速度相同解析:选AD带电小球受到的洛伦兹力及绳的拉力跟速度方向时刻垂直,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,故两次经过O点时速度大小不变,动能相同,选项A正确;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,由左手定则可知两次经过O点时洛伦兹力方向相反,故绳的拉力大小不同,选项B、C错误;由a可知向心加速度相同,选项D正确。5多选如图所示,一只阴极射线管,左侧不断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹向下偏,则() A导线中的电流从A流向BB导线中的电流从B流向AC若要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变AB中的电流方向来实现D电子束的径迹与AB中的电流方向无关解析:选BC电流的方向与负电荷运动的方向相反,所以阴极射线管内电流的方向向左;由题图可知,电子受到的洛伦兹力的方向向下,所以阴极射线管处的磁场的方向垂直于纸面向里,由安培定则可知,AB中电流的方向由B到A,故A错误,B正确;若要使电子束的径迹向上弯曲,则阴极射线管处的磁场的方向需向外,可以改变AB中的电流方向来实现,故C正确;由以上的分析可知,电子束的径迹与AB中的电流方向有关,故D错误。6多选如图,速度为v0、电荷量为q的正离子(不计重力)恰能沿直线飞出速度选择器,则()A若改为电荷量为2q的正离子(其他条件不变),离子仍沿直线飞出B若速度变为2v0(其他条件不变),离子将往上偏C若改为电荷量为q的离子(其他条件不变),离子将往下偏D若改为电荷量为q的离子,则必须从右侧飞入速度选择器,才能沿直线飞出解析:选AB正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器,根据左手定则判断可知,离子受的洛伦兹力方向向上,电场力方向向下,此时洛伦兹力与电场力二力平衡,应该有qv0BqE,即v0BE,该等式与离子的电荷量无关,若只改变电荷量,离子仍沿直线运动,若改为电荷量为q的离子,受到向上的电场力,向下的洛伦兹力,仍满足二力平衡,故从左侧到右侧仍能沿直线飞出,A正确,C、D错误;若速度变为2v0,洛伦兹力增大为原来的2倍,而离子受的洛伦兹力方向向上,电场力不变,所以离子将向上偏转,故B正确。7.截面为矩形的载流金属导线置于磁场中,如图所示,将出现下列哪种情况()A在b表面聚集正电荷,而a表面聚集负电荷B在a表面聚集正电荷,而b表面聚集负电荷C开始通电时,电子做定向移动并向b偏转D两个表面电势不同,a表面电势较高解析:选A金属导体靠电子导电,金属正离子并没有移动,而电流由金属导体中的自由电子的定向移动(向左移动)形成。应用左手定则,四指应指向电流的方向,让磁感线垂直穿过手心,拇指的指向即为自由电子的受力方向。也就是说,自由电子受洛伦兹力方向指向a表面一侧,实际上自由电子在向左移动的同时,受到指向a表面的作用力,并在a表面进行聚集,由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等),所以在b的表面“裸露”出正电荷层,并使b表面电势高于a表面电势。8多选某空间存在着如图甲所示的足够大的沿水平方向的匀强磁场。在磁场中A、B两个物块叠放在一起,置于光滑水平面上,物块A带正电,物块B不带电且表面绝缘。在t10时刻,水平恒力F作用在物块B上,物块A、B由静止开始做加速度相同的运动。在A、B一起向左运动的过程中,以下说法正确的是( )A图乙可以反映A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系B图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系C图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系D图乙可以反映B对地面压力大小随时间t变化的关系解析:选CD由题意知物体由静止做匀加速运动,速度vat;那么洛伦兹力:FqvBqBat,洛伦兹力大小随时间t的变化关系图线应过原点,故A错误;物块A对物块B的摩擦力大小fmAa,因为a不变,所以f随时间t的变化保持不变,故B错误;B受到的压力:NmAgqvBmAgqBat,所以随时间在均匀增大,故C正确;B对地面的压力为:N1mAgmBgqvBmAgmBgqBat,所以随时间在均匀增大,故D正确。9.多选如图所示,在图中虚线所围的区域内,存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,已知从左方水平射入的电子,通过该区域时未发生偏转,假设电子重力可忽略不计,则在该区域中的E和B的方向可能是()AE竖直向上,B垂直纸面向外BE竖直向上,B垂直纸面向里CE和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同DE和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反解析:选ACD如果E竖直向上,B垂直纸面向外,电子沿图中方向射入后,电场力向下,洛伦兹力向上,二力可能平衡,电子可能沿直线通过E、B共存区域,故A对;同理B不对;如果E、B沿水平方向且与电子运动方向相同,电子不受洛伦兹力作用,但电子受到与E反方向的电场力作用,电子做匀减速直线运动,也不偏转,故C对;如果E、B沿水平方向,且与电子运动方向相反,电子仍不受洛伦兹力,电场力与E反向,即与速度同方向,故电子做匀加速直线运动,也不偏转,故D对。10多选如图所示为磁流体发电机的原理图:将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,两板间就会产生电压,如果射入的等离子体速度均为v,两金属板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时,电流表示数为I,下列说法正确的是( )A上极板A带负电 B两极板间的电动势为IR C板间等离子体的内阻为RD板间等离子体的电阻率为解析:选ACD大量带正电和带负电的微粒进入磁场时,由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下,所以正电荷会聚集到B板上,负电荷受到的洛伦兹力向上,负电荷聚集到A板上,故B板相当于电源的正极,A板相当于电源的负极,故A正确;由闭合电路的欧姆定律可知,两极板间的电动势为I(Rr内),选项B错误;根据qvBq得,EBdv,根据欧姆定律得,rRR,选项C正确;由电阻定律,R,则电阻率,故D正确。11如图所示,斜面上表面光滑绝缘,倾角为,斜面上方有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,现有一个质量为m、带电荷量为q的小球在斜面上被无初速度释放,假设斜面足够长,则小球从释放开始,下滑多远后离开斜面。解析:小球沿斜面下滑,在离开斜面前,受到洛伦兹力F垂直斜面向上,其受力分析如图:沿斜面方向:mgsin ma垂直斜面方向:FFNmgcos 0其中洛伦兹力为:FBqv设下滑x远离开斜面,此时斜面对小球的支持力FN0,那么下滑的距离为:v22ax联立以上解得:x。答案:12如图所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场,照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L,忽略重力的影响。(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。解析:(1)能从速度选择器射出的离子所受电场力与洛伦兹力平衡,即满足qE0qv0B0所以v0(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动,则有xv0t,Lat2由牛顿第二定律得qEma联立以上各式解得x 。答案:(1)(2)x - 6 -
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