課時素養(yǎng)評價二

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。課時素養(yǎng)評價二磁場對運動電荷的作用力(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.在陰極射線管中電子流方向由左向右,其上方置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線,導(dǎo)線與陰極射線管平行,則陰極射線將會()A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) D.向紙外偏轉(zhuǎn)【解析】選B。由題意可知,直導(dǎo)線電流的方向由左向右,根據(jù)安培定則,可判定直導(dǎo)線下方的磁場方向為垂直于紙面向里,而陰極射線電子運動方向由左向右,由左手定則知(電子帶負電,四指要指向其運動方向的反方向),陰極射線將向下偏轉(zhuǎn),故B選項正確。2.關(guān)于靜電力、安培力與洛倫茲力,下列說法正確的是 ()A.電荷放入靜電場中一定會受靜電力,靜電力的方向與該處電場強度的方向相同B.通電導(dǎo)線放入磁場中一定受安培力,安培力的方向與該處磁場方向垂直C.電荷放入磁場中就會受到洛倫茲力,洛倫茲力的方向與該處磁場方向垂直D.當電荷的速度方向與磁場方向垂直時受到的洛倫茲力最大,方向與磁場方向垂直【解析】選D。電荷放入靜電場中一定會受靜電力,正電荷受到的靜電力的方向與該處電場強度的方向相同,負電荷受到的靜電力的方向與該處電場強度的方向相反,故A錯誤;通電導(dǎo)線放入磁場中不一定受安培力,例如電流方向與磁場方向平行時不受安培力,故B錯誤;靜止的電荷放入磁場中不受洛倫茲力,運動電荷的速度方向與磁感應(yīng)線平行時也不受洛倫茲力,故C錯誤;當電荷的速度方向與磁場方向垂直時受到的洛倫茲力最大,即F=qvB,方向與磁場方向垂直,故D正確。3.高大建筑上都有一豎立的避雷針,用以把聚集在云層中的電荷導(dǎo)入大地。在赤道某地兩建筑上空,有一團帶負電的烏云經(jīng)過其正上方時,發(fā)生放電現(xiàn)象,如圖所示。則此過程中地磁場對避雷針的作用力的方向是 ()A.向東B.向南C.向西D.向北【解析】選C。當帶有負電的烏云經(jīng)過避雷針上方時,避雷針開始放電形成瞬間電流,負電荷從上而下通過避雷針,所以電流的方向為從下而上,磁場的方向從南向北,根據(jù)左手定則,安培力的方向向西,故C正確。4.如圖所示,一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,若小帶電體的質(zhì)量為m,為了使它對水平絕緣面正好無壓力,應(yīng)該()A.使B的數(shù)值增大B.使磁場以速率v=mgqBC.使磁場以速率v=mgqBD.使磁場以速率v=mgqB【解析】選D。為使小帶電體對平面無壓力,則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力,磁場不動而只增大B,靜止小帶電體在磁場里不受洛倫茲力,A錯誤;磁場向上移動相當于小帶電體向下運動,受洛倫茲力向右,不可能平衡重力;磁場以v向右移動,等同于小帶電體以速率v向左運動,此時洛倫茲力向下,也不可能平衡重力,故B、C錯誤;磁場以v向左移動,等同于小帶電體以速率v向右運動,此時洛倫茲力向上,當qvB=mg時,帶電體對水平絕緣面無壓力,即v=mgqB【補償訓(xùn)練】帶電油滴以水平速度v0垂直進入磁場,恰做勻速直線運動,如圖所示,若油滴質(zhì)量為m,磁感應(yīng)強度為B,則下述說法正確的是 ()A.油滴必帶正電荷,電荷量為mgB.油滴必帶正電荷,比荷qm=C.油滴必帶負電荷,電荷量為mgD.油滴帶什么電荷都可以,只要滿足q=mg【解析】選A。油滴水平向右做勻速直線運動,其所受洛倫茲力必向上與重力平衡,故帶正電,由mg=qv0B得其電荷量q=mgv0B,故A正確,C錯誤;油滴的比荷q5.(多選)如圖所示,兩個半徑相同的半圓形光滑軌道分別豎直放在勻強磁場和勻強電場中,軌道兩端在同一高度上,軌道是光滑的。兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放,M、N分別為兩軌道的最低點,則()A.兩小球到達軌道最低點的速度vM=vNB.兩小球到達軌道最低點的速度vM>vNC.在磁場和電場中小球均能到達軌道的另一端D.在磁場中小球能到達軌道的另一端,在電場中小球不能到達軌道的另一端【解析】選B、D。小球在磁場中運動時洛倫茲力不做功,所以滿足機械能守恒。在電場中受的電場力向左,下滑過程中電場力做負功,所以到達最低點時速度關(guān)系為vM>vN,選項A錯誤,選項B正確;整個過程小球在磁場中運動時洛倫茲力不做功,所以滿足機械能守恒,能到達軌道的另一端;在電場中受的電場力向左,整個過程中電場力都做負功,機械能減少,小球不能到達軌道的另一端,選項C錯誤,D正確。6.如圖,一束負離子從S點沿水平方向射出,在沒有電、磁場時恰好擊中熒光屏上的坐標原點O;若同時加上電場和磁場后,負離子束最后打在熒光屏上坐標系的第Ⅲ象限中,則所加電場E和磁場B的方向可能是(不計離子重力及相互作用力)()向上,B向上 向下,B向下向上,B向下 向下,B向上【解析】選A。由題意可知,電子在電場中受力應(yīng)向下,故電場方向應(yīng)向上;而粒子在磁場作用下向左偏轉(zhuǎn),故說明洛倫茲力向左,由左手定則可知,B應(yīng)向上,故A正確。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(12分)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒,以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間,如圖所示,微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動,求:(1)電場強度的大小以及該帶電微粒帶何種電荷。(2)磁感應(yīng)強度的大小。【解析】(1)微粒做勻速直線運動,所受合力必為零,微粒受重力mg,電場力qE,洛倫茲力qvB,由此可知,微粒帶正電,受力分析如圖所示,故由幾何關(guān)系可知qE=mg,則電場強度E=mgq(2)由于合力為零,則qvB=2mg,所以B=2mg答案:(1)mgq正電荷(2)8.(12分)用一根長L=m的懸線,吊一質(zhì)量為m=1g的帶電小球,放在磁感應(yīng)強度B=T,方向如圖所示的勻強磁場中,將小球拉到與懸點等高處由圖示位置靜止釋放,小球便在垂直于磁場的豎直面內(nèi)擺動,當球第一次擺到最低點時,懸線的張力恰好為零(重力加速度g=10m/s2),小球第二次經(jīng)過最低點時,懸線對小球的拉力多大?【解析】設(shè)小球第一次到達最低點時的速度為v,則由動能定理可得:mgL=12mv2,解得因為懸線張力為零,所以qvB-mg=m代入數(shù)據(jù)得q=×10-2C,第二次經(jīng)過最低點時,速度大小與第一次相同,F-qvB-mg=mv2L;代入數(shù)據(jù)得答案:N(15分鐘·40分)9.(7分)如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O為半圓弧的圓心,在O點存在著垂直紙面向里運動的勻速電子束?！螹OP=60°,在M、N處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,這時O點的電子受到的洛倫茲力大小為F1。若將M處長直導(dǎo)線移至P處,則O點的電子受到的洛倫茲力大小為F2,那么F2與F1之比為()A.3∶1 B.3∶2 ∶1 ∶2【解析】選B。依題意,設(shè)每根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為B12,方向豎直向下,則電子在О點受到的洛倫茲力為F1=B1ev;當M處長直導(dǎo)線移至P點時,O點合磁感應(yīng)強度大小為B2=2×12B1×cos30°=32B1,則電子在O點受到的洛倫茲力大小為F2=B2ev=32B1ev,則F10.(7分)如圖所示,帶電小球以一定的初速度v0豎直向上拋出,未加磁場時上升最大高度為H1,若加上水平方向的勻強磁場,且保持初速度仍為v0,最大高度為H2,若不計空氣阻力,則()>H2 <H2=H2 D.無法比較【解析】選A。由豎直上拋運動的最大高度公式得:H1=v022g。加磁場時,由于洛倫茲力改變速度的方向,當小球在磁場中運動到最高點時,小球應(yīng)有水平速度,設(shè)此時的球的動能為Ek,則由能量守恒得:mgH2+Ek=12mv02,又由于12m11.(7分)(多選)如圖所示為一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動,細桿處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,不計空氣阻力,現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在以后的運動過程中,圓環(huán)運動的速度圖像可能是下圖中的()【解析】選A、D。帶電圓環(huán)在磁場中受到向上的洛倫茲力,當重力與洛倫茲力相等時,圓環(huán)將做勻速直線運動,A正確;當洛倫茲力大于重力時,圓環(huán)受到摩擦力的作用,并且隨著速度的減小,洛倫茲力減小,摩擦力減小,圓環(huán)將做加速度減小的減速運動,最后洛倫茲力減小到與重力相等,做勻速直線運動,D正確;如果重力大于洛倫茲力,圓環(huán)也受摩擦力作用,且隨著速度減小,摩擦力越來越大,圓環(huán)將做加速度增大的減速運動,故B、C錯誤。12.(19分)如圖所示,在磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中,有一足夠長的絕緣細棒OO′在豎直面內(nèi)垂直磁場方向放置,細棒與水平面夾角為α。一質(zhì)量為m、帶電荷為+q的圓環(huán)A套在OO′棒上,圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為μ,且μ<tanα?，F(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止開始下滑,試問圓環(huán)在下滑過程中:(1)圓環(huán)A的最大加速度為多大?獲得最大加速度時的速度為多大?(2)圓環(huán)A能夠達到的最大速度為多大?【解析】(1)由于μ<tanα,所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑。環(huán)A沿棒運動的速度為v1時,受到重力mg、洛倫茲力qv1B、桿的彈力FN1和摩擦力Ff1=μFN1。根據(jù)牛頓第二定律,沿棒的方向有mgsinα-Ff1=ma垂直棒的方向有FN1+qv1B=mgcosα所以當Ff1=0,即FN1=0時,a有最大值am,且am=gsinα此時qv1B=mgcosα解得v1=mgcosα(2)設(shè)當環(huán)A的速度達到最大值vm時,環(huán)受桿的彈力為FN2,方向垂直于桿向下,摩擦力為Ff2=μFN2。此時應(yīng)有a=0,即mgsinα=Ff2FN2+mgcosα=qvmB解得vm=mg答案:(1)gsinαmgcosαqB(2)【補償訓(xùn)練】如圖所示,質(zhì)量為m=1kg、電荷量為q=5×10-2C的帶正電的小滑塊,從半徑為R=m的光滑絕緣14(1)滑塊到達C點時的速度。(2)在C點時滑塊對軌道的壓力。(g取10m/s2)【解析】以滑塊為研究對象,自軌道上A點滑到C點的過程中,受重力mg,方向豎直向下