第三章第五節(jié)研究洛倫茲力

第頁第三章磁場第五節(jié)研究洛倫茲力A級抓基礎(chǔ)1．有關(guān)電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是()A．電荷在磁場中一定受磁場力的作用B．電荷在電場中一定受電場力的作用C．電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致D．電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向平行解析：電荷在電場中一定受電場力作用；如果粒子速度方向與磁場線平行，則粒子不受洛倫茲力作用．但如果粒子速度方向不與磁場線平行，則一定受到洛倫茲力作用．答案：B2．如圖所示的磁感應(yīng)強度B、電荷的運動速度v和磁場對電荷的作用力F的相互關(guān)系圖中，畫得正確的是(其中B、F、v兩兩垂直)()解析：由于B、F、v兩兩垂直，根據(jù)左手定則得：A、B、D選項中電荷所受的洛倫茲力的方向都與圖示F的方向相反，故A、B、D錯誤，C正確．答案：C3.帶電粒子(重力不計)穿過飽和蒸汽時，在它走過的路徑上飽和蒸汽便凝成小液滴，從而顯示出粒子的徑跡，這是云室的原理，如圖是云室的拍攝照片，云室中加了垂直于照片向外的勻強磁場，圖中Oa、Ob、Oc、Od是從O點發(fā)出的四種粒子的徑跡，下列說法中正確的是()A．四種粒子都帶正電B．四種粒子都帶負電C．打到a、b點的粒子帶正電D．打到c、d點的粒子帶正電解析：由左手定則可知，打到a、b點的粒子帶負電，打到c、d點的粒子帶正電，D正確．答案：D4．電子束以一定的初速度沿軸線進入螺線管內(nèi)，螺線管中通以方向隨時間而周期性變化的電流，如下圖所示，則電子束在螺線管中做()A．勻速直線運動B．勻速圓周運動C．加速減速交替的運動D．來回振動解析：電子速度方向與磁場線平行，則粒子不受洛倫茲力作用，所以電子以原來的速度運動．答案：A5．(多選)極光是由來自太陽的高能量帶電粒子流高速沖進高空稀薄大氣層時，被地球磁場俘獲，從而改變原有運動方向，向兩極做螺旋運動而形成的．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證實，向兩極做螺旋運動的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減小的，這主要與下列哪些因素有關(guān)()A．洛倫茲力對粒子做負功，使其動能減小B．空氣阻力做負功，使其動能減小C．南、北兩極的磁感應(yīng)強度增強D．太陽對粒子的引力做負功解析：地球的磁場由南向北，當(dāng)帶負電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來時，根據(jù)左手定則可以判斷粒子的受力的方向為向西，所以粒子將向西偏轉(zhuǎn)；當(dāng)帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來時，根據(jù)左手定則可以判斷粒子的受力的方向，粒子受到的洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功，故A錯誤；粒子在運動過程中可能受到空氣的阻力，對粒子做負功，所以其動能會減小，故B正確；粒子在運動過程中，南北兩極的磁感應(yīng)強度較強，由洛倫茲力提供向心力，得出的半徑公式，可知，當(dāng)磁感應(yīng)強度增加時，半徑減小，故C正確；粒子在運動過程中，若電量增大，由洛倫茲力提供向心力，得出的半徑公式，可知，當(dāng)電量增大時，半徑減小，與太陽的引力做功無關(guān)，故D錯誤．答案：BC6.如圖所示，一個帶負電的物體從絕緣粗糙斜面頂端滑到底端時的速度為v，若加上一個垂直紙面向外的磁場，則滑到底端時()A．v變大 B．v變小C．v不變 D．不能確定v的變化解析：物體受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下，物體受到的摩擦力變大，到達底端時克服摩擦力做功增加，動能減小，速度變小，B正確．答案：BB級提能力7.(多選)如圖所示，一帶電粒子(重力不計)在勻強磁場中沿圖中所示軌跡運動，中央是一塊薄絕緣板，粒子在穿過絕緣板時有動能損失，由圖可知()A．粒子的運動方向是abcdeB．粒子的運動方向是edcbaC．粒子帶正電D．粒子在下半周所用時間比上半周長解析：由Bqv＝meq\f(v2,r)可知r＝eq\f(mv,Bq)，因粒子在穿過板后速度減小，則粒子的半徑減小，故說明粒子是由下向上穿過，故運動方向為edcba;故A錯誤，B正確；粒子受力指向圓心，則由左手定則可知粒子應(yīng)帶正電，故C正確；因粒子轉(zhuǎn)動的周期T＝eq\f(2πm,Bq)，在轉(zhuǎn)動中磁場強度及質(zhì)量沒有變化，故周期不變，而由圖可知，粒子在上下都經(jīng)過半個周期，故時間相等，故D錯誤．答案：BC8.在真空室中，有垂直于紙面向里的勻強磁場，三個質(zhì)子1、2和3分別以大小相等、方向如圖所示的初速度v1、v2和v3經(jīng)過平板MN上的小孔O射入勻強磁場，這三個質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是s1、s2和s3，不計質(zhì)子重力，則有()A．s1>s2>s3 B．s1<s2<s3C．s1＝s3>s2 D．s1＝s3<s2解析：由已知條件可知三個質(zhì)子運動軌跡的半徑相等．由于初速度v1和v3的方向與MN的夾角相等，所以這兩個質(zhì)子的運動軌跡正好能組合成一個完整的圓，則這兩個質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離是相等的，且小于軌跡圓的直徑；而初速度為v2的質(zhì)子方向與MN垂直，則它的運動軌跡正好是半圓，所以質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離恰好是圓的直徑，即s1＝s3<s2，D對．答案：D9．帶電油滴以水平速度v0垂直進入勻強磁場，恰好做勻速直線運動，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eq\f(mg,v0B)B．油滴必帶正電荷，比荷eq\f(q,m)＝eq\f(q,v0B)C．油滴必帶負電荷，電荷量為eq\f(mg,v0B)D．油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q＝eq\f(mg,v0B)解析：油滴水平向右做勻速直線運動，故所受的洛倫茲力必向上且與重力平衡，帶正電荷，其電荷量為q＝eq\f(mg,v0B)，A正確，C、D錯誤；比荷eq\f(q,m)＝eq\f(g,v0B)，B錯誤．答案：A10.如圖所示，分布在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里．電量為q，質(zhì)量為m的帶正電的粒子從磁場邊緣A點沿圓的半徑AO方向射入磁場，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)了60°角．試確定：(1)粒子做圓周運動的半徑；(2)粒子的入射速度．解析：(1)粒子離開磁場區(qū)域時速度方向偏轉(zhuǎn)60°角，則帶電粒子軌跡對應(yīng)的圓心角也等于60°，軌跡如圖：根據(jù)幾何關(guān)系，得eq\f(r,R)＝tan30°，所以R＝eq\f(r,tan30°)＝eq\r(3)r.(2)由洛侖茲力提供向心力F洛＝meq\f(v2,R)，得qvB＝meq\f(v2,R)，所以v＝eq\f(\r(3)Bqr,m).答案：(1)eq\r(3)r(2)eq\f(\r(3)Bqr,m)11．如圖所示，一電子束(電子電量為e)以水平速度v垂直射入于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中(磁場方向垂直于紙面向里)，穿過磁場時，電子水平位移為d，速度方向與進入磁場時的速度方向成30°角，則：(1)電子的質(zhì)量是多少？(2)穿過磁場的時間是多少？解析：(1)電子進入磁場中做勻速圓周運動，畫出軌跡如圖．根據(jù)幾何知識可知：電子軌跡的圓心角等于速度的偏向角，可知圓心角θ＝30°，且有軌跡半徑r＝eq\f(d,sinθ)＝2d，由Bev＝meq\f(v2,r)得m＝eq\f(eBr,v)＝eq\f(2