磁场教师版终结3.doc

磁场教师版例1如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则（）A经过最高点时，三个小球的速度相等B经过最高点时，甲球的速度最小C甲球的释放位置比乙球的高 D运动过程中三个小球的机械能均保持不变分析：三个小球在磁场中受洛仑兹力方向不同，最高点由重力和洛仑兹力充当向心力；由向心力公式可知最高点的速度关系；由机械能守恒定律可得出各球释放的位置解答：A、在最高点时，甲球受洛仑兹力向下，乙球受洛仑兹力向上，而丙球不受洛仑兹力，故三球在最高点受合力不同，故由F合=mV2 /r可知，三小球的速度不相等；故A错误；B、因甲球在最高点受合力最大，故甲球在最高点的速度最大，故B错误；C、因甲球的速度最大，而在整个过程中洛仑兹力不做功，故机械能守恒，甲球释放时的高度最高，故C正确；D、因洛仑兹力不做功，故系统机械能守恒，三个小球的机械能保持不变，故D正确；故选CD例2 如左图所示，一带电粒子以水平速度v0 （v0E/B）先后进入方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，已知电场方向竖直向下，两个区域的宽度相同且紧邻在一起，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，（其所受重力忽略不计），电场和磁场对粒子所做的功为W1；若把电场和磁场正交重叠，如右图所示，粒子仍以初速度v0穿过重叠场区，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，电场和磁场对粒子所做的总功为W2，比较W1和W2，则（）A一定是W1W2 B一定是W1=W2 C一定是W1W2 D可能是W1W2，也可能是W1W2例3 如图所示，a为带正电的小物块，b是一不带电的绝缘物块（设a、b间无电荷转移），a、b叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b物块，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段（）Aa对b的压力不变 Ba对b的压力变大Ca、b物块间的摩擦力变小 Da、b物块间的摩擦力不变解答：解：以整体为研究对象有：F-f=（ma+mb）a f=（ma+mb+qvB）由于物体加速运动，因此速度逐渐增大，洛伦兹力增大，则地面给b的滑动摩擦力增大，因此整体加速度逐渐减小，故A错误，B正确；隔离a，a受到水平向左的静摩擦力作用，根据牛顿第二定律有：f=maa，由于加速度逐渐减小，因此a、b之间的摩擦力减小，故C正确，D错误故选BC例4如图所示，水平方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B其间有水平固定的足够长的粗糙绝缘杆，杆上套有一带电量为-q，质量为m的小环，环内径略大于杆直径小环与杆之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，现给小环水平向右的初速度v0，则A小环的加速度一定一直减 B小环可能先做减速运动，再做匀速运动C小环可能一直做匀速运动 D小环运动过程中最终速度为v=mg/qB 分析：根据洛伦兹力等于重力，确定匀速直线运动的速度大小v，再分速度大于与小于v，根据洛伦兹力与重力的关系，来确定摩擦力，从而得出运动情况，即可求解解答：解：当qvB=mg时，小环受到的合外力为0，做匀速直线运动，当v1=v时，小环做匀速直线运动；当v1v时，小环受到向下的重力小于向上的洛伦兹力，有摩擦阻力，做减速运动直到速度为v；当v1v时，小环受到向下的重力大于向上的洛伦兹力，做减速运动，且速度减小时，洛伦兹力越小，小环与杆之间的正压力越来越大，所以摩擦阻力也增加，加速度增加，所以，小环此时应该做加速度增加的减速运动直到速度为0，故BC正确，AD错误；故选：BC例5如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用平行于斜面的恒力F拉乙物块，在使甲、乙一起无相对滑动沿斜面向上加速运动的阶段中（）A甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B甲、乙两物块间的摩擦力保持不变C甲、乙两物块间的摩擦力不断减小D乙物块与斜面之间的摩擦力不断减小分析：先以整体为研究对象，分析受力情况，根据牛顿第二定律求出加速度，分析斜面对乙的摩擦力如何变化，再对甲分析，由牛顿第二定律研究甲、乙之间的摩擦力、弹力变化情况解答：解：对整体，分析受力情况：重力、斜面的支持力和摩擦力、洛伦兹力，洛伦兹力方向垂直于斜面向上，则由牛顿第二定律得：m总gsin-f=ma FN=m总gcos-F洛 随着速度的增大，洛伦兹力增大，则由知：FN减小，乙所受的滑动摩擦力f=FN减小，故D正确；以乙为研究对象，有： m乙gsin-f=m乙a m乙gcos=FN+F洛 由知，f减小，加速度增大，因此根据可知，甲乙两物块之间的摩擦力不断增大，故A正确，BC错误；故选：AD例6 如图甲所示为一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆于磁感应强度为B的匀强磁场中现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度-时间图象可能是下列选项中的（）ABCD分析：带正电的小环向右运动时，受到的洛伦兹力方向向上，注意讨论洛伦兹力与重力的大小关系，然后即可确定其运动形式，注意洛伦兹力大小随着速度的大小是不断变化的解答：解：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，当qvB=mg时，小环做匀速运动，此时图象为A，故A正确；当qvBmg时，FN=mg-qvB此时：FN=ma，所以小环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v-t图象的斜率应该逐渐增大，故BC错误当qvBmg时，FN=qvB-mg，此时：FN=ma，所以小环做加速度逐渐减小的减速运动，直到qvB=mg时，小环开始做匀速运动，故D图象正确，故D正确；故选AD例7如图所示，空间存在水平向里、磁感应强度的大小为B的匀强磁场，磁场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为，一带电荷量为-q、质量为m的带负电小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为tan则小球运动过程中的速度一时间图象可能是（）ABCD 分析：对圆环受力分析，结合洛伦兹力的变化得出支持力的变化，从而得出摩擦力的变化，根据牛顿第二定律求出加速度的变化，判断出物体的运动规律解答：解：小球开始受重力、支持力、摩擦力和洛伦兹力，开始加速度方向向下，做加速运动，速度增大，则洛伦兹力增大，支持力减小，摩擦力减小，沿杆子方向，加速度增大，所以开始做加速度逐渐增大的加速运动支持力减小到零后，洛伦兹力继续增大，则支持力变为垂直杆子向下，且增大，则摩擦力增大，加速度减小，做加速度减小的加速运动当合力为零时，做匀速直线运动故C正确，A、B、D错误 故选：C例8一个带正电的小球以速度v0 沿光滑的水平绝缘桌面向右运动，飞离桌子边缘后，通过匀强磁场区域，落在地板上，磁场方向垂直纸面向里（如图所示），其水平射程为s1，落地速度为v1，撤去磁场后，其它条件不变，水平射程为s2，落地速度为v2，则（）A s1=s2 Bs1s2 Cv1=v2 Dv1v2分析：小球在有磁场时做一般曲线运动，无磁场时做平抛运动，运用分解的思想，两种情况下，把小球的运动速度和受力向水平方向与竖直方向分解，然后利用牛顿第二定律和运动学公式来分析判断运动时间和水平射程；最后利用洛伦兹力不做功判断落地的速率解答：解：A、B、有磁场时，小球下落过程中要受重力和洛仑兹力共同作用，重力方向竖直向下，大小方向都不变；洛仑兹力的大小和方向都随速度的变化而变化，但在能落到地面的前提下洛仑兹力的方向跟速度方向垂直，总是指向右上方某个方向，其水平分力fx水平向右，竖直分力fy竖直向上 如图所示，竖直方向的加速度仍向下，但小于重力加速度g，从而使运动时间比撤去磁场后要长，即t1t2，所以，小球水平方向也将加速运动，从而使水平距离比撤去磁场后要大，即s1s2，所以，A选项错误，B选项正确；C、D、在有磁场，重力和洛仑兹力共同作用时，其洛仑兹力的方向每时每刻都跟速度方向垂直，不对粒子做功，不改变粒子的动能，有磁场和无磁场都只有重力作功，动能的增加是相同的有磁场和无磁场，小球落地时速度方向并不相同，但速度的大小是相等的，因此，C选项正确，D选项错误故选：BC例9 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，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过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分析：带电小球在重力与拉力及洛伦兹力共同作用下，绕固定点做圆周运动，由于拉力与洛伦兹力始终垂直于速度方向，它们对小球不做功因此仅有重力作功，则有机械能守恒从而可以确定动能是否相同，并由此可确定拉力与洛伦兹力最后由向心加速度公式来确定是否相同解答：解：A、由题意可知，拉力与洛伦兹力对小球不做功，仅仅重力作功，则小球机械能守恒，所以小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时的动能相同，故A正确；B、由A选项可知，速度大小相等，则根据牛顿第二定律可知，由于速度方向不同，导致产生的洛伦兹力的方向也不同，则拉力的大小也不同，故B错误；C、由于小球的运动方向不同，则根据左手定则可知，洛伦兹力的方向不同，但大小却相同故C错误；D、根据a根号下v2/r，可知小球的向心加速度大小相同，且方向指向固定点，即加速度相同，故D正确；故选：AD例10如图，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平 面垂直一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点M滑下，则下列说法中正确的是（）A滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大B滑块从M点到最低点的加速度比磁场不存在时小C滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小D滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等 滑块下滑时受到重力、洛伦兹力、轨道的支持力，洛伦兹力与轨道支持力不做功，只有重力做功；由动能定理可以判断滑块到达最低点时的速度关系，由向心力公式可以判断加速度大小，对轨道压力大小，根据滑块的速度关系判断运动时间解答：解：A、滑块下滑时受到重力、洛伦兹力、轨道的支持力，洛伦兹力与轨道支持力不做功，只有重力做功，由动能定理可知，滑块到达最低点时的速度与磁场不存在时的速度相等，故A错误；B、由于滑块到达最低点时的速度与不存在磁场时的速度v相等，滑块做圆周运动，由a=v2/r可知，滑块的加速度相等，故B错误；C、滑块做圆周运动，由牛顿第二定律得：F-mg-qvB=mv2/r，可得：F=mg+qvB+mv2/r，滑块对轨道的压力F=F=mg+qvB+mv2/r，由此可知：滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，故C错误；D、滑块在下滑过程中，在任何位置的速度与有没有磁场无关，因此滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等，故D正确；故选D对环受力分析，抓住环在垂直杆子方向合力为零，通过洛伦兹力的变化判断支持力的变化，从而得出摩擦力的变化，得出合力的变化，从而得出加速度的变化，结合加速度方向与速度方向的关系判断速度的变化例11如图所示，质量为m的环带+q电荷，套在足够长的绝缘杆上，动摩擦因数为，杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中，杆与水平电场夹角为，若环能从静止开始下滑，则以下说法正确的是（）A环在下滑过程中，加速度不断减小，最后为零B环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零C环在下滑过程中，速度不断增大，最后匀速D环在下滑过程中，速度先增大后减小，最后为零解答：解：在垂直杆子方向上有：mgcos+qEsin=qvB+N沿杆子方向上有：mgsin-qEcos-f=ma在下滑的过程中，速度增大，由式知，洛伦兹力增大，支持力减小，摩擦力减小，再由式知，加速度增大当支持力减小到零，反向增大，摩擦力增大，根据知，加速度减小当合力为零时，做匀速直线运动所以环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零，速度一直增大，最后不变，做匀速直线运动故B、C正确，A、D错误故选：BC例12如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，有一足够长的等腰三角形绝缘滑槽，两侧斜槽与水平夹角均为，在斜槽的顶点两侧各放一个质量相等、带等量负电荷的小球A和B，两小球与斜槽动摩擦因数相等，且tan将两小球同时由静止释放，忽略小球间的静电力作用，下面说法正确的是（）A两球沿斜槽都做匀加速运动，且加速度相等B两球沿斜槽都做匀加速运动，且aAaBC两球沿斜槽都做变加速运动，且aAaB D两球沿斜槽的最大位移关系是sAsB分析：对运动电荷进行受力分析，然后由牛顿第二定律求出加速度，然后判断加速度的大小；分析滑块的运动过程，然后判断滑块最大位移间的关系解答：解：A、由左手定则可知，滑块A受到的洛伦兹力垂直于斜面向上，洛伦兹力为：f=qvB，由牛顿第二定律可知，物体的加速度为：aA=mgsin(mgcosqvB)/m，滑块沿斜面加速下滑，速度v越来越大，加速度aA越来越小，A做变加速度运动；