高中物理 3.5《研究洛伦兹力》测试 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心1 研究洛伦兹力研究洛伦兹力 一 单项选择题 1 如图 3 5 12 所示 一束电子流沿管的轴线进入螺线管 忽略重力 电子在管内 的运动情况应该是 图 3 5 12 A 当从a端通入电流时 电子做匀加速直线运动 B 当从b端通入电流时 电子做匀加速直线运动 C 不管从哪端通入电流 电子都做匀速直线运动 D 不管从哪端通入电流 电子都做曲线运动 解析 选 C 螺线管内的磁场方向是平行于螺线管方向的 电子的运动方向与磁场平行 不受洛伦兹力作用 做匀速直线运动 图 3 5 13 2 初速度为v0的电子 沿平行于通电长直导线的方向射出 直导线中电流方向与电子 的初始运动方向如图 3 5 13 所示 则 A 电子将向右偏转 速率不变 B 电子将向左偏转 速率改变 C 电子将向左偏转 速率不变 D 电子将向右偏转 速率改变 解析 选 A 由安培定则可知 直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里 电子带负电 用 左手定则判断洛伦兹力的方向时 四指指向负电荷运动的反方向 大拇指指向此时洛伦兹 力的方向 方向向右 电子向右偏转 而洛伦兹力不做功 则速率不变 故 A 正确 图 3 5 14 3 如图 3 5 14 所示为电视机显像管偏转线圈的示意图 当线圈通以图示的直流电时 形成的磁场如图所示 一束沿着管颈轴线射向纸内的电子将 用心 爱心 专心2 A 向上偏转 B 向下偏转 C 向左偏转 D 向右偏转 解析 选 D 电子的运动方向是垂直纸面向里 根据左手定则可判定只有选项 D 正确 4 图 3 5 15 如图 3 5 15 所示 匀强电场竖直向上 匀强磁场水平向外 有一正离子 不计重力 恰能沿直线从左向右水平飞越此区域 这种装置称为速度选择器 则 A 若电子从右向左水平飞入 电子也沿直线运动 B 若电子从右向左水平飞入 电子将向上偏转 C 若电子从右向左水平飞入 电子将向下偏转 D 若电子从右向左水平飞入 电子将向外偏转 解析 选 C 离子在复合场中受向上的电场力和向下的洛伦兹力 二力平衡 离子做匀 速直线运动 若电子从右向左水平飞入 电场力和洛伦兹力均向下 会向下偏转 选项 C 正确 图 3 5 16 5 如图 3 5 16 所示 一个带电荷量q的小带电体处于蹄形磁铁两极之间的匀强磁 场里 磁场的方向垂直纸面向里 磁感应强度为B且若小带电体的质量为m 为了使它对 水平绝缘面正好无压力 应该 A 使磁感应强度B的数值增大 B 使磁场以速度v 向上移动 mg qB C 使磁场以速率v 向右移动 mg qB D 使磁场以速率v 向左移动 mg qB 解析 选 D 要使带正电体对水平绝缘面正好无压力 洛伦兹力方向应该竖直向上 由 左手定则可知 带电体应该向右运动 或磁场向左运动 洛伦兹力的大小f qvB mg 所 用心 爱心 专心3 以v mg qB 6 图 3 5 17 如图 3 5 17 所示 一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上 整个装 置处于方向如图所示的匀强磁场B中 现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度 使其由静 止开始运动 则滑环在杆上的运动情况不可能是 A 始终做匀速运动 B 开始做减速运动 最后静止于杆上 C 先做加速运动 最后做匀速运动 D 先做减速运动 最后做匀速运动 解析 选 C 由于滑环初速度的大小未具体给出 因而洛伦兹力与滑环重力可出现三 种不同的关系 1 当洛伦兹力开始等于重力时 则滑环做匀速运动 2 当洛伦兹力开始小于重力时 滑环将做减速运动 最后停在杆上 3 当洛伦兹力开始大于重力时 滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小 滑环与杆之 间的挤压力将逐渐减小 因而滑环所受的摩擦力减小 当挤压力为零时 摩擦力为零 滑 环做匀速运动 二 双项选择题 7 关于安培力和洛伦兹力 下列说法正确的是 A 安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B 安培力和洛伦兹力其本质都是磁场对运动电荷的作用力 C 这两种力都是效果力 其实并不存在 原因是不遵守牛顿第三定律 D 安培力对通电导体能做功 洛伦兹力对电荷不能做功 解析 选 BD 电流是电荷的定向移动形成的 安培力是磁场对导体内定向移动的电荷 所施加的洛伦兹力的宏观表现 洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直 所以不能对运动电荷 做功 而安培力作用在导体上 可以让导体产生位移 因此能对导体做功 这两种力是同 一性质的力 同样遵守牛顿第三定律 反作用力作用在形成磁场的物体上 故选项 B D 正 确 8 用心 爱心 专心4 图 3 5 18 如图 3 5 18 所示 一块通电的铜板放在磁场中 板面垂直磁场 板内通有如图方向 的电流 a b是铜板左 右边缘的两点 则 A 电势 a b B 电势 b a C 电流增大时 a b 增大 D 其他条件不变 将铜板改为 NaCl 水溶液时 电势结果仍然一样 解析 选 BC 因金属导电的载流子是自由电子 自由电子的运动方向与电流方向相反 用左手定则来判定 自由电子所受洛伦兹力方向向左 因此铜板左侧聚集电子 带负电 右边带正电 形成电场 且 b a 待自由电子所受洛伦兹力与电场力相等达到稳定状态 时 即qvB qE q 且I nSqv 由此可知 电流增大时 a b 增大 而将 b a d 铜板改为 NaCl 水溶液导电时 溶液中是正 负离子在导电 正离子运动方向与电流方向一 致 负离子运动方向与电流方向相反 因而根据左手定则正 负离子都向左偏转 电量中 和 所以两边无电势差 9 如图 3 5 19 所示 一个用细线悬吊着的带电小球 在垂直于匀强磁场方向的竖 直面内摆动 图中B为小球运动的最低位置 则 图 3 5 19 A 小球向右和向左运动通过B点时 小球的加速度相同 B 小球向右和向左运动通过B点时 悬线对小球的拉力相同 C 小球向右和向左运动通过B点时 具有的动能相同 D 小球向右和向左运动通过B点时 具有的速度相同 解析 选 AC 带电小球在运动过程中 因洛伦兹力不做功 只有重力做功 机械能守 恒 摆球不管向何方向运动通过最低点时 速率v必然相等 动能相同 故 C 正确 向心 加速度a 则a相同 故 A 正确 若小球带正电 在最低点向右和向左运动时 拉力分 v2 R 别为F1和F2 则F1 qvB mg ma F2 qvB mg ma 则F1Ga Gb 三 非选择题 11 图 3 5 21 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机 它可以把气体的内能直接转 化为电能 图 3 5 21 表示出了它的发电原理 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量带正电和带负电的微粒 而从整体上来说是呈电中性 喷射入磁场 磁场中有两块 金属板A B 则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A B两板聚集 使两板间产生电 势差 若平行金属板距离为d 匀强磁场磁感应强度为B 等离子体流速为v 气体从一侧 面垂直磁场射入板间 不计气体电阻 外电路电阻为R 则两板间最大电压和可能达到的 最大电流为多少 解析 用心 爱心 专心6 如图所示 运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转 正 负离子分别到达B A极 板 B为电源正极 故电流方向从B经R到A 使A B板间产生匀强电场 等离子体在电 场力的作用下偏转逐渐减弱 当等离子体不发生偏转即匀速穿过时 有qvB qE 所以此 时两板间电势差U Ed Bdv 根据闭合电路欧姆定律即可得电流大小I Bdv R 答案 Bdv Bdv R 12 图 3 5 22 如图 3 5 22 所示 空间有水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场 质量 为m 带电量为 q的绝缘滑块水平向右做匀速直线运动 滑块和水平面间的动摩