一、選擇題(8×5′,共40分)
1.如圖8所示,一塊通電的銅板放在磁場中,板面垂直于磁場,板內(nèi)通有如圖方向的電流,a、b是銅板左、右邊緣的兩點(diǎn),則( )
圖8
A.電勢φa>φb
B.電勢φb>φa
C.電流增大時(shí),|φa-φb|增大
D.其他條件不變,將銅板改為NaCl水溶液時(shí),電勢結(jié)果仍然一樣
解析:電流向上,則自由電子向下運(yùn)動,由左手定則可判斷出電子向a側(cè)積聚,φb>φa,B正確;電流增大時(shí),電子運(yùn)動速度v增大,待穩(wěn)定時(shí)q=qvB,其中d為銅板寬度,得Uba=dvB,即|φa-φb|=dvB,C正確;若將銅板改為NaCl水溶液,由于NaCl水溶液中定向移動的是正、負(fù)離子,由左手定則可判斷出正、負(fù)離子均向a側(cè)積聚,結(jié)果φa=φb,D錯誤.
答案:BC
2.一個(gè)長螺線管中通有大小和方向都不斷變化的電流,把一個(gè)帶電粒子沿管軸線射入管中,若不計(jì)重力,粒子將在管中( )
A.做圓周運(yùn)動
B.沿軸線來回運(yùn)動
C.做勻加速直線運(yùn)動
D.做勻速直線運(yùn)動
解析:帶電粒子平行磁場方向飛入并不受磁場力作用.
答案:D
圖9
3.在如圖9所示的空間中,存在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,同時(shí)存在沿x軸負(fù)方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場.一質(zhì)子(電荷量為e)在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運(yùn)動.據(jù)此可以判斷出( )
A.質(zhì)子所受電場力大小等于eE,運(yùn)動中電勢能減小;沿z軸正方向電勢升高
B.質(zhì)子所受電場力大小等于eE,運(yùn)動中電勢能增大;沿z軸正方向電勢降低
C.質(zhì)子所受電場力大小等于evB,運(yùn)動中電勢能不變;沿z軸正方向電勢升高
D.質(zhì)子所受電場力大小等于evB,運(yùn)動中電勢能不變;沿z軸正方向電勢降低
解析:考查帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動及受力特點(diǎn).因?yàn)橘|(zhì)子在電磁場中勻速運(yùn)動,故電場力并未對質(zhì)子做功,故電勢能不變,A、B錯;因質(zhì)子做勻速運(yùn)動,所受電場力與洛倫茲力相等,由左手定則可知洛倫茲力方向沿z軸正方向,所以電場力方向應(yīng)沿z軸負(fù)方向,質(zhì)子帶正電,故可確定電場方向沿z軸負(fù)方向,因此沿z軸正方向電勢升高,C項(xiàng)正確.
答案:C
4.電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動.下列說法正確的是( )
A.速率越大,周期越大
B.速率越小,周期越大
C.速度方向與磁場方向平行
D.速度方向與磁場方向垂直
解析:本題主要考查帶電粒子在磁場中運(yùn)動的知識.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動時(shí),向心力是由洛倫茲力提供的,因此由牛頓第二定律得:f=Bqv=,又T=.所以得T=,由此可以確定,帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與速率無關(guān),則A、B錯;由左手定則可確定帶電粒子勻速圓周運(yùn)動時(shí),速度的方向與磁場的方向是垂直的關(guān)系,則C錯D對.
答案:D
5.如圖10所示,帶正電的小球通過絕緣柄固定在A處,勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里.若將勻強(qiáng)磁場向右水平平移,則有關(guān)洛倫茲力的分析,正確的是( )
圖10
A.由于帶電小球靜止,所以它不受洛倫茲力
B.小球會受到洛倫茲力,其方向向上
C.小球會受到洛倫茲力,其方向向下
D.若磁場沿垂直紙面方向平移,則小球不受洛倫茲力作用
解析:受洛倫茲力的運(yùn)動電荷的速度不是相對地面的,而是相對于磁場的.由此可知,以磁場為參考系來分析該小球的受力是巧解本題的關(guān)鍵.
答案:CD
6.下列有關(guān)帶電粒子運(yùn)動的說法中,正確的是(不計(jì)重力)( )
A.沿著電場線方向飛入勻強(qiáng)電場,動能一定變化
B.沿著磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場,動能一定變化
C.垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場,動能一定變化
D.垂直于磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場,動能一定不變
解析:沿著電場線方向飛入勻強(qiáng)電場的帶電粒子,動能一定變化,但沿著磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場,由于不受洛倫茲力作用,動能一定不變;若垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場,動能一定變化,但垂直于磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場,動能不變,所以A、C、D對,B錯.
答案:ACD
圖11
7.如圖11所示,一個(gè)帶正電荷的小球沿光滑水平絕緣的桌面向右運(yùn)動,飛離桌子邊緣A,最后落到地板上.設(shè)有磁場時(shí)飛行時(shí)間為t1,水平射程為s1,著地速度大小為v1;若撤去磁場而其余條件不變時(shí),小球飛行的時(shí)間為t2,水平射程為s2,著地速度大小為v2,則( )
A.s1>s2 B.t1>t2
C.v1>v2 D.v1=v2
圖12
解析:沒有磁場時(shí),小球飛落過程為平拋運(yùn)動.當(dāng)空間有勻強(qiáng)磁場時(shí),分析小球飛落過程中任一位置受力情況如圖12所示.由于時(shí)刻與瞬時(shí)速度垂直的洛倫茲力對小球豎直分運(yùn)動的影響,在同樣落差下與平拋運(yùn)動只受重力作用相比,小球落地時(shí)間加長,所以t1>t2.從洛倫茲力對水平分運(yùn)動的影響可知,小球水平分速度將比平拋時(shí)加大,而且又有t1>t2,則必有s1>s2.由于洛倫茲力做功為零,而兩種情況下重力對小球做功相等,所以落地速度大小相同,即v1=v2,當(dāng)然兩種情況下小球落地時(shí)速度的方向不同.
答案:ABD
8.如圖13所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并處于方向垂直紙面向外、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量為m、帶電量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑.在滑塊下滑的過程中,下列判斷正確的是( )
圖13
A.滑塊受到的摩擦力不變
B.滑塊到達(dá)地面時(shí)的動能與B的大小無關(guān)
C.滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下
D.B很大時(shí),滑塊可能靜止于斜面上
解析:帶電量為+Q的小滑塊從斜面頂端開始下滑的過程中,所受的洛倫茲力的方向垂直斜面向下,因此,滑塊與斜面的壓力增大,滑塊受到的摩擦力增大,滑塊到達(dá)地面的狀態(tài)存在多種可能性,因此,其動能與B的大小有關(guān),B很大時(shí),滑塊可能在斜面上勻速運(yùn)動,但不可能靜止于斜面上.
答案:C