一、選擇題(1~3題為單選題,4~5題為多選題)
1.(2015·遼寧實驗中學(xué)模擬)有一個帶電荷量為+q、重力為G的小球,從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下,兩極板間另有勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,方向如圖所示,則帶電小球通過有電場和磁場的空間時,下列說法正確的是( )
A.一定做曲線運動
B.不可能做曲線運動
C.有可能做勻加速直線運動
D.有可能做勻速直線運動
答案:A
解析:帶電小球在沒有進(jìn)入復(fù)合場前做自由落體運動,進(jìn)入磁場后,受豎直向下的重力G=mg,水平向左的電場力F電場力=qE與洛倫磁力F洛=qBv,重力與電場力大小和方向保持恒定,但因為速度大小會發(fā)生變化,所以洛倫茲力大小和方向會發(fā)生變化,所以一定會做曲線運動,A正確,BCD錯。
2.(2015·河北石家莊3月模擬)如圖所示,一帶電塑料小球質(zhì)量為m,用絲線懸掛于O點,并在豎直平面內(nèi)擺動,最大擺角為60°,水平磁場垂直于小球擺動的平面。當(dāng)小球自左方擺到最低點時,懸線上的張力恰為零,則小球自右方最大擺角處擺到最低點時懸線上的張力為( )
A.0 B.2mg
C.4mg D.6mg
答案:C
解析:設(shè)小球自左方最大擺角處擺到最低點時速度為v,則mv2=mgL(1-cos60°),此時qvB-mg=m,當(dāng)小球自右方最大擺角處擺到最低點時,v大小不變,洛倫茲力方向發(fā)生變化,此時有T-mg-qvB=m,解得T=4mg,故C正確。
3.(2015·福建廈門質(zhì)檢)如圖所示,空間的某個復(fù)合場區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場。質(zhì)子由靜止開始經(jīng)一加速電場加速后,垂直于復(fù)合場的界面進(jìn)入并沿直線穿過場區(qū),質(zhì)子(不計重力)穿過復(fù)合場區(qū)所用時間為t,從復(fù)合場區(qū)穿出時的動能為Ek,則( )
A.若撤去磁場B,質(zhì)子穿過場區(qū)時間大于t
B.若撤去電場E,質(zhì)子穿過場區(qū)時間大于t
C.若撤去磁場B,質(zhì)子穿出場區(qū)時動能大于Ek
D.若撤去電場E,質(zhì)子穿出場區(qū)時動能大于Ek
答案:C
解析:質(zhì)子進(jìn)入復(fù)合場沿直線運動,則質(zhì)子受到的電場力和洛倫茲力大小相等、方向相反,即eE=Bev0,若撤去磁場B,質(zhì)子在電場中做類平拋運動,由類平拋運動特點可知,穿過電場的時間t=,因場區(qū)寬度x不變,則時間不變,質(zhì)子豎直方向做初速度為0的勻加速直線運動,出電場時的速度必大于v0,動能大于Ek,則A錯誤,C正確。若撤去電場E,則質(zhì)子在磁場中做勻速圓周運動,則B、D錯誤。
4.如圖所示,帶等量異種電荷的平行金屬板a、b處于勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里。不計重力的帶電粒子沿OO′方向從左側(cè)垂直于電磁場入射,從右側(cè)射出a、b板間區(qū)域時動能比入射時小;要使粒子射出a、b板間區(qū)域時的動能比入射時大,可采用的措施是( )
A.適當(dāng)減小兩金屬板的正對面積
B.適當(dāng)增大兩金屬板間的距離
C.適當(dāng)減小勻強磁場的磁感應(yīng)強度
D.使帶電粒子的電性相反
答案:AC
解析:在這個復(fù)合場中,動能逐漸減小,說明電場力做負(fù)功,因洛倫茲力不做功,則電場力小于洛倫茲力。當(dāng)減小正對面積,場強E=,S↓,Q不變,E↑,電場力變大,當(dāng)電場力大于洛倫茲力時,粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn),電場力做正功,射出時動能變大,A項正確。當(dāng)增大兩板間距離時,場強不變,所以B項錯誤。當(dāng)減小磁感應(yīng)強度時洛倫茲力減小,可能小于電場力,所以C項正確。當(dāng)改變粒子電性時,其所受電場力、洛倫茲力大小不變,方向均反向,所以射出時動能仍然減小,故D項錯誤。
5.如圖所示,兩個半徑相同的半圓形光滑軌道置于豎直平面內(nèi),左右兩端等高,分別處于沿水平方向的勻強磁場和勻強電場中。兩個相同的帶正電小球a、b同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放,M、N為軌道最低點,則下列說法中正確的是( )
A.兩個小球到達(dá)軌道最低點的速度vMFN
C.磁場中a小球能到達(dá)軌道另一端最高處,電場中b小球不能到達(dá)軌道另一端最高處
D.a小球第一次到達(dá)M點的時間大于b小球第一次到達(dá)N點的時間
答案:BC
解析:根據(jù)動能定理,對a球,mgR=mv-0,對b球,mgR-EqR=mv-0,可得vM>vN,所以a球第一次到達(dá)M點的時間小于b球第一次到達(dá)N點的時間,所以A、D兩項均錯。由F-mg=m,可知FM>FN,所以B項正確;根據(jù)能量守恒,洛倫茲力不做功,a球的機械能守恒,故能到達(dá)另一端最高處,電場力做負(fù)功,b小球機械能減少,故不能到達(dá)軌道另一端最高處,所以C項正確。