1、高考资源网. 第八单元 一、选择题1有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是()A通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行【解析】通电直导线与磁场方向平行时，安培力等于零，故A错；安培力一定垂直磁场和电流所决定的平面，即安培力方向一定垂直磁场方向，D错；洛伦兹力也一定垂直磁场与速度方向决定的平面，即洛伦兹力一定与运动方向垂直，洛伦兹力一定不做功，C错；二者的关系为安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B项正确【答案】B2(2009年涿州模拟)如图所示，
2、一粒子先后通过竖直方向的匀强电场区和竖直方向的匀强磁场区，最后粒子打在右侧屏上第二象限上的某点，则下列说法中正确的是()A若粒子带正电，则E向上，B向上B若粒子带正电，则E向上，B向下C若粒子带负电，则E向上，B向下D若粒子带负电，则E向下，B向上【解析】因带电粒子打在第二象限上的某点，必在电场中向上偏，在磁场中向右偏，即在电场中受向上的电场力，在磁场中受指向右侧的洛伦兹力【答案】A3三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从如图所示的长方形区域的匀强磁场上边缘射入强磁场，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90、60、30，则它们在磁场中的运动时间之比()A111B123C321 D
3、1【答案】C4地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有电场假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图所示的电场和磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直纸面向里此时一带电宇宙粒子，恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况不可能是()A仍做直线运动B立即向左下方偏转C立即向右上方偏转D可能做匀速圆周运动【解析】比较Eq与Bqv，因二者开始时方向相反，当二者相等时，A说法正确；当EqBqv时，向电场力方向偏，当EqBqv时，向洛伦兹力方向偏，B、C说法正确；有电场力存在，粒子不可能做匀速圆周运动，D说法错正确选项为D.【答案
4、】D5(2010年杭州质检)如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角30.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是()A增大磁感应强度BB调节滑动变阻器使电流减小C增大导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变【解析】对金属杆受力分析，沿导轨方向mgsin 0，若想让金属杆向上运动，则增大，选项A正确B错误；若增大，则mgsin 增大，C错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力方向，故D错误【答
5、案】A6(2009年中山模拟)半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出AOB120，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()A. B.C. D.【解析】从弧 AB所对圆心角60，知tT，但题中已知条件不够，没有此项选择，另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t/v0，从图中分析有Rr，则：Rrr，则t/v0.【答案】D7如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD.导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为.现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时
6、间成正比，即：Ikt，其中k为恒量若金属棒与导轨始终垂直，则在下列图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是()【解析】当FfBILBLktmg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为：FfBLkt；当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为：Ffmg，故选项C正确【答案】C8某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动在A、B一起向左运动的过程中，以下关于A、B受力情况的说法中正确的是()AA对B的压力变小
7、BB、A间的摩擦力保持不变CA对B的摩擦力变大DB对地面的压力保持不变【解析】由牛顿第二定律：F(mAmB)a，a，A、B间摩擦力FfmAaF保持不变，B正确C错；由左手定则可知，A受洛伦兹力向下，所以A对B、B对地面的压力均变大，A、D错故应选B.【答案】B9如图所示，带电粒子在没有电场和磁场的空间以速度v0从坐标原点O沿x轴方向做匀速直线运动；若空间只存在垂直于xOy平面的匀强磁场时，粒子通过P点时的动能为Ek；当空间只存在平行于y轴的匀强电场时，则粒子通过P点的动能为()AEk B2EkC4Ek D5Ek【解析】考查带电粒子在磁场和电场中的偏转的比较、运动的合成与分解和动能的概念只有磁场
8、时，因洛伦兹力不做功，则有Ekmv.只加电场时，由图知粒子到达P点时，x、y方向上的位移大小相等，由v0tat2t得vPy2v0，则粒子在P点的动能为5Ek.【答案】D10如下图所示，一个带正电荷的物块m，由静止开始从斜面上A点下滑，滑到水平面BC上的D点停下来已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B处时的机械能损失先在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D点停下来后又撤去电场，在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D点停下来则以下说法中正确的是()AD点
9、一定在D点左侧 BD点一定与D点右侧CD点一定在D点右侧 DD点一定与D点重合【解析】仅在重力场中时，物块由A点至D点的过程中，由动能定理得mghmgcos x1mgx20，即hcos x1x20.由题意知A点距水平面的高度h、物块与斜面及水平面间的动摩擦因数、斜面倾角、斜面长度x1为定值，所以x2与重力的大小无关，而在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场后，相当于把重力增大了，x2不变，D点一定与D点重合，选项B错误；在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场后，洛伦兹力垂直于接触面向上，正压力变小，摩擦力变小，重力做的功不变，所以D点一定在D点右侧，选项C正确【答案】C二、非选择题11如图甲所示，
10、质量为m50 g，长l10 cm的铜棒，用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1/3 T未通电时，轻线在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度37，求此棒中恒定电流的大小某同学对棒中恒定电流的解法如下：对铜棒进行受力分析，通电时导线向外偏转，说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外，受力如图乙所示(侧视图)当最大偏转角37时，棒受力平衡有tan ，得I11.25 A.(1)请判断，该同学的解法正确吗？若不正确则请指出错在哪里？(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果【解析】(1)该同学的解法错误错误原因：认为棒到达最高点速度为零时，一定处于平衡状态；或者
11、认为偏角最大的是平衡位置(2)正确的解法如下：金属棒向外偏转过程中，导线拉力不做功，如图所示，安培力F做功为WFFx1BIl2sin 37重力做功为WGmgx2mgl(1cos 37)由动能定理得BIl2sin 37mgl(1cos 37)0解得：I5 A.【答案】(1)该同学的解法错误(2)5 A12(福州市2010年一检)如图所示，一种射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成，放射源S在A极板左端，可以向各个方向发射不同速度的粒子若金属板长为L，金属板间距为L，细管C与两金属板等距，已知粒子电荷量为e，质量为m.求：(1)当A、B板间加上垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场时，
12、能从细管C水平射出粒子速度大小；(2)当A、B板间加电压U时，放射源S射出的粒子速度大小为多少时，才难从细管C水平射出【解析】(1)加匀强磁场B时，粒子在磁场中做匀速圆周运动，如右图圆心在O点，由几何知识得：R2L22RL洛伦兹力提供向心力evB由整理得v(2)加电压U，A、B板间为匀强电场粒子从放射源S发射，从细管C水平射出的逆过程为类平抛运动，设粒子从放射源S发射的速度为v，从细管C水平射出的速度为v0，则水平方向xLv0t竖直方向yat2aE联立以上各式求得v02根据动能定理得emvmv2代入v0值求得v.【答案】(1)(2)13(2009年山东淄博调研)在xOy平面内，第象限内的直线O
13、M是电场与磁场的边界，OM与y轴负方向成45角在x0且OM的左侧空间存在着沿x轴负方向的匀强电场E，场强大小为0.32 N/C，在y0且OM的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B，磁感应强度大小为0.10 T，如上图所示，不计重力的带负电的微粒，从坐标原点O沿y轴负方向以v02.0103 m/s的初速度进入磁场，已知微粒的带电荷量为q5.01018 C，质量为m1.01024 kg，求：(1)带电微粒第一次经过磁场边界点的位置坐标；(2)带电微粒在磁场区域运动的总时间；(3)带电微粒最终离开电、磁场区域点的位置坐标(保留两位有效数字)【解析】(1)带电微粒从O点射入磁场，运动轨迹如图第一次经
14、过磁场边界上的A点由qv0Bm得r4103 mA点位置坐标(4103 m，4103 m)(2)带电微粒在磁场中运动轨迹如(1)问图，设带电微粒在磁场中做圆周运动的周期为TT则ttOATACTT代入数据解得：T1.3105 s所以t1.3105 s.(3)微粒从C点沿y轴正方向进入电场，速度方向与电场力方向垂直，微粒做类平抛运动axat2ryv0t1代入数据解得：y0.2 myy2r0.2 m24103 m0.19 m离开电、磁场时的位置坐标为(0,0.19 m)【答案】(1)(4103 m，4103 m)(2)1.3105 s(3)(0,0.19 m)14(16分)如图所示，在x0与x0的区域
15、中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1B2.一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件？【解析】“沿x轴负方向射出”粒子在磁场中的轨迹为半圆粒子在整个运动过程中的速度大小恒为v，交替地在xOy平面内B1与B2磁场区域中做匀速圆周运动，轨迹都是半个圆周，画出轨迹图设粒子的质量和电荷量的大小分别为m和q，圆周运动的半径分别为r1和r2，有r1r2如右图所示，在xOy平面内，粒子先沿半径为r1的半圆C1运动到y轴上离O点距离为2r1的A点，接着沿半径为r2的半圆D1运动到y轴上的O1点，OO1的距离d2(r2r1)此后，粒子每经历一次“回旋”(即从y轴出发沿半径为r1的半圆和半径为r2的半圆回到原点下方的y轴)，粒子的纵坐标就减小d，设粒子经过n次回旋后与y轴交于On点，若OOn即nd满足nd2r1则粒子再经过半圆Cn1就能够经过原点，式中n1,2,3，为回旋次数由式解得(n1,2,3，)联立式可得B1、B2应满足的条件(n1,2,3，)【答案】(n1,2,3，)w。w-w*k&s%5￥u
