人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力精品测试题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力精品测试题，共18页。
1.2磁场对运动电荷的作用力 课后练1. 带电荷量为＋q的不同粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（　）A. 只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B. 如果把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则其所受洛伦兹力的大小、方向均不变C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D. 粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 2. 四根等长的导线固定在正方体的四条沿x轴方向的棱上，并通以等大的电流，方向如图所示。正方体的中心O处有一粒子源在不断地沿x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向为（　　）A. 沿y轴负方向 B. 沿y轴正方向C. 沿z轴正方向 D. 沿z轴负方向 3. 如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一束电子初速度方向与电流方向相同，则电子可能的运动情况是（　　）
 A. 沿路径a运动 B. 沿路径b运动C. 沿路径c运动 D. 沿路径d运动 4. 如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘块，甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地面上，空间存在着水平方向的匀强磁场，在水平恒力F的作用下，甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动，在加速运动阶段(　　)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不断减小C. 甲、乙向左运动的加速度不变   D. 乙物体对地面的压力不变 5. 如图所示，一带正电的物体固定在小车的底板上，其中底板绝缘，整个装置静止在水平地面上，在空间施加一垂直纸面向里的匀强磁场，如果保持小车不动，将匀强磁场沿水平方向向左匀速运动。则下列说法正确的是（　　）A. 带电物体所受的洛伦兹力为零  B. 带电物体受洛伦兹力且方向竖直向上C. 小车对地面的压力变大    D. 地面对小车的摩擦力方向向左6. 如图甲所示，一个质量为m、电荷量为q圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动细杆外于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度，在以后运动过程中的速度图象如图乙所示．则关于圈环所带的电性，匀强磁场的减感应强度B，以下正确的是（　　）(重力加速度为g)A. 圆环带负电，   B. 圆环带正电，C. 圆环带负电，  D. 圆环带正电，7. 如图所示，甲、乙是竖直面内两个相同的半圆形光滑轨道，m、n为两轨道的最低点匀强磁场垂直于甲轨道平面，匀强电场平行于乙轨道平面．两个完全相同的带正电小球a、b分别从甲、乙两轨道的右侧最高点由静止释放，在它们第一次到达最低点的过程中，下列说法正确的是（　　）A. a球下滑的时间比b球下滑时间长 B. a、b两球的机械能均不守恒C. a球到m点的速度小于b球到n点的速度 D. a球对m点的压力大于b球对n点的压力8. 如图所示，在纸面内存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，一水平固定绝缘杆上套有带电小球P，P的质量为m、电荷量为－q，P与杆间的动摩擦因数为μ.小球由静止开始滑动，设电场、磁场区域足够大，杆足够长，在运动过程中小球的最大加速度为a0，最大速度为v0，则下列判断正确的是(　　)
 A. 小球先加速后减速，加速度先增大后减小   B. 当v＝v0时，小球的加速度最大C. 当v＝v0时，小球一定处于加速度减小阶段  D. 当a＝a0时，>9. 如图所示为一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的v-t图象不可能是下图中的（　　）A.  B.  C.  D. 10. 每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，幸好地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来（如图，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极），在地球磁场的作用下，它将向什么方向偏转？（　　）A. 向东 B. 向南 C. 向西 D. 向北11. 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12. 带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3，若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示．不计空气，则（ ）
 A. 一定有h1=h3 B. 一定有h1＜h4C. h2与h4无法比较 D. h1与h2无法比较13. 如图所示，下端封闭、上端开口、高h=5m内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有质量m=10g，电荷量的绝对值|q|=0.2C的小球，整个装置以v=5m/s的速度沿垂直于磁场方向进入磁感应强度B=0.2T，方向垂直纸面向内的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出．g取10m/s2．下列说法中正确的是(　　)A. 小球带负电B. 小球在竖直方向做匀加速直线运动C. 小球在玻璃管中的运动时间小于1sD. 小球机械能的增加量为1J14. 在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示，圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点．为了使屏幕上出现一条以M点为中点的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律是图乙中的A.  B. C.  D.   15. 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中；质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（　　）A. 滑块受到的摩擦力不变B. 滑块到地面时的动能与B的大小无关C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D. B很大时，滑块可能静止于斜面上16. 足够长的固定光滑绝缘槽，两斜面与水平面的夹角分别为和（），如图所示，加垂直于纸面向里的匀强磁场，将质量相等，带等量正、负电荷的小球a和b，分别从两斜面的顶端由静止释放（一次仅有一个小球存在），关于两球在槽上的运动，下列说法正确的是（　　）A. 在槽上a、b两球都做匀加速直线运动，B. 在槽上a、b两球都做变加速直线运动，但总有C. a、b两球沿槽运动的最大位移分别为、，则D. a、b两球沿槽运动的时间分别为、，则17. 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x1，落地速度为v1；撤去磁场后，其他条件不变，水平射程为x2，落地速度为v2，则（　　）
A. x1＝x2 B. x1＞x2 C. v1＝v2 D. v1＞v218. 如图所示，质量为m =1kg、电荷量为q=5×10-2C的带正电的小滑块，从半径为R= 0.4m的固定圆弧轨道上由静止自A端滑下，轨道光滑且绝缘．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E=100V/m，方向水平向右，B=1T，方向垂直纸面向里，g=10m/s2．求： (1)滑块到达C点时的速度； (2)在C点时滑块所受洛伦兹力； (3)在C点滑块对轨道的压力．  19. 如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知小环的带电荷量为q，sin37°=0.6，cos37°=0.8。问：（1）小环带什么电？（2）小环滑到P处时的速度多大？（3）小环滑到距离P多远处，环与杆之间没有正压力？
      20. 质量为0.10g的小物块，带有5×10-4C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面（设斜面足够长，g取10m/s2），则（1）物块带何种电荷？（2）物块离开斜面时的速度为多少？（3）物块在斜面上滑行的最大距离是多少？  21. 质量为m、带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：（1）电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷？（2）磁感应强度的大小。
参考答案1. B【解析】A．粒子速度大小相同，由f=qvBsinθ可知，如果速度v与磁场B的夹角不同，洛伦兹力大小不同，即使洛伦兹力大小相同，速度方向不同，洛伦兹力方向不同，洛伦兹力不同，故A错误；B．如果把+q改为-q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变，故B正确；C．洛伦兹力方向一定与电荷运动方向垂直，磁场方向与电荷运动方向不一定垂直，故C错误；D．洛伦兹力对粒子不做功，粒子在只受到洛伦兹力作用时运动的动能不变，速度大小不变，但速度方向发生变化，速度变化，故D错误。故选B。2. B【解析】由安培定则可知，通电直导线、在O点处的磁感应强度均斜向左下方，大小相同，设为B，通电直导线、在O点处的磁感应强度均斜向右下方，大小相同，均为B，由平行四边形定则可知，O点的合磁感应强度竖直向下，故电子受到的洛伦兹力沿y轴正方向。故选B。3. D【解析】由安培定则知，电流I在导线下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，电子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向下，则电子的轨迹必定向下弯曲，由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，故ABC错误，D正确。故选D。4. C【解析】ABC. 甲、乙两物块间没有相对的滑动，是静摩擦力，由于乙与地面之间的没有摩擦力，根据牛顿第二定律，F=ma，整体的加速度不变，所以对于甲，静摩擦力作为合力产生加速度，由于整体的加速度不变，所以甲、乙两物块间的摩擦力不变，所以A错误，B错误，C正确；D. 甲带正电，在向左运动的过程中，受到的洛伦兹力的方向向下，所以甲对乙的压力变大，故D错误；故选C.5. B【解析】AB．受洛伦兹力的带电物体的速度不是相对地面而言，而是相对磁场。题中匀强磁场向左匀速运动相当于小车水平向右匀速运动，由左手定则可知，带电物体所受的洛伦兹力方向竖直向上，故B正确，A错误；D．由于小车水平方向不受力，所以摩擦力为零，故D错误；C．对小车及带电物体整体分析可知，地面对小车的支持力变小，由牛顿第三定律可知小车对地面的压力变小，故C错误。故选B。6. B【解析】因圆环最后做匀速直线运动，电荷在竖直方向上受力平衡得：所以：B=根据左手定则，电性为正，故B正确，ACD错误．故选B。7. D【解析】由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小较小，所以在电场中运动的时间也长，故AC错误；磁场力对小球不做功，整个过程中小球a的机械能守恒；小球b在电场中运动受到的电场力对小球做负功，机械能减小，故B错误；小球在磁场中运动，在最低点进行受力分析可知：Fm-mg-Bqvm=m，解得：Fm=m+mg+Bqvm …①小球在电场中运动，在最低点受力分析可知：Fn-mg=m；解得：Fn=m+mg      …②因为vm＞vn，所以Fm＞Fn，故D正确．故选D．8. C【解析】A．开始运动阶段qvB<mg，加速度：当速度增大时，加速度增大，则小球做加速度越来越大的加速运动；当qvB＝mg之后，小球受到的支持力垂直杆向下，小球的加速度：当速度增大时，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，加速度减小到0后做匀速运动，则可知小球一直加速最后匀速，加速度先增大后减小为0不变，选项A错误；BC．作出小球的加速度随速度的变化规律图象如图所示，两阶段的图线斜率大小相等，有则时一定处于加速度减小阶段，选项B错误，C正确；
 D．由图像可知，可能出现在加速度增大阶段或加速度减小阶段，选项D错误．9. A【解析】B．当qvB=mg时，小环做匀速运动，此时图象为B，故B正确，不符合题意；
C．当qvB＞mg时，在竖直方向，根据平衡条件有FN=qvB-mg此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=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C正确，不符合题意；
AD．当qvB＜mg时，，在竖直方向，根据平衡条件有FN=mg-qvB此时，根据牛顿第二定律有f=μFN=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A错误,符合题意；D正确，不符合题意。故选A。10. A【解析】地球的磁场由南向北，当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向东，所以粒子将向东偏转，故A正确．11. CD【解析】ABC．三个小球在运动过程中机械能守恒，有mgh＝mv2在圆形轨道的最高点时对甲有qv1B＋mg＝对乙有mg－qv2B＝对丙有mg＝可判断v1＞v3＞v2选项AB错误，D正确；C．根据可知，甲球的释放位置比乙球的高，选项C正确．故选CD.12. AC【解析】对于第一种情况，根据动能定律可得，解得，对于第二种情况，小球受到洛伦兹力，但是洛伦兹力只改变运动方向，不对小球做功，所以在最高点，小球的速度不为零，应有水平方向的速度，故有，又因为，所以有，对于第三种情况，小球受到的电场力方向沿水平方向，在竖直方向上仍满足，故，故，对于第四种情况，电场力方向沿竖直方向，若电场力方向竖直向上，则满足，则，若电场力方向向下，则，则，故AC正确．13. BD【解析】A．由左手定则可知，小球带正电，选项A错误；B．玻璃管在水平方向做匀速运动，则竖直方向所受的洛伦兹力恒定，则竖直方向加速度不变，即小球在竖直方向做匀加速直线运动，选项B正确；C．小球在竖直方向的加速度，在管中运动的时间，选项C错误；D．小球到管口时的速度v=at=10m/s，机械能的增加量：，选项D正确．14. B【解析】首先要使通过磁场的电子在中心点O左右两侧偏转，则需改变磁场的方向，在一次扫描过程中，沿电子运动方向观察，由左向右逐次扫描，则洛伦兹力先向左后向右．根据左手定则判断，磁场方向应先向外（B为负值）后向里（B为正值）；其次要使电子偏转到PQ间任何一点上，即通过磁场时，要求有不同的偏转角度，所以磁感应强度B的大小应随时间而变化，故选项B正确，ACD错误．15. C【解析】AC．小滑块向下运动的过程中受到重力，支持力，垂直斜面向下的洛伦兹力，摩擦力，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大，故A错误，C正确；B．B的大小不同，洛伦兹力大小不同，导致滑动摩擦力大小不同，根据动能定理，摩擦力功不同，到达底端的动能不同，B错误；D．滑块之所以开始能动，是因为重力的沿斜面的分力大于摩擦力，B很大时，一旦运动，不会停止，最终重力的沿斜面的分力等于摩擦力，小滑块匀速直线运动，故D错误。故选C。16. ACD【解析】AB．小球a、b沿槽下滑的加速度大小分别为，由于则故A正确，B错误；C．小球受到的洛伦兹力垂直槽向上，当或此时，a或b离开槽，离开槽的速度分别为va，vb，由于则而，根据公式可知根据公式可知故CD正确。故选ACD。17. BC【解析】CD．带正电的小球运动过程中洛伦兹力不做功，据动能定理知，两种情况下均为mgh＝mv2所以v1＝v2故C正确，D错误；AB．带电小球在磁场中运动时洛伦兹力的水平分力做正功，竖直分力做负功，二者代数和为零，水平速度要增大，竖直速度要减小，落地时间增大，所以水平射程x1＞x2故B正确，A错误。故选BC。18. 【答案】(1)2m/s(2)0.1N(3)20.1N【解析】 (1)滑块滑动过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得代入数据解得：(2)根据洛伦兹力大小公式f=qvCB=5×10-2×2×1=0.1N(3)在C点，受到四个力作用，如图所示， 由牛顿第二定律与圆周运动知识得19.【答案】（1）负电；（2）；（3）【解析】（1）假如没有磁场，小环对杆的压力大小为mgcos37°=0.8mg然而此时小环对杆的压力大小为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带负电。（2）设小球滑到P处时的速度大小为vP，在P点小环的受力如图所示
 根据平衡条件得qvPB+FN=mgcos37°由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小为FN=0.4mg解得vP===（3）设小环从P处下滑至P′处时，对杆没有压力，此时小环的速度大小为v′，则在P′处，小球受力如图所示由平衡条件得qv′B=mgcos37°所以v′==在小环由P处滑到P′处的过程中，由动能定理得mgsin37°=mv′2-mvP2解得=20. 【答案】(1)负电；(2)；(3)【解析】 (1)物块运动至某一位置时能离开斜面，结合左手定则可知，物块受到的洛伦兹力垂直斜面向上，物块带负电。(2)当满足时，物块与斜面间相互作用力为零，开始离开斜面，解得物块离开斜面时的速度为(3)物块离开斜面前做匀加速直线运动，设滑行的最大距离为s，由牛顿第二定律及运动学公式分别可得联立解得21. 【答案】（1）E＝，带正电；（2）B＝【解析】（1）微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，qE＝mg则电场强度E＝（2）由于合力为零，则有qvB＝mg所以得B＝