126物理错题答案解析.docx
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126物理错题答案解析
10、如图,始终静止在斜面上的条形磁铁P,当其上方固定的水平直导线L中通以垂直于纸面向外的电流时,斜面对磁体的弹力N和摩擦力f的大小变化是( )
A.N、f都增大B.N、f都减小C.N增大、f减小D.N减小,f增大
解析:
由左手定则知导线受力斜向左上方,磁铁受磁场力斜向右下方,支持力摩擦力均增大,A对。
11、质量m=0.1g的小物块,带有5×10-4 C的电荷,放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上,整个斜面置于B=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,开始离开斜面(设斜面足够长,g取10m/s2),求:
(1)物块带何种电荷?
(2)物块离开斜面时的速度多大?
(3)物块在斜面上滑行的最大距离。
解:
(1)因为物块由静止下滑且最后要离开斜面,所以所受洛伦兹力垂直斜面向上,由左手定则知物块带负电荷
(2)以物体为研究对象,受力分析如图所示,当物块离开斜面时FN=0,即:
F洛=mgcos30°①
F洛=qvB②
由①②得
≈3.46m/s
(3)设物体在斜面上下滑的最大距离为L,由动能定理可知:
所以
14、两块平行金属板MN、PQ水平放置,板长为L,两板间距离为L。
在紧靠平行板右侧的正三角形区域内存在着垂直于纸面的匀强磁场,三角形底边BC与PQ在同一水平线上,顶点A与MN在同一水平线上,如图所示。
一个质量为m、电荷量为+q的粒子沿两板间中心线以初速度v0水平射入,若在两板间加某一恒定电压,粒子离开电场后恰好垂直于AB边进入磁场,并垂直于AC边射出。
不计粒子的重力,整个装置都处于真空中。
求:
(1)两极板间的电压的大小;
(2)三角形区域内的磁感应强度的大小;
(3)粒子从开始进入电场到从AC边射出经历的时间。
解:
(1)运动的水平位移L=v0t1
分解电场中类平抛的末速度可得
由牛顿第二定律得
解得
(2)粒子运动的轨迹如图所示
磁场中,
,即
由几何关系可确定半径AD长度为
进入磁场的速度v满足v0=vcos30°
解得
(3)粒子在电场中的偏转时间
粒子飞出电场到刚要进磁场的过程中做匀速直线运动,这个过程位移的水平分量为
所用时间
粒子在磁场中的运动时间
而运动周期
,解得
所以总的运动时间为
2.如图3-4-15所示,在真空中,水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一质子,初速度方向与电流方向相同,则质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
图3-4-15
解析 由安培定则,电流在下方产生的磁场方向垂直纸面向外,由左手定则,质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上,则质子的轨迹必定向上弯曲,因此C、D项必错;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,则B项正确,A项错误.
答案 B
如图所示,把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈内通入如图方向的电流后,则线圈( )
A.向左运动 B.向右运动C.静止不动D.无法确定
【解析】 此题可以采用电流元法,也可采用等效法.
解法一:
等效法.把通电线圈等效成小磁针.由安培定则,线圈等效成小磁针后,左端是S极,右端是N极,异名磁极相吸引,线圈向左运动.
解法二:
电流元法.如图所示,取其中的上、下两小段分析,根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左,故线圈向左运动.
【答案】 A【方法总结】安培力作用下导体运动方向的判断方法
4.来自宇宙的带有正、负电荷的粒子流,沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些粒子在进入地球周围的空间时,下列说法正确的为
A.正离子将相对于预定地点向东偏转
B.负离子将相对于预定地点向东偏转
C.正离子将相对于预定地点向西偏转
D.负离子将相对于预定地点向西偏转
答案:
AD
解析:
离子射向地球的情况如图:
根据左手定则正离子将向东偏转,负离子将向西偏转,故选A、D.
如图所示虚线所围的区域内,存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,已知从左侧水平射入的电子,穿过这一区域时未发生偏转,设重力忽略不计,则在这个区域中的E和B的方向可能是( )
A.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同
B.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反
C.E竖直向上,B垂直于纸面向外
D.E竖直向上,B垂直于纸面向里
解析:
重力忽略不计的电子,穿过这一区域时未发生偏转,
A、若E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同,则有电子所受电场力方向与运动方向相反,而由于电子运动方向与B方向相互平行,所以不受磁场力,因此穿过此区域不会发生偏转.故A正确;
B、若E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反,则有电子所受电场力方向与运动方向相同,而由于电子运动方向与B方向在一条直线上,所以不受磁场力,因此穿过此区域不会发生偏转.故B正确;
C、若E竖直向上,B垂直于纸面向外,则有电场力竖直向下,而磁场力由左手定则可得方向竖直向上,所以当两力大小相等时,电子穿过此区域不会发生偏转.故C正确;
D、若E竖直向上,B垂直于纸面向里,则有电场力方向竖直向下,而磁场力方向由左手定则可得竖直向下,所以两力不能使电子做直线运动,故D错误;
故选ABC.
10、如图所示,设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法不正确的是( )
A.这离子必带正电荷
B.A点和B点位于同一高度
C.离子到达B点时,将沿原曲线返回A
D.点离子在C点时速度最大
解析:
A、从图中可以看出,上极板带正电,下极板带负点,带电粒子由静止开始向下运动,说明受到向下的电场力,可知粒子带正电.选项A正确.
B、离子具有速度后,它就在向下的电场力F及总与速度心垂直并不断改变方向的洛仑兹力f作用下沿ACB曲线运动,因洛仑兹力不做功,电场力做功等于动能的变化,而离子到达B点时的速度为零,所以从A到B电场力所做正功与负功加起来为零.这说明离子在电场中的B点与A点的电势能相等,即B点与A点位于同一高度.B选项正确.
C、只要将离子在B点的状态与A点进行比较,就可以发现它们的状态(速度为零,电势能相等)相同,如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域,离子就将在B之右侧重现前面的曲线运动,因此,离子是不可能沿原曲线返回A点的.如图所示.选项C错误.
D、在由A经C到B的过程中,在C点时,电势最低,此时粒子的电势能最小,由能量守恒定律可知此时具有最大动能,所以此时的速度最大.选项D正确.
本题选错误的,故选C.
11、如图所示,在真空中一个光滑的绝缘的水平面上,有直径相同的两个金属球A、C.质量mA=0.01kg,mC=0.005kg.静止在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中的C球带正电,电量qC=1×10-2 C.在磁场外的不带电的A球以速度v0=20m/s进入磁场中与C球发生正碰后,C球对水平面压力恰好为零,设向右为正,则碰后A球的速度为( )
A.10 m/sB.5 m/sC.15 m/sD.-20 m/s
答案:
解:
设A球初速度方向为正方向,设碰后A、C速度为vA和vC,由动量守恒得,
mAv0=mAvA+mCvC①
碰后,两球平均分配电荷,C球对水平面压力恰好为零,则有:
mCg=
BqvC②
由①②代入数据得,vA=10m/s
故选A
12、三种粒子(均不计重力):
质子、氘核和α粒子由静止开始在同一匀强电场中加速后,从同一位置沿水平方向射入图中虚线框内区域,虚线框内区域加有匀强电场或匀强磁场,以下对带电粒子进入框内区域后运动情况分析正确的是( )
A.区域内加竖直向下方向的匀强电场时,三种带电粒子均可分离
B.区域内加竖直向上方向的匀强电场时,三种带电粒子均不能分离
C.区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时,三种带电粒子均可分离
D.区域内加垂直纸面向外的匀强磁场时,三种带电粒子均不能分离
解析:
加速电场中,由动能定理得
qU=
mv2,①
A、B进入电场时:
若电场沿竖直方向,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速运动,则
水平方向:
L=vt ②
竖直方向:
y=
at2=
t2 ③
联立①②③得:
偏转距离y=
可见,三个粒子通过相同水平距离L时,偏转距离y相同,则它们的轨迹重合,所以只要电场在竖直方向上同,三种带电粒子均不能分离.故A错误,B正确.
C、D进入磁场时,则洛伦兹力提供向心力,轨迹半径为r=
④
由①④得r=
可见轨迹半径r与比荷
的平方根成反比,由于氘核和α粒子的比荷相等,半径相等,质子的比荷最大,半径最小,所以氘核和α粒子这两种粒子不能分离,质子与它们能分离.故C、D错误.
故选B
13、在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示.若小球运动到A点时,绳子忽然断开.关于小球在绳断开后可能的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.小球仍作逆时针匀速圆周运动,半径不变
B.小球仍作逆时针匀速圆周运动,但半径减小
C.小球作顺时针匀速圆周运动,半径不变
D.小球作顺时针匀速圆周运动,半径减小
解析:
A.如果小球带正电,则小球所受的洛伦兹力方向指向圆心,此种情况下,如果洛伦兹力刚好提供向心力,这时绳子对小球没有作用力,绳子断开时,对小球的运动没有影响,小球仍做逆时针的匀速圆周运动,半径不变,A选项正确.
B.如果洛伦兹力和拉力共同提供向心力,绳子断开时,向心力减小,而小球的速率不变,则小球做逆时针的圆周运动,但半径增大,故B错误.
C.如果小球带负电,则小球所受的洛伦兹力方向背离圆心,由可知,当洛伦兹力的大小等于小球所受的一半时,绳子断后,小球做顺时针的匀速圆周运动,半径不变,C选项正确,
D.当洛伦兹力的大小大于小球所受的拉力的一半时,则绳子断后,向心力增大,小球做顺时针的匀速圆周运动,半径减小,D选项正确,
故选ACD.
问题2.质量为m,带正电为q的小物块放在斜面上,斜面倾角为α,物块与斜面间动摩擦因数为μ,整个斜面处在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图11-4-17所示,物块由静止开始沿斜面下滑,设斜面足够长,物块在斜面上滑动能达到的最大速度为多大?
若物块带负电量为q,则物块在斜面上滑动能达到的最大速度又为多大?
15、如图所示,套在很长的绝缘圆直棒上的小球,其质量为m,带电量是+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂直,且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁感强度是B,小球与棒的动摩擦因数为μ,求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度.(设小球带电量不变)
[解析]:
小球静止时只受电场力、重力及摩擦力,电场力水平向右,摩擦力竖直向上;开始时,小球的加速度应为a=
;小球速度将增大,产生洛仑兹力,由左手定则可知,洛仑兹力向右,故水平方向合力将增加,摩擦力增加,故加速度减小;所以小球由静止沿棒下落的最大加速度为
当此后速度继续增大,则洛仑兹力增大,水平方向上的合力增大,摩擦力将增大;加速度将继续减小,当加速度等于零时,即重力等于摩擦力,此时小球速度达到最大.
则有mg=μ(qE+qvB),
解得:
v=
答:
小球由静止沿棒下落的最大加速度为
;最大速度v=
.
如图所示,水平放置的平行金属板,长为l=140cm,两板之间的距离d=30cm,板间有图示方向的匀强磁场,磁感应强度的大小为B=1.3×10-3T.两板之间的电压按图所示的规律随时间变化(上板电势高为正).在t=0时,粒子以速度v=4×103m/s从两板(左端)正中央平行于金属板射入,已知粒子质量m=6.63×10-27kg,带电量q=3.2×10-19C,不计重力.求:
(1)试通过分析计算0~1.0×10-4s内,粒子的运动情况及位移大小.
(2)粒子穿越两块金属板间的空间共花多长时间?
解:
(1)根据题意可知,两金属板间的匀强电场是间断存在的.有电场时,电场方向由上板指向下板,场强大小为E=U/d=1.56V/0.3m=5.2V/m.
粒子进入板间在0~1.0×104s内受向下的电场力Eq和向下的磁场力Bqv作用,由于电场力与磁场力之比
可见在这段时间里粒子作匀速直线运动,它的位移
(2)在接着的1.0×10
s~2.0×10-4s时间内,电场撤消,α粒子只受磁场力作用,将作匀速圆周运动,轨道半径为
轨道直径d′=2R=12.76cm 在作圆周运动时不会打到金属板上,粒子作匀速圆周运动的周期为 由于粒子作匀速圆周运动的周期恰好等于板间匀强电场撤消的时间,所以粒子的运动将是匀速直线运动与匀速圆周运动交替进行,其运动轨迹如图,经过时间 从两板的正中央射离. 5.如图11-4-8所示,有一电量为q,质量为m的小球,从两竖直的带等量异种电荷的平行板上方高h处自由下落,两板间有匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,那么带电小球在通过正交电磁场时() A.一定做曲线运动B.不可能做曲线运动 C.可能做匀速直线运动D.可能做匀加速直线运动 \ 答案: A 6.如图11-4-9所示,带电平行板间匀强电场竖直向上,匀强磁场方向垂直纸面向里,某带电小球从光滑轨道上的a点自由下落,经轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动.现使小球从稍低些的b点开始自由滑下,在经过P点进入板间后的运动过程中,以下分析中正确的是() A.其动能将会增大B.其电势能将会增大 C.小球所受的洛伦兹力将会逐渐增大 D.小球受到的电场力将会增大 答案: A、B、C 7.如图11-4-4-10所示,在长方形abcd区域内有正交的电磁场,ab=bc/2=L,一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入,恰沿直线从bc边的中点P射出,若撤去磁场,则粒子从C点射出;若撤去电场,则粒子将(重力不计)() A.从b点射出B.从b、P间某点射出 C.从a点射出D.从a、b间某点射出 答案: C 8.如图11-4-11所示,在真空中,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,已知a静止,b向右匀速运动,c向左匀速运动,比较它们的质量应有() A.a油滴质量最大B.b油滴质量最大 C.c油滴质量最大D.a、b、c质量一样 答案: C 9.如图11-4-12中所示虚线所围的区域内,存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,已知从左侧水平射入的电子,穿过这一区域时未发生偏转,设重力忽略不计,则在这个区域中的E和B的方向可能是() A.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同 B.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反 C.E竖直向上,B垂直于纸面向外D.E竖直向上,B垂直于纸面向里 答案: A、B、C 1.一个质量为m,电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运动,磁场方向垂直于它的运动平面,作用在负电荷上的电场力恰好是磁场力的三倍,则负电荷做圆周运动的角速度可能是: () A. B. C. D. 答案: A、C 2.如图11-4-5所示,足够长的光滑三角形绝缘槽,与水平面的夹角分别为α和β(α<β),加垂直于纸面向里的磁场.分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球a、b依次从两斜面的顶端由静止释放,关于两球在槽上运动的说法正确的是() A.在槽上,a、b两球都做匀加速直线运动,且aa>ab B.在槽上,a、b两球都做变加速运动,但总有aa>ab C.a、b两球沿直线运动的最大位移是sa<sb D.a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb,则ta<tb 答案: A、C、D 3.一带正电的小球沿光滑水平桌面向右运动,飞离桌面后进入匀强磁场,如图11-4-6所示,若飞行时间t1后落在地板上,水平射程为s1,着地速度大小为v1,撤去磁场,其他条件不变,小球飞行时间t2,水平射程s2,着地速度大小为v2,则() A.s2>s1B.t1>t2C.v1>v2D.v1=v 答案: A、D 4.用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电量为+q的小球,让它处于右图11-4-7所示的磁感应强度为B的匀强磁场中.由于磁场的运动,小球静止在如图位置,这时悬线与竖直方向夹角为α,并被拉直,则磁场运动的速度和方向是() A.v=mg/Bq,水平向右B.v=mg/Bq,水平向左 C.v=mgtanα/Bq,竖直向上D.v=mgtanα/Bq,竖直向下 答案: A、B
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