- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
1998年发射的“月球勘探者号”空间探测器,运用最新科技手段对月球进行近距离勘探,在研究月球磁场分布方面取得了新的成果.月球上的磁场极其微弱,探测器通过测量电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布,图中是探测器通过月球A、B、C、D四个位置时,电子运动的轨迹照片.设电子速率相同,且与磁场方向垂直,其中磁场最强的位置是( )
正确答案
解析
解:电子在月球磁场中做匀速圆周运动的半径为r=,得知电子的m、q、v相同,则半径r与磁感应强度B成反比.由图看出,A照片中电子轨迹半径最小,则磁感应强度B最大,即磁场最强.故A正确.
故选:A
狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的单极子,其周围磁感线呈均匀辐射状分布,距离它r处的磁感应强度大小为B=
(k为常数).磁单极子N的磁场分布如图甲所示,与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似.假设磁单极子N和正点电荷Q均固定,有一带电小球分别在N和Q附近做匀速圆周运动,则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、要使粒子能做匀速圆周运动,则洛仑兹力与重力的合力应能充当向心力;在甲图中,若粒子为正电荷且顺时针转动(由上向下看)则其受力斜向上,与重力的合力可以指向圆心,故A正确;而若为负电荷,但逆时针转动,同理可知,合力也可以充当向心力,故C正确;
B、Q带正电,则带正电荷的小球在图示位置各点受到的电场力背向Q,则电场力与重力的合力不可能充当向心力,不会在Q正下方,故B错误;
但若小球带负电,则小球受电场力指向Q,故电场力与重力的合力可以提供向心力,可以在Q正下方运动,故D正确;
故选ACD.
如图所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是正方形的匀强磁场,则( )
正确答案
解析
解:A、电子粒子飞入匀强磁场中做匀速圆周运动,由半径公式r=
知,轨迹半径与速率成正比,则电子的速率越大,在磁场中的运动轨迹半径越大.故A正确.
B、由周期公式T=知,周期与电子的速率无关,所以在磁场中的运动周期相同.故B错误.
C、电子的速率不同,运动轨迹半径不同,如图,若电子仍从正方形左边飞出磁场时,它们在磁场中运动的时间都是半径周期,故C正确.
D、由t=T知,电子在磁场中运动时间与轨迹对应的圆心角成正比,所以电子在磁场中运动的时间越长,其轨迹线所对应的圆心角θ越大.故D错误.
故选:AC.
电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中,则不受磁场影响的物理量是( )
正确答案
解析
解:A、D、洛伦兹力方向总是与带电粒子的运动方向垂直,对带电粒子总不做功,根据动能定理,洛伦兹力不改变带电粒子的动能,只改变粒子速度的方向.故可以改变速度.故A错误,D正确.
B、带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小不变,而方向时刻在改变,所以加速度在变化.故C错误.
C、带电粒子所受的合外力即为洛伦兹力,大小不变,但方向在改变,所以磁场能改变粒子的合外力.故C错误.
故选:D
如图所示,在一光滑、绝缘、倾角为θ的足够长的斜面上,有一个质量为m的带电滑块从斜面上自由静止开始下滑,滑块的带电量为+q,在斜面周围区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.试求滑块在斜面下滑的最大速率及沿斜面下滑的最大距离.
正确答案
解析
解:滑块受重力、支持力、洛伦兹力(垂直向上),是匀加速直线运动;
当洛伦兹力与重力的垂直分力平衡时,支持力为零,故:
qvB=mgcosθ
解得:
v=
根据牛顿第二定律,有:
mgsinθ=ma
解得:
a=gsinθ
根据速度位移关系公式,有:
v2=2ax
解得:
x==
答:滑块在斜面下滑的最大速率为,沿斜面下滑的最大距离为
.
如图所示是电视机中偏转线圈的示意图,圆心O表示电子束,由纸内向纸外而来,那么,接通电源,给偏转线圈加上图示方向的电流时,电子束应( )
正确答案
解析
解:磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时,根据右手螺旋定则,在磁环上形成的磁场方向水平向左,磁场是闭合的,故在磁环中心处的磁场是水平向左的,如图
在根据左手定则,当电子束沿轴线向纸外射出时,电子束受到向上的洛伦兹力,根据左手定则电子束的偏转方向向上.故C正确、ABD错误.
故选:C.
如图所示,带电荷量为+Q的带电小球P串在足够长的杆MN上,MN与水平面成的夹用为θ,小球与MN间的动摩擦因数为μ,小球P从静止开始释放,空间存在正交的匀强电场和匀强磁扬,电场方向垂直MN向右、场强大小为E,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于MN.求小球运动过程中的最大速度.
正确答案
解析
解:当磁场垂直纸面向里时,当重力沿斜面的分力等于摩擦力时,速度达到最大,故有:
mgsinθ=μ(mgcosθ+qE+qvB)
解得:
当磁场垂直于磁场向外时,有:mgsinθ=μ(qvB-mgcosθ-qE)
解得:
答:小球运动过程中的最大速度或者
根据F=qvB可知,带电量为q的粒子以速度v射入匀强磁场B中,关于粒子所受洛仑兹力的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据洛伦兹力公式F=qvBsinθ,两个粒子的速度v相同,洛伦兹力不一定相同,故A错误;
B、根据洛伦兹力公式F=qvBsinθ,运动电荷在磁感应强度不为零的地方,如果速度方向与磁场方向平行,则一定不受到洛仑兹力的作用,故B错误;
C、根据洛伦兹力公式F=qvBsinθ,只要速度方向与磁场方向不平行,则洛伦兹力一定不为零,故C错误;
D、根据洛伦兹力公式F=qvBsinθ,当粒子垂直射入磁场时,当两粒子的电量相同,速度大小相同,它们所处的磁场磁感应强度相同,则它们所受的洛仑兹力大小相等,故D正确;
故选:D
如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块(设a、b间无电荷转移),a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场.现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起由静止开始向左做无相对滑动的加速运动,其中x、v为a、b的位移、速度;f、FN为a、b间的摩擦力、正压力,则在加速运动阶段下列图象正确的是( )
正确答案
解析
解:以整体为研究对象有:
F-f=(ma+mb)a
f=(mag+mbg+qvB)μ
由于物体加速运动,因此速度逐渐增大,洛伦兹力增大,则地面给b的滑动摩擦力增大,因此整体加速度逐渐减小.
隔离a,a受到水平向左的静摩擦力作用,根据牛顿第二定律有:f=maa,由于加速度逐渐减小,因此a、b之间的摩擦力减小.
A、表示匀速运动,故A错误.
B、表示加速度减小的加速运动、故B正确.
C、表示摩擦力均匀增大,故C错误.
D、表示引力不变,故D错误.
故选:B.
物理学中规律的发现是从现象到认识本质的过程,下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电导线受到的安培力,实质上是导体内部运动电荷受到的洛伦兹力的宏观表现.故A正确.
B、穿过闭合回路的磁场发生变化时,产生感应电流,是变化的磁场周围产生电场,电荷在电场的作用下发生定向移动.故B正确.
C、磁铁周围存在磁场,是因为磁铁内分子电流的取向基本一致.故C正确.
D、电磁感应中的动生电动势的产生原因与洛伦兹力有关,洛伦兹力始终不做功.故D错误.
本题要求选择不正确的,故选:D.
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