- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
如图所示,用铝板制成U形框,将一质量为M的带正小球用绝缘细线悬挂在框中,使小球与框整体在水平向内的匀强磁场中水平向左运动,此时绝缘细线对小球的拉力大小为T( )
正确答案
解析
解:因为竖直的铝板切割磁感线所以产生感应电动势.U形框的上下板形成一个上板为负下板为正的匀强电场.
小球这时候受到4个力的作用,重力方向向下,绳子的弹力方向向上,洛伦磁力,电场力,如果带的是正电则洛伦磁力方向向下,所受电场力方向向上;
如果带的是负电则洛伦磁力方向向上,所受电场力方向向下,且洛仑磁力等于电场力.
f洛=BqV,F电=Eq,E=,u=E; 感应电动势E=BVL(L为竖直板的长度)联合起来得 F电=BqV,故洛伦磁力等于电场力且方向相反.故拉力等于重力;
故选:C.
电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,(不计电子重力),则( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,所以洛伦兹力只是改变了电子的运动方向,并没有改变速度的大小,磁场不会对电子做功,故A正确.
B、电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,电子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,速度的方向是时刻发生变化的.所以磁场对电子的作用力方向是变化的.而磁场对电子的作用力的大小始终不变.故B错误.
C、电子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,磁场对电子的作用力方向是变化的.而磁场对电子的作用力的大小始终不变,根据牛顿第二定律可知电子的加速度的大小始终不变. 故C正确.
D、电子在磁场中做匀速圆周运动,速度的方向是时刻发生变化的,故D错误.
故选:AC
如图所示,一小球带负电,在匀强磁场中摆动,B的方向垂直纸面向里,若小球在A、B间摆动过程中,由A到C时,绳拉力为T1,加速度为a1,由B到C时,拉力为T2,加速度为a2,则( )
正确答案
解析
解:设摆球所带电量为q,磁场强度为B,在最低点时的速率为v,设线的长度为L,小球经过最低点时速率为v.洛伦兹力不做功,根据机械能守恒定律得:
mgL(1-cosθ)=mv2
得到:
v=
则由A摆到C点的速度与从B摆到C点的速度大小相等;
因此由A摆到最低点时:
T1+Bqv-mg=m
由B摆到最低点时:
T2-Bqv-mg=m
解得:
T1<T2
根据牛顿第二定律得:
ma=m
所以两次通过C点时的加速度相同,即:
a1=a2
故选:B.
图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面积位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相等的电流,方向如图所示.一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是( )
正确答案
解析
解:根据题意,由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消,而a与c导线产生磁场正好相互叠加,由右手螺旋定则,则得磁场方向水平向左,当一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,根据左手定则可知,它所受洛伦兹力的方向向上.故A正确,BCD错误.
故选:A.
标明下列图中洛伦兹力的方向.
正确答案
解析
解:让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向.
根据左手定则逐个判断即可,洛伦兹力的方向如图所示.
一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感应强度的方向运动,现将该磁场的磁感应强度增大1倍,则带电粒子受到的洛伦兹力( )
正确答案
解析
解:带电离子沿着磁感应强度的方向运动,粒子的速度v方向与与磁场方向B的夹角θ=0°,sin0°=0,则带电粒子在磁场中所受洛伦兹力为零,将该磁场的磁感应强度增大1倍,粒子所受洛伦兹力仍然为零,不变;
故选:D.
运动电荷进入匀强磁场,且只受磁场作用时,下列说话正确的是( )
正确答案
解析
解:A、运动电荷若受磁场力,磁场力总是与运动电荷的速度方向,即位移方向垂直,磁场力对粒子不做功,故A错误;
B、运动电荷受磁场力作用速度方向不断发生变化,电荷受到的磁场力方向不断变化,磁场力是变力,故B错误;
C、洛伦兹力与粒子的速度方向垂直,对粒子不做功,当可以改变电荷的速度方向,电荷速度是变化的,故C错误;
D、洛伦兹力对运动电荷不做功,运动电荷的动能保持不变,故D正确;
故选:D.
如图所示,竖直放置的平行板电容器A板接电源正极,B板接电源负极,在电容器中加一与电场方向垂直的、垂直纸面向里的匀强磁场,一批带正电的微粒从A 板中点小孔C射入,射入的速度大小方向各不相同,考虑微粒所受重力,微粒在平行板A、B间运动过程中( )
正确答案
解析
解:带正电的微粒在从A板运动到B板的过程中受到重力,电场力和洛伦兹力,其中洛伦兹力方向与速度方向始终垂直,故洛伦兹力不做功.
A、如果带正电的微粒向上偏转,则电场力做正功,重力做负功,如果微粒克服重力所做的功大于电场力所做的功,即合外力做负功,根据动能定理可知,物体的动能减小,A错误;
B、由于在电荷运动过程中电场力始终做正功,故电荷的机械能始终增加,B错误;
C、如果微粒所受的重力等于电场力,则该微粒做匀速圆周运动,而重力方向竖直向下,电场力方向水平向右,故重力不可能等于电场力,故微粒不可能做匀速圆周运动,C错误;
D、由题意可知带正电的微粒若初速度方向沿右上方,则洛伦兹力的方向沿左上方,故如果洛伦兹力在水平方向的分量等于电场力,洛伦兹力在竖直方向的分量等于重力,则微粒做匀速直线运动,D正确.
故选:D.
带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场,若只考虑洛伦兹力,则粒子一定( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力方向总是与带电粒子的运动方向垂直,带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场时做匀速圆周运动.故A错误.
B、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.故B正确.
C、洛伦兹力不改变带电粒子的动能,即不改变带电粒子的速度大小,但改变粒子速度的方向.故C错误.
D、带电粒子的加速度始终指向圆心,方向改变,加速度改变.故D错误.
故选:B.
关于安培力和洛伦兹力,如下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当带电粒子的速度方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,故A错误.
B、当电流的方向与磁场方向平行,则不受安培力作用,故B错误.
C、洛伦兹力的方向与速度方向垂直,所以洛伦兹力一定不做功,故C错误,D正确.
故选:D.
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