- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
将倾角为θ的光滑绝缘斜面放置在一个足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B,一个质量为m、带电量为q的小物体在斜面上由静止开始下滑(设斜面足够长)如图所示,滑到某一位置开始离开,求:
(1)物体带电荷性质
(2)物体离开斜面时的速度及物体在斜面上滑行的长度是多少?
正确答案
解析
解:(1)当小物体沿斜面加速下滑时,随着速度的增加,洛伦兹力逐渐增大,为了使小物体离开斜面,洛伦兹力的方向使必须垂直于斜面向上,可见,小物体带负电.
(2)小物体沿斜面下滑时,受力如图所示;
由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,加速度a=gsinθ,
洛伦兹力F=qvB,当FN=0,即qvB=mgcosθ,
v= 时,小物体开始离开斜面;
由匀变速直线运动的速度位移公式可得:
v2-0=2aL,
则小物体在斜面上滑行的距离L=.
答:(1)物体带负电荷;
(2)物体离开斜面时的速度及物体在斜面上滑行的长度是.
下列各力中,一定不能对物体做功的是( )
正确答案
解析
解:A、摩擦力的方向可以与运动的方向相同,可以与运动的方向相反,也可以与运动的方向成任意角,所以摩擦力可能对物体做功,也可能不做功.故A错误;
B、安培力的方向可以与运动的方向相同,可以与运动的方向相反,也可以与运动的方向成任意角,所以安培力可能对物体做功,也可能不做功.故B错误;
C、由左手定则可知.洛伦兹力的方向始终与运动的方向垂直,所以洛伦兹力对物体不做功.故C正确;
D、库仑力的方向可以与运动的方向相同,可以与运动的方向相反,也可以与运动的方向成任意角,所以库仑力可能对物体做功,也可能不做功.故D错误.
故选:C
一带电量为+Q、质量为m的小球从倾角为θ的斜面上由静止下滑,斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,则小球在斜面上滑行的最大速度是______.
正确答案
解析
解:带正电的小球从光滑斜面下滑的过程中受到重力mg、斜面的支持力N和洛伦兹力f作用,如图,由于小球下滑速度越来越大,所受的洛伦兹力越来越大,斜面的支持力越来越小,当支持力为零时,小球运动达到临界状态,此时的速度最大,在斜面上滑行的距离最大.
所以有:mgcosθ=Bqv
得:v=
故答案为:
一个电子以107m/s的速率垂直射入一个匀强磁场中,受到的洛伦磁力为8×10-13N,求该磁场的磁感应强度.(每个电子的电量为1.6×10-19C)
正确答案
解析
解:由F=qvB得
T=0.5T
答:该磁场的磁感应强度是0.5T.
两个带电粒子由静止经同一电场加速后垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子质量之比为1:2.电量之比为1:2,则两带电粒子受洛仑兹力之比为( )
正确答案
解析
解:两个带电粒子由静止经同一电场加速后,根据动能定理:
所以:
由于两粒子质量之比为1:2.电量之比为1:2,所以两种粒子进入磁场的速度是相等的.
根据洛伦兹力大小,f=Bqv,结合题意可得,洛伦兹力大小与电量成正比,即1:2,故C正确,ABD错误;
故选:C
图中表示磁场对带电粒子的洛伦兹力作用,正确的为( )
正确答案
解析
解:根据左手定则可以判断,
A、正电荷在垂直于纸面向里的磁场中向下运动,由左手定则可知受到的洛伦兹力的方向是向右.所以A正确,
B、负电荷在垂直于纸面向外的磁场中向下运动,由左手定则可知受到的洛伦兹力的方向是向右.所以B正确,
C、正电荷在垂直于纸面向里的磁场中向下运动,由左手定则可知受到的洛伦兹力的方向是向右.所以C错误,
D、正电荷在垂直于纸面向外的磁场中向下运动,由左手定则可知受到的洛伦兹力的方向是向左.所以D错误,
故选:AB.
如图所示,一个带点粒子水平向左平行磁场方向射入磁场,下面对该粒子在磁场中的运动描述正确的是( )
正确答案
解析
解:粒子运动的方向与磁场的方向平行,不受到洛伦兹力的作用,所以粒子做匀速直线运动.故选项B正确.
故选:B
两个带电粒子以不同速率垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,两粒子电量之比为1:2.速率之比为1:2,则两带电粒子受洛仑兹力之比为( )
正确答案
解析
解:根据洛伦兹力大小,f=Bqv,结合题意可得,洛伦兹力大小与电量,及速率成正比,即1:4,故D正确,ABC错误;
故选:D.
带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中.下面利用了此物理原理的装置有( )
正确答案
解析
解:A、磁流体发电机中带电粒子在磁场中的作用下发生偏转,电荷打到上下两极板上.故A正确.
B、电子显像管是电子在磁场中的作用下发生偏转.故B正确.
C、回旋加速器中带电粒子在磁场中发生偏转,在电场中加速.故C正确.
D、洗衣机与带电粒子在磁场中的偏转没有关系.故D错误.
故选:ABC.
如图所示,A、B两绝缘物体叠放在粗糙的水平面上,地面上方存在如图所示的匀强磁场,A物体带有正电荷,现使A、B二物体以初速度v0相对静止地向右运动,A,B在运动过程中始终相对静止,则( )
正确答案
解析
解:A带正电荷,根据左手定则可得,A受到的洛伦兹力的方向是向上的,在运动的过程中,由于地面的摩擦力的作用,使物体的运动的速度逐渐的减小,A受到的洛伦兹力也就逐渐的减小,所以A对B的压力逐渐的增加,B对地面的压力也在不断的增加,AB与地面间的摩擦力是滑动摩擦力,根据f=μFN可知,AB与地面间的摩擦力逐渐的增加,整体的加速度也就在不断的增大,对A单独分析可得,AB之间的静摩擦力产生A运动的加速度,所以AB之间的静摩擦力也在不断的增大,所以BC正确,AD错误.
故选:BC.
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