- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地磁场后,由于地磁场的作用,这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动,在两极大气中形成极光.研究发现,这些带电粒子向两极运动的过程中,旋转半径不断减小.如图所示,此运动形成的原因是有( )
正确答案
解析
解:A、地球的磁场由南向北,当带负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西,所以粒子将向西偏转;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,粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直,所以洛伦兹力不做功,故A错误;
B、粒子在运动过程中可能受到空气的阻力,对粒子做负功,所以其动能会减小,故B正确;
C、粒子在运动过程中,若电量减小,由洛伦兹力提供向心力,得出的半径公式,可知,当电量减小时,半径是增大.故C错误;
D、粒子在运动过程中,南北两极的磁感应强度较强,由洛伦兹力提供向心力,得出的半径公式,可知,当磁感应强度增加时,半径是减小.故D正确.
故选:BD
如图所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑且绝缘的试管、试管底部有带电小球.试管在水平拉力F作用下向右匀速运动,带电小球能从管口处飞出.关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球能从管口处飞出,说明小球受到指向管口洛伦兹力,根据左手定则判断,小球带正电.故A正确.
B、洛伦兹力总是与速度垂直,不做功.故B错误.
C、设管子运动速度为v1,小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动.小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B,q、v1、B均不变,F1不变,则小球沿管子做匀加速直线运动.与平抛运动类似,小球运动的轨迹是一条抛物线.故C正确.
D、设小球沿管子的分速度大小为v2,则小球受到垂直管子向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B,v2增大,则F2增大,而拉力F=F2,则F逐渐增大.故D错误.
故选:AC.
如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的小物体,在水平方向的匀强磁场B中,从倾角为
的绝缘光滑足够长的斜面上由静止开始下滑,求:
(1)此物体在斜面Q上运动的最大速度.
(2)此物体在斜面上运动的距离.
(3)此物体在斜面上运动的时间.
正确答案
解析
解:(1)当洛伦兹力等于小球重力垂直斜面方向的分力时,则小球刚好要离开斜面,
因此,qvmB=mgcosθ;
解得:vm=
(2)由于小球在下滑过程中,做匀加速直线运动,
受力分析,由牛顿第二定律,则有:a==gsinθ;
由运动学公式v2=2as则有:
s=;
(3)因做匀加速直线运动,根据v=at,则有:
t=;
答:(1)此物体在斜面Q上运动的最大速度.
(2)此物体在斜面上运动的距离.
(3)此物体在斜面上运动的时间.
(2015秋•湖北校级期末)关于运动电荷在匀强磁场中所受的洛仑磁力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、带电粒子要在磁场中运动,并且速度方向与磁场方向不在同一直线上才受到洛伦兹力,故A错误.
B、根据左手定则可知,洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于带电粒子的速度方向,故B错误.
C、根据左手定则可知,洛伦兹力的方向既垂直于磁场方向,又垂直于带电粒子的速度方向,所以当电荷运动的方向发生变化时,洛仑磁力的方向也随之变化,故C正确.
D、洛伦兹力的大小公式:f=qvBsinθ可知,洛仑磁力的大小与电荷的运动方向和磁力方向的夹角有关,故D错误.
故选:C.
如图,长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液,在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片,使溶液中通入沿x轴正向的电流I,沿y轴正向加恒定的匀强磁场B.图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面( )
正确答案
解析
解:A、电流向右,正离子向右运动,磁场的方向是竖直向上的,根据左手定则可以判断,正离子受到的洛伦兹力的方向是向前,即向a处运动,同理,可以判断负离子受到的洛伦兹力的方向也是指向a处的,所以a处整体不带电,a的电势和b的电势相同,所以A错误;
B、由于正负离子都向a处运动,所以a处的离子浓度大于b处离子浓度,所以B正确;
CD、离子都向a出运动,并没有上下之分,所以溶液的上表面电势等于下表面的电势,溶液的上表面处的离子浓度也等于下表面处的离子浓度,所以CD错误.
故选B.
如图,一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v,若加上一个垂直纸面向外的磁场,则滑到底端时( )
正确答案
解析
解:未加磁场时,根据动能定理,有mgh-Wf=mv2-0.加磁场后,多了洛伦兹力,洛伦兹力不做功,但正压力变大,摩擦力变大,根据动能定理,有:
mgh-Wf′=mv′2-0,Wf′>Wf,所以v′<v.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
电荷在垂直于磁场方向上运动时,磁场对运动电荷的洛伦兹力等于电荷量、速率、磁感应强度B三者的乘积,即F=qvB.该式中四个物理量在国际单位制中的单位依次为( )
正确答案
解析
解:在国际单位中,洛伦兹力的单位为牛顿,符号为N,电量q的单位是库仑,符号是C,速率的单位是米每秒,符号是m/s,磁感应强度的单位是特斯拉,符号位T,故ABD错误,C正确.
故选C.
如图所示,用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中,空气阻力不计,当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时( )
正确答案
解析
解:A、由题意可知,拉力与洛伦兹力对小球不做功,仅仅重力作功,则小球机械能守恒,所以小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时的动能相同,故A正确;
B、由A选项可知,速度大小相等,则根据牛顿第二定律可知,由于速度方向不同,导致产生的洛伦兹力的方向也不同,则拉力的大小也不同,故B错误;
C、由于小球的运动方向不同,则根据左手定则可知,洛伦兹力的方向不同,但大小却相等,故C错误;
D、根据,可知小球的向心加速度大小相同,且方向指向固定点,即加速度相同,故D正确;
故选:AD.
(2015秋•衡阳校级月考)如图所示,螺线管A、B两端加上恒定直流电压,沿着螺线管轴线方向有一电子射入,则该电子在螺线管内将做( )
正确答案
解析
解:由于长通电螺线管中产生的磁场方向平行于螺线管的中心轴线,与电子的运动方向平行,则电子在磁场中不受洛伦兹力,电子重力又不计,则电子做匀速直线运动.故C正确、ABD错误.
故选:C.
一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则( )
正确答案
解析
解:A、电子进入磁场有两种情况,一是沿着磁感线进入磁场,此种情况下,电子不受洛伦兹力作用,电子不会偏转,故A错误.
B、如果该区域只存在电场,并且电子是沿着电场线的方向进入电场时,电子不发生偏转.故B错误.
C、若此空间只有匀强磁场,方向与电子速度垂直,电子受到洛伦兹力的作用,一定发生偏转.故C错误.
D、若此空间可能有相互正交的匀强磁场和匀强电场,电子在该区域内即受到电场力作用,又受到洛伦兹力作用,但这两个力大小相等,方向相反时,电子运动不发生偏转,此时电场与磁场是正交的.故D正确.
故选:D
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