- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
如图所示,一带电小球质量为m,用丝线悬挂于O点,并在竖直平面内摆动,摆动过程无机械能损失,最大摆角为60°,水平磁场垂直于小球摆动的平面,当小球自左方通过最低点时,悬线上的张力恰为0.5mg,则小球自右方通过最低点时悬线上的张力为( )
正确答案
解析
解:设线的长度为L,小球经过最低点时速率为v.
根据机械能守恒定律得:mgL(1-cos60°)=mv2,
得到v=
当小球自左方摆到最低点时,有:F+qvB-mg=m①
当小球自右方摆到最低点时,有:F′-mg-qvB=m②
由①+②得:F′=2.5mg+m=3.5mg.
故选:B.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力的方向与速度方向垂直,所以洛伦兹力对带电粒子不做功.故A正确.
B、将粒子运动的方向v∥B,不受洛伦兹力,但磁感应强度不为0.故B错误,C错误.
D、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小.故D错误.
故选A.
关于电荷所受电场力和洛伦兹力,正确的说法是( )
正确答案
解析
解:A、规定正电荷受电场力的方向与该处的电场方向一致,对于负电荷不可以,故A错误;
B、根据左手定则,电荷所受的洛伦兹力一定与磁场方向垂直.故B错误;
C、电荷在磁场中受洛伦兹力时是有条件的,即运动电荷和磁场方向有夹角,电荷在磁场中沿磁感线方向运动史时,不受洛伦兹力,可以做直线运动.故C错误
D、电场的基本性质就是对其中的电荷有力的作用,电荷在电场中一定受电场力作用.故D正确
故选:D
如图所示,甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子,以不同的速率经小孔P垂直磁场边界MN,进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中,在磁场中做匀速圆周运动,并垂直磁场边界MN射出磁场,半圆轨迹如图中虚线所示.不计重力空气阻力,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在P点,速度向下,磁场向外,甲受向左的洛伦兹力,根据左手定则,甲带正电荷;
同理,在P点,乙受向右的洛伦兹力,速度向下,磁场向外,根据左手定则,乙带负电荷;故A错误;
B、根据左手定则,洛伦兹力与速度垂直,故洛伦兹力永不做功,故B错误;
C、粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:qvB=m,故R=
,由于q、m、B均相同,甲的轨道半径大,说明甲的速度也大,故C正确;
D、周期T==
,由于t=
T,故t=
;由于q、m、B均相同,故时间相等,故D错误;
故选:C.
一带电粒子在匀强磁场中,沿着磁感线方向运动,现将该磁场的磁感应强度增大一倍,则带电粒子受洛伦兹力( )
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.
如图所示,甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的绝缘物块.甲、乙叠放在一起置于粗糙水平面上,水平面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场.现用一个水平恒力F拉乙物块,使甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动.在共同加速阶段,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B,f增大,F一定,根据牛顿第二定律得,加速度a减小,对甲研究得到,乙对甲的摩擦力f甲=m甲a,则得到f甲减小,甲、乙两物块间的静摩擦力不断减小.故A错误,B正确.
C、D以甲乙整体为研究对象,分析受力如图,则有N=F洛+(m甲+m乙)g,当甲乙一起加速运动时,洛伦兹力F洛增大,滑动摩擦力f增大,再根据牛顿第二定律,可知,加速度减小.故C错误,D正确.
故选:BD.
运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,运动方向会发生偏转,这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义.从太阳和其他星体发射出的高能粒子流,称为宇宙射线,在射向地球时,由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向,对地球起到了保护作用,现有来自宇宙的一束电子流以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些电子在进入地球周围的空间时将( )
正确答案
解析
解:电子流的方向从上而下射向地球表面,地磁场方向在赤道的上空从南指向北,根据左手定则,洛伦兹力的方向向西,所以电子向西偏转.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
一束原来沿水平方向运动的自由电子轨迹如图中虚线所示,在位于其下放磁极的磁场作用下往纸里偏转,由此可以判断磁极的极性和电子的运动方向是( )
正确答案
解析
解:根据题意可知,当电子向右运动时,根据左手定则可知,磁极是N极时,电子受到的洛伦兹力才是垂直纸面里;
当电子向左运动时,同理,磁极是S极时,电子受到的洛伦兹力才是垂直纸面向里,故AD正确,BC错误;
故选:AD.
磁场对一段通电导体的作用力F实际上是磁场对通电导体内做定向移动形成电流的大量自由电荷作用的宏观表现.如图所示,已知垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度大小为B,一段通电导体的长度为L,电流强度为I,导体内每个自由电荷的电量为q,定向移动的速度大小为v.试从安培力公式F=BIL出发推导洛伦兹力公式f=qBv.说明推导过程中每步的根据.
正确答案
解析
解:设长度为L、电流强度为I的一段通电导体,垂直放入磁感强度为B的匀强磁场中,该通电导体所受安培力:
F=BIL…①
设单位体积内的电荷数为n,自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速度大小为v,则该通电导体内的自由电荷数为:
N=nLS…②
通电导体的电流强度为:
I=nSvq…③
联立①②③得:
F=BIL=BnSvqL=(nLS)Bvq
即该通电导体内的全部电荷所受磁场力:F=NBvq
则该通电导体内每个电荷所受磁场力--洛伦兹力:
f=
即f=qvB,安培力F可看作是作用在每个运动电荷上的洛仑兹力f的合力(宏观与微观!)
答:推导过程见解答.
一带电粒子在匀强磁场中沿着磁感线方向运动,现将该磁场的磁感强度增大一倍,则带电粒子受到的洛仑兹力( )
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
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