- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
已知电子的比荷,若电子的速率v=3.0×106m/s,沿着某一方向射入B=0.10T的匀强磁场中,则它受到的洛伦兹力可能是( )
正确答案
解析
解:若运动的速度与磁场方向垂直时,洛伦兹力最大,则根据F=qvB得,最大值为F=1.6×10-19×3×106×0.1N=4.8×10-14N;
当运动的速度与磁场方向平行时,洛伦兹力最小,因此它受到的洛伦兹力在最大值与最小值之间,故ABCD正确.
故选:ABCD.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、运动电荷在磁感应强度不为零的地方,但是如果运动方向与磁场方向平行,则也不会受到洛伦兹力,故A错误;
B、运动电荷在某处不受洛伦兹力作用,可能是运动方向与磁场方向平行,即该处的磁感应强度不一定为零,B正确;
C、洛伦兹力的方向一定与B的方向垂直,即对带电粒子不做功,故不能改变带电粒子的动能,但是可以改变带电粒子的速度方向,故C错误D正确;
故选:BD.
如图所示,匀强磁场垂直于yOz平面竖直向上,要使速率相同的电子进入磁场后,受到的洛伦兹力最大,并且方向指向y轴正方向,那么电子运动方向可能是( )
正确答案
解析
解:A、沿z轴正方向进入磁场,则洛伦兹力沿y轴负方向,故A错误.
B、沿y轴正方向进入磁场,则洛伦兹力沿z轴负方向,故B错误.
C、沿yoz平面入射的电子虽然都满足F最大条件,但不能都满足洛伦兹力方向沿y轴正方向的条件,只有沿z轴负方向入射的才满足条件,故C错误.
D、若在xoz平面内沿z轴负方向射入电子,电子受洛伦兹力最大且指向y轴正方向,故D正确.
故选:D.
如图所示,PQ为一根足够长的绝缘细直杆,处于竖直的平面内,与水平夹角为θ斜放,空间充满磁感应强度B的匀强磁场,方向水平向里.一个质量为m,电荷量为-q的带电小球穿在PQ杆上,小球可沿杆滑动,球与杆之间的动摩擦系数为μ(μ<tanθ).现将小球由静止释放,试求小球在沿杆下滑过程中:
(1)小球最大加速度为多少?此时小球的速度是多少?
(2)下滑过程中,小球可达到的最大速度为多大?
正确答案
解析
解:(1)当小球所受的洛伦兹力小于重力垂直杆向下的分力,小球向下做加速运动,洛伦兹力逐渐增大,支持力和滑动摩擦力逐渐减小,合力增大,加速度增大.当洛伦兹力大于重力垂直杆的分力时,杆对小球的支持力方向变为垂直于杆向下,速度增大,滑动摩擦力增大,合力减小,加速度减小,则当洛伦兹力等于于重力垂直杆向下的分力时,支持力和摩擦力为零,合力最大,加速度最大,根据牛顿第二定律得:mgsinθ=mam,
得到最大加速度为:am=gsinθ
由mgcosθ=qvB得:v=
(2)当洛伦兹力大于重力垂直杆的分力,小球做匀速直线运动时,速度最大,由平衡条件得:
mgsinθ=μ(qvmB-mgcosθ)
解得,最大速度为:vm=
答:(1)小球最大加速度为gsinθ,此时小球的速度是.
(2)下滑过程中,小球可达到的最大速度为.
如图所示,一电子飞入匀强磁场,速度方向向左,关于电子受力方和说法正确的是( )
正确答案
解析
解:该图中,磁场的方向向外,电子运动的方向向左,所以相对于电流的方向向右,根据左手定则,洛伦兹力的方向垂直于速度的方向向下,故选项D正确,选项ABC错误.
故选:D
如图所示,一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中,现给滑环施以一个水平向右的瞬时初速度,使其由静止开始运动,则滑环在杆上运动的v-t图象可能的是( )
正确答案
解析
解:根据左手定则.当带负电的环在磁场向右运动时,受到竖直向上的洛伦兹力.
A、当带负电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力恰好大于自身的重力时,则环与杆有相互作用力,所以有摩擦力存在,因此环做减速运动,导致洛伦兹力大小减小,当其等于重力时,环开始做匀速直线运动.故A正确;
B、当带负电的环进入磁场时的竖直向上的洛伦兹力小于自身的重力时,则环与杆有相互作用力,所以有摩擦力存在,因此环在摩擦力作用下,做减速运动.随速度的减小,洛伦兹力减小物体的合力增大加速度增大,所以物体做加速度增大的减速运动,物体的v-t图中,图线的斜率增大,直到停止.故B正确;
C、当带负电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力恰好等于自身的重力时,则环与杆没有相互作用力,所以没有摩擦力存在,因此环做匀速运动.故C正确;
D、当带负电的环进入磁场时竖直向上的洛伦兹力,其大小决定环是否受到摩擦力,所以环不可能加速运动.故D错误;
故选:ABC
有关洛伦兹力和安培力的描述,不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电直导线在匀强磁场中不一定受到安培力作用,比如,电流方向与磁场方向平行,不是安培力.故A正确.
B、根据左手定则,安培力的方向与磁场方向垂直.故B错误.
C、安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现.故C正确.
D、洛伦兹力方向与运动方向垂直,所以洛伦兹力不做功.故D正确.
本题选错误的,故选B.
运动的电子束在垂直于运动方向的磁场中会受到______力的作用.
正确答案
洛伦兹
解析
解:磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力.
只要电荷的运动方向不要电场线平行,电荷一定要受到洛伦兹力的作用.
故运动的电子束在垂直于运动方向的磁场中会受到洛伦兹力的作用.
故答案为:洛伦兹.
(2015秋•晋城期末)每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来,幸好地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒子的运动方向,使它们不能到达地面,这对地球上的生命有十分重要的意义.假设有一个带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来(如图,地球由西向东转,虚线表示地球自转轴,上方为地理北极),在地球磁场的作用下,它将向什么方向偏转?( )
正确答案
解析
解:地球的磁场由南向北,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为向东,所以粒子将向东偏转,故A正确.
故选:A.
如图所示,在垂直纸面向内的匀强磁场内放一光滑、绝缘的桌子,从桌面上A点沿水平方向以初速v0向右射出带有正电荷的小球.落于水平地板上,费时t1s,落地点距A点的水平距离s1m,撤去磁场后,小球仍从A点向右以初速为v0射出时,相应量为t2,s2,则( )
正确答案
解析
解:A、有磁场时,小球下落过程中要受重力和洛仑兹力共同作用,重力方向竖直向下,大小方向都不变;洛仑兹力的大小和方向都随速度的变化而变化,但在能落到地面的前提下洛仑兹力的方向跟速度方向垂直,总是指向右上方某个方向,其水平分力fx水平向右,竖直分力fy竖直向上.
如图所示,竖直方向的加速度仍向下,但小于重力加速度g,从而使运动时间比撤去磁场后要长,即t1>t2.
小球水平方向也将加速运动,从而使水平距离比撤去磁场后要大,即s1>s2,故A正确,B正确.
C、D、在有磁场,重力和洛仑兹力共同作用时,其洛仑兹力的方向每时每刻都跟速度方向垂直,不对粒子做功,不改变粒子的动能,有磁场和无磁场都只有重力作功,动能的增加是相同的.有磁场和无磁场,小球落地时速度方向并不相同,但速度的大小是相等的,故C错误,D错误.
故选:AB.
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