- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
质量为m、带电量为q的小球,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感强度为B,如图所示.若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球向下运动,由磁场垂直纸面向外,又由于洛伦兹力垂直斜面向上,所以小球带正电.故A正确;
B、小球没有离开斜面之前,在重力,支持力、洛伦兹力作用下做匀加速直线运动,虽然速度变大,导致洛伦兹力变大,但三个力的合力却不变,故B正确;
C、小球没有离开斜面之前,在重力,支持力、洛伦兹力作用下做匀加速直线运动,虽然速度变大,导致洛伦兹力变大,但重力沿斜面向下的分力却不变,即三个力的合力却不变,故C错误;
D、则小球在斜面上下滑过程中,当小球受到的洛伦兹力等于重力垂直与斜面的分力相等时,小球对斜面压力为零.所以Bqv=mgcosθ,则速率为.故D正确;
故选:ABD
一带电粒子在磁场中运动,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力的公式f=qvB中,不仅仅粒子要在磁场中运动,还要与磁场的方向不能平行,才会有洛伦兹力.所以若粒子不受洛伦兹力作用,则可能是带电粒子运动的方向与磁场平行,该处磁感应强度不一定为零.故A错误;
B、根据左手定则,粒子所受洛伦兹力的方向一定与磁场方向垂直.故B正确;
C、粒子运动方向与磁场不平行时,才会受到洛伦兹力的作用.故C错误;
D、磁感应强度由磁场本身决定的,与带电粒子受到的洛伦兹力的大小无关.故D错误.
故选:B
关于磁场以及磁场力的下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电流产生的磁场的方向使用安培定则来判定,安培力的方向使用左手定则来判定;故A错误;
B、磁场强度是磁场本身的性质与该点是否放入通电导线无关;故B正确;
C、洛伦兹力的大小:f=qvBsinθ,与带电粒子的带电量、磁场的强弱有关,与带电粒子的速度以及速度与磁场方向的夹角都有关.故C错误;
D、安培力的方向与电流垂直,与磁场的方向垂直.故D错误.
故选:B
如图所示三个完全相同的小球a.b.c带有相同电量的正电荷,从同一高度由静止开始下落,当落下相同高度h1后,a球进入水平向左的匀强电场,b球进入垂直纸面向里的匀强磁场,若它们到达同一水平面上的速度大小分别用va、vb、vc表示,从开始到落到水平面的时间分别用ta、tb、tc表示,他们的关系是( )
正确答案
解析
解:根据题意可知,c做自由落体运动;而a除竖直方向做自由落体运动外,水平方向受到电场力作用做初速度为零的匀加速运动,所以下落时间不变,不过下落的速度大于c的自由落体运动的速度;
对于b受到洛伦兹力作用,因洛伦兹力始终与速度垂直,所以在竖直方向除受到重力作用外,带电粒子偏转后还有洛伦兹力在竖直方向的分力,导致下落的加速度变小,则下落时间变长.由于洛伦兹力不做功,因此下落的速度大小不变;
故va=vc,ta=tc<tb;
故选:A.
极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地极附近的大气层后,由于地磁场的作用而产生的.如图所示,科学家发现并证实,这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动,旋转半径不断减小.此运动形成的原因是( )
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,根据的半径公式,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,由公式可知,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,一块通电的铜板,板面垂直磁场放在磁场中,板内通有如图方向的电流,a、b是铜板左、右边缘的两点,若两点的电势分别为φa和 φb则( )
正确答案
解析
解:A、仅电流增大时,电子的运动速度增加,受到的洛伦兹力增大,根据qvB=q,知U=Bdv,则电势差增大,即|φa-φb|增大.故A正确;
B、C、电流方向竖直向上,则电子从上往下流,根据左手定则,电子向左侧偏转,则左侧聚集较多的电子,右侧失去电子带正电,所以b点的电势高于a点的电势.故B正确,C错误.
C、仅电流增大时,电子的运动速度增加,受到的洛伦兹力增大,根据qvB=q,知U=Bdv,则电势差增大,即|Ua-Ub|增大.故C错误.
D、其他条件不变,只将铜板改为中性NaCl水溶液时,根据左手定则知,正负离子都向左偏,不产生霍尔效应,a、b电势相等.故D错误.
故选:AB.
关于安培力和洛伦兹力,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力的方向与速度方向垂直,洛伦兹力对运动电荷一定不做功.故A正确.
B、安培力的方向可以与通电导体的方向相同,即安培力可以对通电导体做功.故B错误.
C、洛伦兹力是安培力的微观表现,安培力是洛伦兹力的宏观表现.故C、D正确.
本题选错误的,故选B.
长直导线AB附近有一带电的小球,由绝缘细线悬挂在M点,当AB中通以如图所示的恒定电流时,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据右手螺旋定则知,小球所处的磁场方向垂直纸面向里,但是小球处于静止状态,不受洛伦兹力作用.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
如图所示,用绝缘轻绳悬吊一个带正电的小球,放在匀强磁场中.现把小球拉至悬点右侧a点,轻绳被水平拉直,静止释放后,小球在竖直平面内来回摆动.在小球运动过程中,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球运动过程中受重力、洛伦兹力和绳子拉力,而绳子拉力和洛伦兹力力时刻和速度的方向垂直不做功,即只有重力做功,
故小球运动过程机械能守恒,可以摆到悬点左侧的最高点与a点应在同一水平线上,A正确;
B、小球摆到最低点过程:mgR=mv2,即每次经过最低点时速率相等,则F=qvB,洛伦兹力大小相等,故B正确;
C、小球来回摆动时先后通过最低点的速度方向相反,则由左手定则判断所受洛伦兹力方向相反,故C错误;
D、小球向左摆动通过最低点时:T-mg-F=m,得:T=mg+F+m
小球向右摆动通过最低点是:T′+F-mg=m
,得:T=mg+m
-F,
可见小球每次经过最低点时轻绳所受拉力大小不相等,故D错误;
故选:AB.
质量和电量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔s垂直进入匀强磁场,带电粒子仅受洛伦兹力的作用,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:A:由左手定则判断出N带正电荷,M带负电荷,故A错误;
B:粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力qvB=m,半径为:
,在质量与电量相同的情况下,半径大说明速率大,即M的速度率大于N的速率,B错误;
C:洛伦兹力始终与速度的方向垂直,不做功,故C正确;
D:粒子在磁场中运动半周,即时间为周期的一半,而周期为T=,M的运行时间等于N的运行时间,故D错误.
故选:C
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