- 磁场对运动电荷的作用
- 共2267题
如图所示,质量m=0.1g的小物块,带有5×10-4 C的电荷,放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上,整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面指向纸里,物块由静止开始下滑,滑到某一位置时,开始离开斜面,g取10m/s2,求:
(1)物块带什么电?
(2)物块离开斜面时速度多大?
(3)斜面至少有多长?
正确答案
解:(1)由题意可知:小滑块受到的安培力垂直斜面向上.根据左手定则可得:小滑块带负电.
(2)当物体离开斜面时,弹力为零,因此有:qvB=mgcos30°,
得:m/s.
(3)由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得:
mgsin30°=ma,
由匀变速直线运的速度位移公式得:v2=2ax,
解得:x=1.2m.
答:(1)物体带负电.
(2)物体离开斜面时的速度为=2m/s.
(3)物体在斜面上滑行的最大距离是1.2 m.
解析
解:(1)由题意可知:小滑块受到的安培力垂直斜面向上.根据左手定则可得:小滑块带负电.
(2)当物体离开斜面时,弹力为零,因此有:qvB=mgcos30°,
得:m/s.
(3)由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得:
mgsin30°=ma,
由匀变速直线运的速度位移公式得:v2=2ax,
解得:x=1.2m.
答:(1)物体带负电.
(2)物体离开斜面时的速度为=2m/s.
(3)物体在斜面上滑行的最大距离是1.2 m.
判断如图所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力方向.
正确答案
解:甲图,磁场的方向垂直纸面向里,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向竖直向上.
乙图,磁场的方向竖直向上,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向垂直纸面向外.
丙图,磁场的方向垂直纸面向外,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向竖直向下.
丁图,磁场的方向竖直向下,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向垂直纸面向里.
答:甲:竖直向上;乙:垂直纸面向外;丙:竖直向下;丁:垂直纸面向里.
解析
解:甲图,磁场的方向垂直纸面向里,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向竖直向上.
乙图,磁场的方向竖直向上,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向垂直纸面向外.
丙图,磁场的方向垂直纸面向外,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向竖直向下.
丁图,磁场的方向竖直向下,粒子的运动方向水平向右,根据左手定则知,粒子的洛伦兹力方向垂直纸面向里.
答:甲:竖直向上;乙:垂直纸面向外;丙:竖直向下;丁:垂直纸面向里.
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:由F=qvB得
T=0.5T
答:该磁场的磁感应强度是0.5T.
解析
解:由F=qvB得
T=0.5T
答:该磁场的磁感应强度是0.5T.
一个质量m=0.1g的小滑块,带有q=5×10-4C的电荷放置在倾角α=30°的光滑斜面上(绝缘),斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示.小滑块由静止开始沿斜面滑下,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面,求:
(1)小滑块带何种电荷?
(2)小滑块经过多长时间离开斜面?
(3)该斜面至少有多长?
正确答案
解:(1)由题意可知:小滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向上.
根据左手定则可得:小滑块带负电.
(2)由题意:当滑块离开斜面时,洛伦兹力:Bqv=mgcosα,
则
又因为离开之前,一直做匀加速直线运动
则有:mgsina=ma,
即a=gsina=5m/s2,
由速度与时间关系得,则
(3)由v2=2ax得:
答:(1)小滑块带负电荷(2)小滑块经过时间离开斜面(3)该斜面至少有1.2m.
解析
解:(1)由题意可知:小滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向上.
根据左手定则可得:小滑块带负电.
(2)由题意:当滑块离开斜面时,洛伦兹力:Bqv=mgcosα,
则
又因为离开之前,一直做匀加速直线运动
则有:mgsina=ma,
即a=gsina=5m/s2,
由速度与时间关系得,则
(3)由v2=2ax得:
答:(1)小滑块带负电荷(2)小滑块经过时间离开斜面(3)该斜面至少有1.2m.
(2015秋•无锡期中)如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,导体棒中通有大小为I、方向垂直纸面向里的电流,欲使导体棒静止在斜面上,可以施加方向垂直于导体棒的匀强磁场.求:
(1)若匀强磁场的方向在竖直方向,则磁场方向是向上还是向下?磁感应强度B1为多大?
(2)若导体棒与斜面间无挤压,则施加的磁场方向如何?则磁感应强度B2为多大?
(3)沿什么方向施加匀强磁场可使磁感应强度最小?最小值B3为多少?
正确答案
解:(1)若匀强磁场的方向在竖直方向,根据左手定则可知,磁场的方向竖直向上,安培力的方向水平向右,
由 BIL=mg tanα,得B=
(2)若导体棒与斜面间无挤压,则安培力的方向向上,根据左手定则可知,施加的磁场方向方向水平向左
由BIL=mg 得
(3)根据分力与合力之间的关系可知,安培力的方向沿斜面向上时,安培力最小,此时的磁感应强度最小,根据左手定则可知磁场的方向垂直斜面向上
由 BIL=mg sinα,得B=
答:(1)若匀强磁场的方向在竖直方向,则磁场方向向上,磁感应强度为;
(2)若导体棒与斜面间无挤压,则施加的磁场方向水平向左,则磁感应强度为;
(3)沿垂直斜面向上方向施加匀强磁场可使磁感应强度最小,最小为
解析
解:(1)若匀强磁场的方向在竖直方向,根据左手定则可知,磁场的方向竖直向上,安培力的方向水平向右,
由 BIL=mg tanα,得B=
(2)若导体棒与斜面间无挤压,则安培力的方向向上,根据左手定则可知,施加的磁场方向方向水平向左
由BIL=mg 得
(3)根据分力与合力之间的关系可知,安培力的方向沿斜面向上时,安培力最小,此时的磁感应强度最小,根据左手定则可知磁场的方向垂直斜面向上
由 BIL=mg sinα,得B=
答:(1)若匀强磁场的方向在竖直方向,则磁场方向向上,磁感应强度为;
(2)若导体棒与斜面间无挤压,则施加的磁场方向水平向左,则磁感应强度为;
(3)沿垂直斜面向上方向施加匀强磁场可使磁感应强度最小,最小为
(2015秋•宜兴市校级期末)在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,有一倾角为θ,足够长的光滑绝缘斜面,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,电场方向竖直向上.有一质量为m,带电荷量为+q的小球静止在斜面顶端,这时小球对斜面的正压力恰好为零,如图,若迅速把电场方向反转成竖直向下.求:
(1)小球能在斜面上连续滑行多远?
(2)所用时间是多少?
正确答案
解:(1)由静止可知:qE=mg
当小球恰好离开斜面时,对小球受力分析,受竖直向下的重力、电场力和垂直于斜面向上的洛伦兹力,此时在垂直于斜面方向上合外力为零.
则有:(qE+mg)cosθ=qvB
由动能定理得:(qE+mg)sinθ•x=mv2
解得:x=
(2)对小球受力分析,在沿斜面方向上合力为(qE+mg)sinθ,且恒定,故沿斜面方向上做匀加速直线运动.由牛顿第二定律得:
(qE+mg)sinθ=ma
得:a=2gsinθ
由x=at2
得:t=
答:(1)小球能在斜面上滑行距离为;
(2)小球在斜面上滑行时间是.
解析
解:(1)由静止可知:qE=mg
当小球恰好离开斜面时,对小球受力分析,受竖直向下的重力、电场力和垂直于斜面向上的洛伦兹力,此时在垂直于斜面方向上合外力为零.
则有:(qE+mg)cosθ=qvB
由动能定理得:(qE+mg)sinθ•x=mv2
解得:x=
(2)对小球受力分析,在沿斜面方向上合力为(qE+mg)sinθ,且恒定,故沿斜面方向上做匀加速直线运动.由牛顿第二定律得:
(qE+mg)sinθ=ma
得:a=2gsinθ
由x=at2
得:t=
答:(1)小球能在斜面上滑行距离为;
(2)小球在斜面上滑行时间是.
(2016•盐城一模)如图所示,x为放射源,L为一纸板,纸板与计数器之间有强磁场B.当强磁场移开时,计数器的计数率不变,说明放射源中没有______(选填“α”、“β”或“γ”)粒子;将纸板L移开,计数器计数率大幅度上升,这表明放射源中有______(选填“α”、“β”或“γ”)粒子.
正确答案
解:将磁铁移开后,计数器所得计数率保持不变,说明穿过纸板的粒子中无带电粒子,故没有β射线;将薄纸板L移开,计数率大幅上升,说明射线中有穿透力很弱的粒子,因此放射源有α.
故答案为:β、α
解析
解:将磁铁移开后,计数器所得计数率保持不变,说明穿过纸板的粒子中无带电粒子,故没有β射线;将薄纸板L移开,计数率大幅上升,说明射线中有穿透力很弱的粒子,因此放射源有α.
故答案为:β、α
(2016春•海淀区校级月考)如图所示,长L的丝线的一端固定,另一端栓一带正电的小球,小球质量为m,带电量为q,使丝线与竖直方向成θ角,由静止释放小球,小球运动的空间有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,求:
(1)小球通过最低点速度大小.
(2)小熊每次运动到最低点时,丝线的拉力大小.
正确答案
解:(1)小球运动过程中,受重力、拉力和洛伦兹力,只有重力做功,机械能守恒,故:
mgL(1-cosθ)=mv2
解得:
v=
(2)在最低点,合力提供向心力,讨论如下:
1、向左经过最低点时,洛伦兹力向下,故:
T-mg-qvB=m
解得:
T=3mg-2mgcosθ+qB;
2、向右经过最低点时,洛伦兹力向上,故:
T-mg+qvB=m
解得:
T=3mg-2mgcosθ-qB;
答:(1)小球通过最低点速度大小为.
(2)小球向右运动到最低点时,丝线的拉力大小为3mg-2mgcosθ-qB;
小球向左运动到最低点时,丝线的拉力大小为3mg-2mgcosθ+qB;
解析
解:(1)小球运动过程中,受重力、拉力和洛伦兹力,只有重力做功,机械能守恒,故:
mgL(1-cosθ)=mv2
解得:
v=
(2)在最低点,合力提供向心力,讨论如下:
1、向左经过最低点时,洛伦兹力向下,故:
T-mg-qvB=m
解得:
T=3mg-2mgcosθ+qB;
2、向右经过最低点时,洛伦兹力向上,故:
T-mg+qvB=m
解得:
T=3mg-2mgcosθ-qB;
答:(1)小球通过最低点速度大小为.
(2)小球向右运动到最低点时,丝线的拉力大小为3mg-2mgcosθ-qB;
小球向左运动到最低点时,丝线的拉力大小为3mg-2mgcosθ+qB;
如图所示,带电荷量为+Q的带电小球P串在足够长的杆MN上,MN与水平面成的夹用为θ,小球与MN间的动摩擦因数为μ,小球P从静止开始释放,空间存在正交的匀强电场和匀强磁扬,电场方向垂直MN向右、场强大小为E,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于MN.求小球运动过程中的最大速度.
正确答案
解:当磁场垂直纸面向里时,当重力沿斜面的分力等于摩擦力时,速度达到最大,故有:
mgsinθ=μ(mgcosθ+qE+qvB)
解得:
当磁场垂直于磁场向外时,有:mgsinθ=μ(qvB-mgcosθ-qE)
解得:
答:小球运动过程中的最大速度或者
解析
解:当磁场垂直纸面向里时,当重力沿斜面的分力等于摩擦力时,速度达到最大,故有:
mgsinθ=μ(mgcosθ+qE+qvB)
解得:
当磁场垂直于磁场向外时,有:mgsinθ=μ(qvB-mgcosθ-qE)
解得:
答:小球运动过程中的最大速度或者
如图所示,一根足够长的光滑绝缘杆MN,与水平面夹角为37°,固定在竖直平面内,垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间,杆与B垂直,质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时,对杆有垂直杆向上的拉力作用,拉力大小为0.4mg,已知小环的带电荷量为q,问(sin37°≈0.6;cos37°≈0.8)
(1)小环带什么电?
(2)小环滑到P处时的速度多大?
正确答案
解:(1)环所受洛伦兹力与杆垂直,只有洛伦兹力垂直于杆向上时,才能使环向上拉杆,由左手定则可知环带负电.
(2)设杆拉住环的力为T,由题可知:T=0.4mg
在垂直杆的方向上对环有:qvB=T+mgcos37°
即qvB=0.4mg+0.8mg
解得:
答:(1)小环带负电;(2)小环滑到P处时的速度为:.
解析
解:(1)环所受洛伦兹力与杆垂直,只有洛伦兹力垂直于杆向上时,才能使环向上拉杆,由左手定则可知环带负电.
(2)设杆拉住环的力为T,由题可知:T=0.4mg
在垂直杆的方向上对环有:qvB=T+mgcos37°
即qvB=0.4mg+0.8mg
解得:
答:(1)小环带负电;(2)小环滑到P处时的速度为:.
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