- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
如图所示,一小球带负电,在匀强磁场中摆动,B的方向垂直纸面向里,若小球在A、B间摆动过程中,由A到C时,绳拉力为T1,加速度为a1,由B到C时,拉力为T2,加速度为a2,则( )
正确答案
解析
解:设摆球所带电量为q,磁场强度为B,在最低点时的速率为v,设线的长度为L,小球经过最低点时速率为v.洛伦兹力不做功,根据机械能守恒定律得:
mgL(1-cosθ)=mv2
得到:
v=
则由A摆到C点的速度与从B摆到C点的速度大小相等;
因此由A摆到最低点时:
T1+Bqv-mg=m
由B摆到最低点时:
T2-Bqv-mg=m
解得:
T1<T2
根据牛顿第二定律得:
ma=m
所以两次通过C点时的加速度相同,即:
a1=a2
故选:B.
图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面积位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相等的电流,方向如图所示.一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是( )
正确答案
解析
解:根据题意,由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消,而a与c导线产生磁场正好相互叠加,由右手螺旋定则,则得磁场方向水平向左,当一带负电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,根据左手定则可知,它所受洛伦兹力的方向向上.故A正确,BCD错误.
故选:A.
如图所示,竖直放置的平行板电容器A板接电源正极,B板接电源负极,在电容器中加一与电场方向垂直的、垂直纸面向里的匀强磁场,一批带正电的微粒从A 板中点小孔C射入,射入的速度大小方向各不相同,考虑微粒所受重力,微粒在平行板A、B间运动过程中( )
正确答案
解析
解:带正电的微粒在从A板运动到B板的过程中受到重力,电场力和洛伦兹力,其中洛伦兹力方向与速度方向始终垂直,故洛伦兹力不做功.
A、如果带正电的微粒向上偏转,则电场力做正功,重力做负功,如果微粒克服重力所做的功大于电场力所做的功,即合外力做负功,根据动能定理可知,物体的动能减小,A错误;
B、由于在电荷运动过程中电场力始终做正功,故电荷的机械能始终增加,B错误;
C、如果微粒所受的重力等于电场力,则该微粒做匀速圆周运动,而重力方向竖直向下,电场力方向水平向右,故重力不可能等于电场力,故微粒不可能做匀速圆周运动,C错误;
D、由题意可知带正电的微粒若初速度方向沿右上方,则洛伦兹力的方向沿左上方,故如果洛伦兹力在水平方向的分量等于电场力,洛伦兹力在竖直方向的分量等于重力,则微粒做匀速直线运动,D正确.
故选:D.
带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场,若只考虑洛伦兹力,则粒子一定( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力方向总是与带电粒子的运动方向垂直,带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场时做匀速圆周运动.故A错误.
B、洛伦兹力方向总是与带电粒子的运动方向垂直,对带电粒子总不做功,根据动能定理,洛伦兹力不改变带电粒子的动能.故B正确.
C、洛伦兹力不改变带电粒子的动能,即不改变带电粒子的速度大小,但改变粒子速度的方向.故C错误.
D、带电粒子的加速度始终指向圆心,方向改变,加速度改变.故D错误.
故选:B.
关于安培力和洛伦兹力,如下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当带电粒子的速度方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,故A错误.
B、当电流的方向与磁场方向平行,则不受安培力作用,故B错误.
C、洛伦兹力的方向与速度方向垂直,所以洛伦兹力一定不做功,故C错误,D正确.
故选:D.
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