- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
(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.
如图所示,做直线运动的电子束射入与它的初速度垂直的匀强磁场中,电子在磁场中运动时( )
正确答案
解析
解:A、电子初速度与匀强磁场垂直,做匀速圆周运动,故速度大小不变,方向变,是变速运动,故A错误;
B、电子做匀速圆周运动,动能不变,故B正确;
C、电子做匀速圆周运动,加速度方向时刻改变,故C错误;
D、电子做匀速圆周运动,洛伦兹力方向时刻改变,故D错误;
故选:B.
如图1、图2.电荷在匀强磁场中运动,已知磁场方向和它的运动方向,请说出它受到的洛仑兹力方向.(回答向左、向右、向上、向下、向里、向外)
正确答案
解析
解:根据左手定则得,图1中正电荷向上运动,根据左手定则可得洛伦兹力方向水平向左,图2中负电荷在向外的磁场中向右运动,根据左手定则可得洛伦兹力方向竖直向上.
答:图1中洛伦兹力向左,图2中洛伦兹力向上.
(2015秋•铜陵校级月考)如图所示,将一截面为直角三角形的斜面体固定在水平面上,已知α=30°,β=60°,在空间中有方向垂直纸面向外的匀强磁场,现将分别带等量负电荷、正电荷的滑块甲、乙同时从斜面体两侧斜面顶端由静止释放,已知两滑块的质量相等,不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两滑块沿着斜面下滑,均受到垂直斜面向上的洛仑兹力,还受重力和支持力,在平行斜面方向,根据牛顿第二定律,有:
mgsinθ=ma
故a=gsinθ
故θ越大,加速度越大,故两滑块沿斜面的运动均为匀加速度直线运动,且加速度大小关系a甲>a乙,故A正确;
BCD、物体离开斜面瞬间,支持力为零,故:
qvB=mgcosθ
解得:
故θ越大,离开斜面瞬间的瞬时速度越小,故v甲<v乙,故B错误;
根据速度时间公式,有:v=at,故t=,故θ越大,故t甲<t乙,时间越短,故C正确;
根据速度位移公式,有:v2=2ax,故,故θ越大,位移x越小,故x甲<x乙,故D错误;
故选:AC
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.
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