- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
在场强为B的水平匀强磁场中,一质量为m、带正电q的小球在O静止释放,小球的运动曲线如图所示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到z轴距离的2倍,重力加速度为g.求:
(1)小球运动到任意位置P(x,y)的速率
(2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym.
(3)当在上述磁场中加一竖直向上场强为E()的匀强电场时,小球从O静止释放后获得的最大速率
.
正确答案
(1)
(2)
(3)
⑴洛伦兹力不做功,由动能定理得 ①
解得 ②
⑵设在最大距离处的速率为
,根据圆周运动有
③
且由②知 ④
由③④及得
⑤
⑶小球运动如图所示,由动能定理得 ⑥
由圆周运动得 ⑦
且由⑥⑦及解得
有一段中空的绝缘管被弯成半径为R的1/4圆弧形,现把它放置在竖直平面内,且处在磁感强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直竖直平面指向里面,如图所示.在与圆心O处于同高度的管口a处自由投放一质量为m、电量为+q的小球,因有摩擦,当小球滑到管口b时损失机械能1/4·mgR,求小球在b处时对管道的压力.
正确答案
如图所示,竖直平面内的直角坐标系中,x轴上方有一个圆形有界匀强磁场(图中未画出),x轴下方分布有斜向左上与y轴方向夹角θ=45°的匀强电场;在x轴上放置有一挡板,长0.16m,板的中心与O点重合。今有一带正电粒子从y轴上某点P以初速度v0=40m/s与y轴负向成45°角射入第一象限,经过圆形有界磁场时恰好偏转90°,并从A点进入下方电场,如图所示。已知A点坐标(0.4m,0),匀强磁场垂直纸面向外,磁感应强度大小B=T,粒子的荷质比
C/kg,不计粒子的重力。问:
(1)带电粒子在圆形磁场中运动时,轨迹半径多大?
(2)圆形磁场区域的最小面积为多少?
(3)为使粒子出电场时不打在挡板上,电场强度应满足什么要求?
正确答案
(1)0.2m(2)0.02π(3)E>10N/C或E<6.67N/C
试题分析:(1)设带电粒子在磁场中偏转,轨迹半径为r,由得
,代入解得
;
(2)由几何关系得,圆形磁场的最小半径R应满足,则圆形磁场区域的最小面积
;
(3)粒子进电场后做类平抛运动,出电场时位移为L,有,
,
,代入解得
若出电场时不打在档板上,则L<0.32m或L>0.48m,代入解得E>10N/C或E<6.67N/C。
如图所示是电子射线管的示意图.接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向上(z轴正方向)偏转,在下列措施中可采用的是______(填选项代号).
A.加一沿y轴正方向的磁场
B.加一沿y轴负方向的磁场
C.加一沿z轴正方向的磁场
D.加一沿z轴负方向的磁场.
正确答案
A、若加一沿y轴正方向的磁场,根据左手定则,洛伦兹力方向沿z轴负方向,亮线向下偏转,故A错误.
B、若加一沿y轴负方向的磁场,根据左手定则,洛伦兹力方向沿z轴正方向,亮线向上偏转,故B正确.
C、若加一沿z轴正方向的磁场,电子不受磁场力作用,亮线不偏转,故C错误.
D、若加一沿z轴负方向的磁场,电子不受磁场力作用,亮线不偏转,故D错误.
故选B.
如图所示,质量为m的带电量为+q的小球,在倾角为?的足够长的,动摩擦因数为μ的斜面上自由下滑,整个装置是处在磁感强度为B的匀强磁场中,求小球在斜面上的最大加速度.
正确答案
根据受力可知
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