- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
如图所示,单摆摆长为L,摆球带正电q,放在匀强磁场中,摆球的摆动平面与磁场垂直,最大摆角为,为使此摆能正常摆动,磁感强度B的值应有何限制?
正确答案
如图,虚线的左下方存在匀强磁场大小B。A、B是完全相同的两个质量均为m的小金属球(可看做质点)。A带正电q,B不带电且用长为L的细绳竖直悬挂在O点。整个空间存在竖直向上的匀强电场,场强大小为,A球在M点沿竖直向下射入磁场B,到达N点时速度水平,在N点与B球碰后交换速度,碰后B球刚好能以L为半径,在竖直平面内运动到圆周最高点,A球则水平匀速从Q点射出。(重力加速度为g)不计一切摩擦。已知AB与水平面夹角为45°,BC与水平面夹角为θ=30°。
求:(1)B球被碰后的速度大小。
(2)A球射入点M到N的距离。
(3)A球从Q点水平射出时距N点的距离。(笔者感觉原试卷缺少条件,故做了改编,仅供参考)
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)A球、B球两球碰后带电量各为,B球从N点到圆周运动的最高点过程中,由动能定理有
在圆周运动的最高点由牛顿第二定律有
联立解得
(2)A球从M到N做圆周运动,由牛顿第二定律有
又
由几何关系有
(3)碰撞后,A球电荷量减半,将向下运动进入磁场,它将在重力、电场力和洛伦兹力的共同作用下,先向右偏振,根据提述,它最终水平向右匀速运动,从Q点射出磁场。
设A球从Q点水平射出时的速度为v,此时距N点的距离为x,则
由动能定理有
联立解得:。
如图所示.离子源从小孔发射出带电量为e的正离子(初速可忽略),在加速电压U的作用下,沿MO方向进入匀强磁场中,磁场限制在以O为圆心,半径为r的区域内,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,离子从N点射出,已知(不计重力),则正离子质量为多少?正离子通过磁场所需的时间为多少?
正确答案
:(1)粒子在匀强电场中被加速,由动能定理可得:qU=mv2
由洛伦兹力提供向心力,则有:qvB= 根据几何知识,由图可见:R=R0cot30°
解得m=
(2)由图所示,离子飞出磁场,偏转60°角,故在磁场中飞行时间为,故有:t=
如图所示,一正离子在垂直于匀强磁场的固定光滑轨道内做匀速圆周运动,当磁场均匀增大时,离子动能将______;周期将______.
正确答案
当磁场均匀增加时,根据楞次定律,在光滑轨道处产生逆时针方向的感应电场,正离子在电场力作用下做加速运动,动能增加,速度增加,T=,周期减小.
故答案为:增加;变小
如图所示,一电子(电荷量数值为e,质量为m)以速度垂直射入宽度为d的匀强磁场中,磁场上、下方向范围无限大,穿出磁场时的速度方向与电子原来入射时的速度方向间的夹角是30°,则匀强磁场的磁感应强度为多大?穿过磁场的时间是多长?
正确答案
,
试题分析:
由图可知,电子在磁场中做圆周运动的轨道半径 R=2d (1)
由 (2)
联立(1) (2)两式可得:
电子在磁场中圆周运动周期为 (3)
由(1) (3)可得:穿过磁场的时间
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