- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
如图所示是洛伦兹力演示仪,甲图为没有磁场时电子束的径迹,乙图为施加垂直于纸面的磁场后,电子束运动的径迹,则在乙图中所加磁场的方向是 .(填“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”)
正确答案
垂直纸面向外
试题分析:粒子带负电,粒子向上偏转,故根据左手定则可得,故所加磁场为垂直纸面向外
点评:本题需要注意粒子带负电,四指指向粒子反向方向
画出下图中带电粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力的方向。
正确答案
(12分)如下图所示,直角坐标系xOy中第一象限内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场.在t=0时刻,同时从x轴各处以沿y轴正向的相同速度将质量均为m,电荷量均为q的带正电粒子射入磁场,已知在t=t0时刻从y轴射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴.不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用.
(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若从x轴两个不同位置射入磁场的粒子,先后从y轴上的同一点P(P点图中未标出)射出磁场,求这两个粒子在磁场中运动的时间t1与t2之间应满足的关系.
正确答案
(1)B=(2)
试题分析:(1) 粒子在t0时间内,速度方向改变了90°,故周期T=4t0 (3分)
由T=得B=
3分)
(2)在同一点射出磁场的两粒子轨迹如图,轨迹所对应的圆心角分别为和
,
由几何关系有=180°-
(3分)
故t1+ t2==
(3分)
在第三次工业革命的今天,新材料的发现和运用尤为重要。我国某科研机构发现一种新型的半导体材料,目前已经知道这种半导体材料的载流子(参与导电的“带电粒子”)的电荷量的值是e(电子电量的绝对值),但不知道它的电性和载流子的数密度n(单位体积中载流子的数量)。为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电,以及载流子的数密度,科学家把这种材料先加工成一块偏平的六面体样品,这块样品的长、宽和厚度分别为a、b、d(如图中所示)。现将这块样品接入电路中,且把靠外的偏平面标记为M,靠里的偏平面标记为N,然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为B的匀强磁场。接通电键S,调节可变电阻R.使电路中产生合适的电流。然后用电压表判定M、N两个面的电势高低并测定M、N间的电压(也叫霍耳电压),从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度。
(1)当M的电势比N的电势低时,材料中的载流子带 电(填“正”或“负”);
(2)为了测定载流子的数密度n,除题目中已给出的数据外,还需要测定的物理量有(写出物理量的含义并设定相应的符号) ;
(3)根据题设条件和你测定的物理量,写出载流子的数密度的表达式n= 。
正确答案
(1)负(3分);(2)电路中的电流强度(电流表的读数)I,M、N间的电压(电流表的读数或霍耳电压)U(各2分); (3)(3分)。
试题分析:(1)根据左手定则,载流子如果是正电荷,M板将带正电,是高电势,因此材料中的载流子带负电。
(2)根据(3)中的最简式,可知还需要测量I和U。
(3)电流的微观解释是I=neSv,横截面积S=bd,电压达到稳定以后有qvB=qE,场强与电势差的关系是U=dE,联立以上各式得。
洛仑兹力在现代科技中有着广泛的应用,______、______等现代高科技仪器设备中,都要用到洛仑兹力来控制电荷的运动.
正确答案
现代高科技仪器设备中,如质谱仪、回旋加速器等都要用到洛仑兹力来控制电荷的运动.
故答案为:质谱仪;回旋加速器.
扫码查看完整答案与解析