35运动电荷在磁场中受到的力习题课解读.docx

1、35运动电荷在磁场中受到的力习题课解读班级: 姓名: 体胖还须勤锻炼,人丑就要多读书 13.5 运动电荷在磁场中受到的力 习题课1. 如下图所示的磁感应强度 B 、 电荷的运动速度 v 和磁场对电荷的作用力 F 的相互关系图 中,画得正确的是 (其中 B 、 F 、 v 两两垂直 ( 2.一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流,把一个带电粒子沿如图 8所示的方向沿管轴线射入管中,则粒子将在管中 ( 图 8A .做匀速圆周运动 B .沿轴线来回振动 C .做匀加速直线运动 D .做匀速直线运动3. 关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动,下列说法正确的是 ( A .带电粒子沿电场

2、线方向射入,静电力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加 B .带电粒子垂直于电场线方向射入,静电力对带电粒子不做功,粒子动能不变 C .带电粒子沿磁感线方向射入,洛伦兹力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加 D .不管带电粒子怎样射入磁场,洛伦兹力对带电粒子都不做功,粒子动能不变 图 94. 如图 9所示, 一带负电荷的滑块从粗糙的绝缘斜面的顶端, 由静止状态开始滑至底端时 速度为 v. 若加一个垂直纸面向外的匀强磁场,则它滑至底端时的速率与 v 相比 ( A .不变 B .变大 C .变小 D .不能确定变式训练:. 如右图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为 B 的

3、匀强磁场中.质量为 m 、带电荷量为+Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑 的过程中,下列判断正确的是 ( A .滑块受到的摩擦力不变B .滑块到达地面时的动能与 B 的大小无关 C .滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D . B 很大时,滑块可能静止于斜面上5. 从东向西运动的电子,由于受到地球磁场的作用,将会偏向 ( A .南方 B .北方 C .上方 D .下方6.如图 10所示,匀强电场竖直向上,匀强磁场水平向外,有一正离子 (不计重力 恰能沿 直线从左向右水平飞越此区域,这种装置称为速度选择器,则 ( 图 10A .若电子从右向左水平飞入,电子也沿直线运动 B .若电子从右

4、向左水平飞入,电子将向上偏转 C .若电子从右向左水平飞入,电子将向下偏转 D .若电子从右向左水平飞入,电子将向外偏转7、带电油滴以水平速度 v 0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如右图所示,若油滴质量 为 m ,磁感应强度为 B ,则下述说法正确的是 ( A .油滴必带正电荷,电荷量为 2mg /v 0B B .油滴必带负电荷,比荷 q /m =g /v 0BC .油滴必带正电荷,电荷量为 mg /v 0BD .油滴带什么电荷都可以,只要满足 q =mg /v 0B8、如图 11所示,一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上,整个装置处在图 示匀强磁场中,现给滑环一个水平向右的初速度

5、,则环在杆上的运动情况可能是 ( 图 11 A .始终做匀速运动B .先减速运动,最后静止于杆上C .先加速运动后匀速运动D .先减速后匀速运动9、如图 12所示 , 磁流体发电机的极板相距 d =0.2 m , 极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场 , B =1.0 T .外电路中负载电阻 R 用导线与极板相连 , R =4 . 电离气体以速率 v =1 100 m /s 沿极 板射入 , 极板间电离气体等效内阻 r =1 , 试求此发电机的输出功率为多大? 图 1210.如右图所示为一速度选择器,也称为滤速器的原理图. K 为电子枪,由枪中沿 KA 方 向射出的电子,速度大小不一.当电子通过方

6、向互相垂直的均匀电场和磁场后,只有一定速率 的电子能沿直线前进, 并通过小孔 S . 设产生匀强电场的平行板间的电压为 300 V, 间距为 5 cm, 垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为 0.06 T,问:(1磁场的方向应该垂直纸面向里还是垂直纸面向外?(2速度为多大的电子才能通过小孔 S?11.在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,有一倾角为 、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,如下图所示,若迅速把电场方向反转为竖 直向下,小球能在斜面上连续滑行多远?所用时间是

7、多少? 12.如下图所示,质量为 m =1 kg,电荷量为 q =510-2 C的带正电的小滑块,从半径为 R =0.4 m 的光滑绝缘14圆孤轨道上由静止自 A 端滑下.整个装置处在方向互相垂直的匀强电场 与匀强磁场中.已知 E =100 V/m,水平向右; B =1 T,方向垂直纸面向里.求: (1滑块到达 C 点时的速度;(2在 C 点时滑块对轨道的压力. (g =10 m/s2 班级:姓名:体胖还须勤锻炼,人丑就要多读书 2参考答案课后巩固提升1. C 由于 B 、 F 、 v 两两垂直,根据左手定则得:A 、 B 、 D 选项中受洛伦兹力都与图示 F 的方向相反,故 A 、 B 、

8、D 错误, C 正确. 2. D 通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行,带电粒子沿着磁感线运动时 不受洛伦兹力,所以应做匀速直线运动. 3. D 带电粒子沿电场线方向射入,若为正电荷,静电力对带电粒子做正功,粒子动能增 加,若为负电荷,静电力对带电粒子做负功,粒子动能减小, A 错误;带电粒子垂直电场 线方向射入,粒子做类平抛运动,静电力一定做正功,粒子动能增加, B 错误;由于洛伦 兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直,故洛伦兹力永远不做功, C 项错误, D 项正确. 4. C 以下滑的滑块为研究对象, 受力分析如图所示. 下滑过程中, F =qvB 增大, F N 增大, 故 F

9、 f =FN 增大.由动能定理得滑至底端时速率变小,故 C 正确. 变式训练:解析:据左手定则可知,滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力, C 对.随着滑 块速度的变化,洛伦兹力大小变化,它对斜面的压力大小发生变化,故滑块受到的摩擦力大小 变化, A 错. B 越大,滑块受到的洛伦兹力越大,受到的摩擦力也越大,摩擦力做功越多,据 动能定理,滑块到达地面时的动能就越小, B 错.由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑,故 B 再大,滑块也不可能静止在斜面上.5. C 由左手定则判断,电子将会偏向上方. 6. C 正离子在复合场中受向上的电场力和向下的洛伦兹力,二力平衡,正离子做匀速直 线运动. 若电子从右

10、向左水平飞入, 电场力和洛伦兹力均向下, 会向下偏转, 选项 C 正确. 7、 答案:C8. ABD 对带负电的滑环受力分析知,滑环受重力、弹力、洛伦兹力、摩擦力四个力的作 用,当初速度较小时,洛伦兹力也小,方向向上,小于重力的情况下,弹力是向上的,摩 擦力与运动方向相反,做减速运动,直到停止;若开始时的初速度恰好让洛伦兹力等于重 力,则无摩擦力,滑环受力平衡,做匀速运动;若开始时的初速度很大,洛伦兹力也大, 大于重力,弹力方向向下,有摩擦力,还是做减速运动,速度减小,洛伦兹力减小,弹力 减小,摩擦力也减小,做加速度减小的减速运动,直到加速度等于零,做匀速运动. 9. 7 744 W解析 当发

11、电机正常工作时,粒子所受洛伦兹力等于电场力,有 qE =qvB结合 E =Ud 可得 U =BdvU 即电源电动势,由闭合电路欧姆定律可得电源输出功率为 P =UR +r2R ,代入数据得 P =7 744 W10、 解析:(1由题图可知,平行板产生的电场强度 E 方向向下.带负电的电子受到的电 场力 F E =eE ,方向向上.若没有磁场,电子束将向上偏转,为了使电子能够穿过小孔 S ,所加 的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的,根据左手定则分析得出, B 的方向垂直于纸面向 里.(2能够通过小孔的电子,其速率满足下式:e v B =eE ,解得:v =EB 又因为 E =Ud ,所以 v

12、 =UBd =3000.060.05m/s=1105 m/s.即只有速率为 1105 m/s的电子可以通过小孔 S .答案:(1磁场方向垂直纸面向里 (21105 m/s11、 解析:电场反转前:mg =qE 电场反转后, 小球先沿斜面向下做匀加速直线运动, 到对斜面压力减为零时开始离开斜面, 此时有q v B =(mg +qE cos 小球在斜面上滑行距离为:x12v t =122a =2g sin 联立得 x =m 2g cos 2q B sin 所用时间为 t =m cot qB .答案:m 2g cos 2q B sin m cot qB12、 解析:以滑块为研究对象,自轨道上 A 点

13、滑到 C 点的过程中,受重力 mg ,方向竖 直向下;电场力 qE ,水平向右;洛伦兹力 F 洛 =q v B ,方向始终垂直于速度方向.(1滑块滑动过程中洛伦兹力不做功,由动能定理得 mgR -qER =12v C2得 v C =2(mg -qE Rm 2 m/s.班级:姓名:体胖还须勤锻炼,人丑就要多读书 3班级: 姓名: 体胖还须勤锻炼,人丑就要多读书 4 (2在 C 点,受到四个力作用,如右图所示,由牛顿第二定律与圆周运动知识得 F N -mg -q v C B =v C 2R得:F N =mg +q v C B +m v C 2R =20.1 N答案: (12 m/s (220.1 N