1、第2讲 磁场对运动电荷的作用知识巩固练1带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是()A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向【答案】B2(2021年山东名校联考)粒子和质子在同一点由静止出发,经过相同的加速电场后,进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动已知粒子和质子的质量之比mmH41,电荷量之比qqH21.则它们在磁场中做圆周运动的周期之比TTH为()A14 B41C21 D12【答案】C【解析】在加速电场中,由动能定理得qUmv2,在匀强磁场中,由牛顿第二定律可得qvBm,解得R,由质量之比和电
2、荷量之比可得,半径之比,再由圆周运动的周期公式可得T,可得,故C正确3如图所示,摆球带负电荷的单摆在一匀强磁场中摆动,匀强磁场的方向垂直纸面向里,摆球在AB间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F2,摆球加速度大小为a2,则()AF1F2,a1a2BF1F2,a1a2CF1F2,a1a2DF1F2,a1a2【答案】B4如图所示为显像管的原理示意图,当没有磁场时电子束将打在荧光屏正中的O点安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,如果要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到
3、b点,下列各图中的变化磁场能够使电子发生上述偏转的是()ABCD【答案】A5(2021届温州十校期中)一倾角为的粗糙绝缘斜面放置在一个足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,将一个带电的小物块放在斜面上由静止开始下滑如图所示,设斜面足够长,如物块始终没有离开斜面下列说法正确的是()A物块带正电B下滑过程中物块受到的洛伦兹力做负功C物块最终将静止在斜面上D下滑过程中物块的机械能守恒【答案】A6(2020年大同模拟)如图所示,一个带正电q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,若小带电体的质量为m,为了使它对水平绝缘面正好无压力,使用的办法正确的是()A使B的数值增大B使磁场以速
4、率v向上移动C使磁场以速率v向右移动D使磁场以速率v向左移动【答案】D【解析】为使小球对平面无压力,则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力,磁场不动而只增大B,静止电荷在磁场里不受洛伦兹力,A错误;磁场向上移动相当于电荷向下运动,受洛伦兹力向右,不可能平衡重力;磁场以v向右移动,等同于电荷以速率v向左运动,此时洛伦兹力向下,也不可能平衡重力,故B、C错误;磁场以v向左移动,等同于电荷以速率v向右运动,此时洛伦兹力向上当qvBmg时,带电体对绝缘水平面无压力,即v,D正确7(2021年墨江名校期末)(多选)如图所示,两个带电粒子M和N,以相同的速度经小孔S垂直进入同一匀强磁场,运行的半圆轨迹如图两种
5、虚线所示,下列表述正确的是()AM带负电,N带正电BM的质量大于N的质量CM的带电量小于N的带电量DM的运行时间不可能等于N的运行时间【答案】AD【解析】进入磁场时,M粒子所受的洛伦兹力方向向右,N的洛伦兹力方向向左,由左手定则判断出M带负电,N带正电,故A正确;粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,则有qvBm,轨迹半径为r,由图看出,M的轨迹半径较大,而两个粒子的速率相等,则知M粒子的比荷较小,但不能判断它们电量和质量的大小,故B、C错误;由t可知,M的运动时间长,D正确8(多选)设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,已知一粒子在电场力和洛伦兹力的作用下,从静止开
6、始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法正确的是()A粒子必带正电荷BA点和B点位于同一高度C粒子在C点时速度最大D粒子到达B点后,将沿原曲线返回A点【答案】ABC综合提升练9(2021年四川名校模拟)(多选)如图,正方形ABCD区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,甲、乙两带电粒子以相同的速度从A点沿与AB成30角的方向垂直射入磁场甲粒子从B点离开磁场,乙粒子垂直CD边射出磁场,不计粒子重力,下列说法正确的是()A甲粒子带正电,乙粒子带负电B甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的倍C甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍D两粒子在磁场中的运动时间相等【答案】AC【解
7、析】根据左手定则可知,甲粒子带正电,乙粒子带负电,A正确;设正方形的边长为a,则甲粒子的运动半径为r1a,乙粒子的运动半径为r2,甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的倍,B错误;根据qvBm,解得,则甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍,C正确;甲、乙两粒子在磁场中转过的角度均为60,根据tr,则两粒子在磁场中的运动时间不相等,D错误10(2021年东北名校月考)(多选)如图所示的空间存在水平向右的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B,质量为m、带电荷量为q的小环套在粗糙且足够长的竖直绝缘杆上,由静止开始()A小球的加速度不断减小,直至为零B小球的加速度先增大后减小,直至为零C小球的速度先增大后减小,直
8、至某一值D小球的动能不断增大,直至某一最大值【答案】BD【解析】小球下滑过程中,受到重力、摩擦力(有时有)、弹力(有时有)、向右的电场力、向左的洛伦兹力,开始阶段,洛伦兹力小于电场力时,小环向下做加速运动时,速度增大,洛伦兹力增大,小球所受的杆的弹力向左,大小为NqEqvB,N随着v的增大而减小,滑动摩擦力fN也减小,小球所受的合力F合mgf,f减小,F合增大,加速度a增大;当洛伦兹力等于电场力时,合力等于重力,加速度最大;小球继续向下做加速运动,洛伦兹力大于电场力,小球所受的杆的弹力向左,大小为NqvBqE,v增大,N增大,f增大,F合减小,a减小,mgf时,a0,故加速度先增大后减小,直到
9、为零;小球的速度先增大,后不变;杆对小球的弹力先减小后反向增大,最后不变;洛伦兹力先增大后不变故B、D正确11质量为m,带电量为q的微粒,以速度v与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间,如图所示,微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动,求:(1)电场强度的大小,该带电粒子带何种电荷;(2)磁感应强度的大小解:(1)微粒做匀速直线运动,所受合力必为零,微粒受重力mg,电场力qE,洛伦兹力qvB,由此可知,微粒带正电,受力如图所示,qEmg,则电场强度E,微粒带正电(2)由于合力为零,则qvBmg,所以B.12如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,其质量为m,带电荷量为
10、q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在正交的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁感应强度是B,小球与棒的动摩擦因数为,求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度解:小球受力分析如图所示,根据牛顿第二定律,得mgFNma,FNqEqvB0,所以a,故v0时,a最大,amaxg.同样可知,a随v的增大而减小,当a减小到零时v达到最大,故mg(qvmaxBqE),得vmax.13(2021年安庆联考)用一根长L0.8 m的绝缘轻绳,吊一质量m1.0 g的带电小球,放在磁感应强度为B2.5 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,把小球拉到悬点的右侧,轻绳刚好水平拉直,将小球由静止释放,小球便在垂直于磁场的竖直平面内摆动当小球第一次摆到最低点时,悬线的拉力恰好为0.5mg(取g10 m/s2)问:(1)小球带何种电荷?带电量为多少?(2)当小球第二次经过最低点时,悬线对小球的拉力多大?解:(1)根据左手定则可判断小球带负电设小球第一次到达最低点时速度为v,则由动能定理,可得mgLmv20,在最低点根据牛顿第二定律,得qvB0.5mgmgm,解得q2.5103 C(2)由于洛伦兹力始终不做功,根据机械能守恒定律,可知小球第二次到达最低点时速度大小仍为v,此时悬线对小球的拉力为F,由牛顿第二定律,得FqvBmgm,解得F5.5102 N.