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1、简答题 如图15-4-6所示,场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场相互正交,一个质子以速度v0以跟E、B都垂直的方向从A点射入.质子质量为m,电荷量为e,当质子运动到c点时,偏离入射方向的距离为d.则质子在c点的速率为多大?
图15-4-6
参考答案:
本题解析:质子的运动过程:因为洛伦兹力不做功,不会改变速度的大小,而电场力始终做正功,会使质子速度增大,洛伦兹力和电场力的合力的大小、方向都在不断变化,质子必然做变加速曲线运动.
应用什么规律来解答呢?牛顿第二定律和运动学公式,都要求是匀变速,从上面的分析知道质子运动过程不满足动量定理,F合t=mv t-mv 0要求F是恒力,或者可用平均力替代,此题F合大小方向时刻在变,F合无法求得,而且公式中的时间t也无法求出,公式也是对直线运动才可用代数法去直接运算,所以也不行;动能定理ΔE k=W,即mvt2-mv02=W1+W 2,不需做直线运动,不涉及时间,洛伦兹力的功为零,电场力的功计算时不计路径,W电=eEd,所以可用.因而有:
eEd=mvt2-mv02,解得
电势能减少量:ΔE=eUAC=eEd
动能增量:ΔEk=mvt2-mv02
由能量守恒定律知:ΔE减=Ek?
则ΔE=ΔEk,eEd=mvt2-mv02
所以.
本题难度:简单
2、简答题 如图11-34所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外,磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L,求该粒子的电荷量和质量之比
图11-34
参考答案:得
本题解析:本题主要考查带电粒子在磁场中的运动轨迹与半径的计算.
带正电粒子射入磁场后,由于受到洛伦兹力的作用,粒子将沿图11-35示的轨迹运动,从A点射出磁场,O、A间的距离为L,射出时速度的大小仍为v0,射出方向与x轴的夹角仍为θ.由洛伦兹力公式和牛顿定律可得式中R为圆轨道的半径,解得
图11-35
圆轨道的圆心位于OA的中垂线上,由几何关系可得
联立两式,解得
解决该类型问题关键是要熟悉圆的一些对称规律,其中包括圆与直线相交、圆与圆相交等.
本题难度:简单
3、选择题 在阴极射线管上方平行放置一根通有强电流的长直导线,其电流方向从右向左,如图所示,阴极射线(即从负极向正极高速运动的电子流)将
A.向纸内偏转
B.向纸外偏转
C.向上偏转
D.向下偏转
参考答案:C
本题解析:由安培定则可判断出通电直导线周围所产生的磁场,如图所示,阴极射线管正好处于垂直纸面向外的磁场中,由左手定则可判断出电子流受到向上的洛伦兹力作用,所以电子流要向上偏转.
故选C.
点评:此题要求要会熟练的使用安培定则和左手定则分析解决问题,要明确电流、磁场、磁场力的关系,能正确的运用左手定则和右手定则分析问题是解决该题的关键.
本题难度:一般
4、选择题 霍尔元件是一种基于霍尔将就的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,得到广泛应用。如图为某霍尔元件的工作原理示意图,该元件中电流I由正电荷定向运动形成。下列说法中正确的是
A.M点电势比N点电势高
B.用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C.用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D.若保持电流I恒定,则霍尔电压UH与B成正比例
参考答案:BCD
本题解析:电流I的形成是由于正电荷的定向移动,由此可知正电荷定向移动垂直向里,所受洛伦兹力向右,A错;当电荷所受洛伦兹力等于电场力时不再偏转,电压恒定如果已知电荷定向移动速度可求出磁感强度,B对;同样,强磁场对应大电压,C对;电流恒定,电荷定向移动速度恒定,D对;
本题难度:简单
5、选择题 右图是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子(?)
A.带正电,由下往上运动
B.带正电,由上往下运动
C.带负电,由上往下运动
D.带负电,由下往上运动
参考答案:A
本题解析:粒子穿过金属板后,速度变小,由半径公式可知,半径变小,粒子运动方向为由下向上;又由于洛仑兹力的方向指向圆心,由左手定则,粒子带正电.所以A正确.
故选A.
点评:根据粒子的速度的变化,和半径的公式可以分析的出粒子的运动的方向和粒子的带电的性质.
本题难度:简单