1、选择题 关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛仑兹力三者之间的方向关系如图所示,其中正确的是(?)
参考答案:A
本题解析:考点:
分析:左手定则的内容:伸开左手,使四指与大拇指垂直,且在同一个平面内,让磁感线穿过掌心,四指方向与正电荷的运动方向相同,大拇指所指的方向为洛伦兹力的方向.
解答:解:根据左手定则得,A选项洛伦兹力方向竖直向下,B选项洛伦兹力方向竖直向下,C选项不受洛伦兹力,D选项洛伦兹力方向垂直纸面向外.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
点评:解决本题的关键掌握左手定则判定电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛仑兹力三者之间的方向关系.
本题难度:简单
2、计算题 一块N型半导体薄片(称霍尔元件),其横载面为矩形,体积为b×c×d,如图所示。已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e,将此元件放在匀强磁场中,磁场方向沿z轴方向,并通有沿x轴方向的电流I。

(1)此元件的CC/两个侧面中,哪个面电势高?
(2)试证明在磁感应强度一定时,此元件的CC/ 两个侧面的电势差与其中的电流成正比;
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其测量方法为:将导体放在匀强磁场之中,用毫安表测量通以电流I,用毫伏表测量C、C/间的电压U, 就可测得B。若已知其霍尔系数
,并测得U =0.6mV,I=3mA。试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。
参考答案:⑴
电势较高,(2)由I=nebdv和
得
,所以侧面的电势差与其中的电流成正比,(3)0.02T
本题解析:⑴电子在洛伦兹力作用下向侧面C移动,故
电势较高 ?
(2)假设定向移动速度为v,
由
,q="nebdvt" 可得 I=nebdv?
稳定时有:
?
可得
·?
由于B、n、e、d均为定值 ,所以侧面的电势差与其中的电流成正比?
(3)由上可知
?
代入数据可得:B=0.02T?
点评:本题中左手定则判定电子的偏转方向,找到电势高的面,随着电荷的积累,两面间电压增大,最终稳定后电子在洛伦兹力和电场力的作用下处于平衡,根据平衡,结合电流的微观表达式,可得出两个侧面的电势差与其中的电流的关系.
本题难度:一般
3、计算题 (18分)如图所示,竖直平面内边长为a的正方形ABCD是磁场的分界线,在正方形的四周及正方形区域内存在方向相反、磁感应强度的大小均为B的与竖直平面垂直的匀强磁场,M、N分别是边AD、BC的中点。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M点沿MN方向射出,带电粒子的重力不计。

(1)若在正方形区域内加一与磁场方向垂直的匀强电场,恰能使以初速度v0射出的带电粒子沿MN直线运动到N点,求所加电场的电场强度的大小和方向。
(2)为使带电粒子从M点射出后,在正方形区域内运动到达B点,则初速度v0应满足什么条件?
(3)试求带电粒子从M点到达N点所用时间的最小值,并求出此条件下粒子第一次回到M点的时间。
参考答案:(1)E=Bv0方向竖直向下 ?(2)v0=5aqB/4m?(3)t’=2T=4
m/qB
本题解析:(1)由题意,电场力与洛伦兹力平衡,有:qE=qv0B
解得E=Bv0
因带电粒子带正电,知电场强度的方向竖直向下
(2)此时,带电粒子的运动轨迹如图甲所示,
根据几何关系得R2=a2+(R-a/2)2
解得R=5a/4
由牛顿第二定律得qv0B=mv02/R
解得v0=5aqB/4m
(3)由题意可画出带电粒子的运动轨迹如图乙所示,可得带电粒子在两磁场中的轨道半径均为r=a/2
带电粒子在正方形区域内的运动时间t1=T/4
在正方形区域外的运动时间t2=3T/4
由qvB=4 m
2r/T2,可得T=2
m/qB
故带电粒子从M点到达N点所用时间的最小值t=t1+t2=2
m/qB ,
画出带电粒子从N点继续运动的轨迹如图丙所示,知带电粒子可以回到M点,由对称性,回到M点的时间为t’=2T=4
m/qB

本题难度:一般
4、选择题 如图所示,在两个不同的匀强磁场中,磁感应强度关系为B1=2B2,当不计重力的带电粒子从B1垂直磁场运动到B2,则粒子的(?)

B1?B2
A.速率将加倍
B.轨道半径将加倍
C.周期将加倍
D.做圆周运动的角速度将加倍
参考答案:BC
本题解析:因洛伦兹力不做功,得粒子运动的速率不变,A错;由
得到
知轨道半径将加倍,B对;由
知周期将加倍,C对;由
知做圆周运动的角速度将减小为原来的一半,D错。
点评:学生明确洛伦兹力永不做功,能熟练运用半径公式,周期公式,角速度与周期的关系式解相关问题。
本题难度:简单
5、选择题 一束几种不同的正离子, 垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里, 离子束保持原运动方向未发生偏转. 接着进入另一匀强磁场, 发现这些离子分成几束如图. 对这些离子, 可得出结论:

A.它们的动能一定各不相同
B.它们的电量一定各不相同
C.它们的质量一定各不相同
D.它们的比荷一定各不相同
参考答案:D
本题解析:粒子在磁场和电场正交区域里,同时受到洛伦兹力和电场力作用,粒子没有发生偏转,说明粒子所受电场力和洛伦兹力平衡,满足qvB=qE,即不发生偏转的粒子具有共同的速度大小
,粒子进入磁场后受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,满足
,圆周运动的半径
,由此进行分析得出结论.
解:经过速度选择器后的粒子速度相同,粒子所受电场力和洛伦兹力平衡,满足qvB=qE,即不发生偏转的粒子具有共同的速度大小
;进入磁场区分开,轨道半径不等,根据公式
,只能说明比荷不同,故A错误,B错误,C错误,D正确;
故选:D
本题难度:一般