1、简答题 如图12所示,在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径R=1m,处于垂直于轨道平面向里的匀强磁场中,一质量为,带电量为的小球,可在内壁滑动。现在最低点处给小球一个水平初速度v0,使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动,图13甲是小球在竖直平面内的速率v随时间变化的情况,图13乙是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况,已知小球能
有两次到达圆形轨道的最高点。结合图象和数据(g="10" m/s2),求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)小球从开始运动至图甲中速度为2m/s的过程中,摩擦力对小球做的功。
参考答案:
(1)B=0.1T(2)
本题解析:
(1)由甲图可知,小球第二次过最高点时,速度大小为2m/s,由乙图可知此时轨道与球间的弹力为0,所以有:,代入数据可得:B=0.1T
(2)从乙图可知小球第一次过最低点时,轨道与球间的弹力为:F=8.0×10-2N,由牛顿第二定律可得:,解得:v0=7m/s,由于在上过程中洛仑兹力不做功,根据动能定理可得:,代入数据可得:
本题难度:简单
2、选择题 在赤道上从东向西水平发射的一束电子流,受地磁场作用,电子流将偏向(?)
A.北方
B.南方
C.上方
D.下方
参考答案:C
本题解析:磁场对运动电荷存在力的作用。力的方向可以根据左手定则来判断。在赤道,地磁场水平向北,电子流的运动方向由东向西,则四指的方向应该与电子的运动方向相反,即由西向东。大拇指方向指向上方,就是电子受到的力的方向。
本题难度:简单
3、计算题 (12分)如图所示, C、D为两平行金属板,C板带正电,D板带负电,C、D间加有电压U=2.0×102V。虚线E为匀强磁场中的分界线,B1=B2=1.0×10-2 T,方向相反 。虚线F为过点O3的一条虚线,C、D、E、F相互平行,依次相距d="10m" 。现在金属板中点O1由静止释放一质量m=1.0×10-12kg、电荷量q=1.0×10-8C的粒子,粒子被电场加速后穿过小孔O2 ,再经过磁场B1、B2偏转后,通过点O3。不计粒子重力(计算结果保留两位有效数字)
(1)求粒子从O1到O3点的运动时间;
(2)若自粒子穿过O2开始,右方与虚线F相距 40m处有一与之平行的挡板G正向左以速度匀速移动,当与粒子相遇时粒子运动方向恰好与挡板平行,求的大小.
参考答案:(1)0.01s?(2)
本题解析:(1)从C板到D板匀加速过程根据动能定理?
进入磁场后做匀速圆周运动
由以上二式解得
由几何关系,?
运动轨迹如上图
DE和EF之间的运动轨迹均为,因此到的运动时间
到的是匀加速直线运动,平均速度时间
到的运动时间
(2)粒子运动方向恰好与挡板平行时粒子运动时间
板G的移动时间为
移动的距离为:?
移动的速度为:
本题难度:一般
4、实验题 如图所示,一束β粒子自下而上进入垂直纸面的匀强磁场后发生偏转,则磁场方向_____________,进入磁场后,β粒子的动能______________(填“增加”“减少”或“不变”).
参考答案:向里不变
本题解析:根据左手定则,可判得磁场方向垂直纸面向里,因β粒子受到的洛伦兹力和速度方向垂直,不对β粒子做功,β粒子的动能不变.
本题难度:简单
5、选择题 如图15-2-20所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2.则此时b受到的磁场力大小变为(?)
图15-2-20
A.F2
B.F1-F2
C.F1+F2
D.2F1-F2
参考答案:A
本题解析:平行放置载有大小相同、方向相反的电流,相互作用力为斥力,大小相等、方向相反.当加外磁场后,由于两直导线所载电流的大小相等、方向相反,因此外磁场施加在导线上的安培力也是大小相等方向相反,因此,两直导线所受合力也为大小相等、方向相反.
本题难度:简单