| 洛伦兹力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

洛伦兹力

如图所示,空间存在范围足够大、垂直$xOy$平面向里的匀强磁场(图中未画出),一质量为$m$、带电荷量为$-$$q$的带电粒子从坐标原点$O$沿$y$轴正方向以速度$v_{0}$射出,带电粒子恰好经过点$A\left( h,\sqrt{3}h \right)$,不计粒子受到的重力及空气阻力。则匀强磁场的磁感应强度大小与运动时间分别为$(\quad\ \ \ \ )$

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$\\dfrac{m{{v}_{0}}}{2qh}$$\\dfrac{2\\pi{h}}{3v_{0}}$

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$\\dfrac{2m{{v}_{0}}}{qh}$$\\dfrac{2\\pi{h}}{3v_{0}}$

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$\\dfrac{2m{{v}_{0}}}{qh}$$\\dfrac{\\pi{h}}{3v_{0}}$

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[["A"]]

根据洛伦兹力提供向心力有$q{{v}_{0}}B=\dfrac{mv_{0}^{2}}{R}$

结合几何关系$3{{h}^{2}}+{{\left( R-h \right)}^{2}}={{R}^{2}}$,解得$B=\dfrac{m{{v}_{0}}}{2qh}$

由几何关系可知,带电粒子转过的圆心角为$\dfrac{\pi }{3}$,则运动时间$t=\dfrac{\pi m}{3qB}$,代入数据得:$t=$$\dfrac{2\pi{h}}{3v_{0}}$

故选$\rm A$

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地磁场能抵御宇宙射线的侵入,赤道剖面处地磁场可简化为包围地球且厚度为地球半径的的匀强磁场,方向垂直该剖面。图中给出的速度在图示平面内,从点沿平行与垂直地面两个不同方向入射的、、三种比荷相同的带电粒子(不计重力)在地磁场中的三条运动轨迹,其中、粒子入射速度大小分别为、,方向与地面平行,粒子入射速度方向与地面垂直,且它们都恰不能到达地面。则下列相关说法中正确的是 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置长度为的金属棒从距地面高为处,以水平初速度抛出。设运动的整个过程中棒的取向不变,且不计空气阻力。已知重力加速度为,则落地时金属棒、两端产生的感应电动势和电势高低,判断正确的是 如图所示,一质量为M的足够长“匚”型金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。质量为m、电阻不计的导体棒PQ平行bc放置在导轨上,PQ左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨单位长度的电阻为R,bc长为L,初始时bc与PQ间距离也为L。分界线ef与bc平行,其左侧有竖直向上的匀强磁场,右侧有水平向左的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨bc段中点,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,PQ与导轨间动摩擦因数为μ,且始终接触良好,则 如图所示,一质量为M的足够长“匚”型金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。质量为m、电阻不计的导体棒PQ平行bc放置在导轨上,PQ左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨单位长度的电阻为R,bc长为L,初始时bc与PQ间距离也为L。分界线ef与bc平行,其左侧有竖直向上的匀强磁场,右侧有水平向左的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨bc段中点,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a,PQ与导轨间动摩擦因数为μ,且始终接触良好,则 如图所示,正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场,一不计重力的带电粒子垂直磁场边界从点射入,从点射出。下列说法正确的是 如图所示为某电磁仪器的原理图,在虚线上方有一半径为的圆形匀强磁场区域,其圆心位于点正上方且间的距离为,圆内磁场方向垂直纸面向外。一质量为、带电荷量为的粒子从点沿垂直于向上的方向以初速度射出,粒子通过圆形磁场区域后速度方向与平行,不计粒子重力。
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