高中 | 洛伦兹力 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 洛伦兹力题目答案及解析如下,仅供参考!

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,已知匀强电场方向向下,边界为矩形$ABGH$,匀强磁场方向垂直纸面向里,边界为矩形$BCDG$$GD$长为$L$,磁感应强度为$B$。电量为$q$,质量为$m$的粒子,从$AH$中点以垂直电场的速度$v_{0}$(未知量)进入电场,然后从边界$BG$进入磁场,轨迹恰好和磁场另外三个边界相切,运动$\dfrac{2}{3}$个圆周后返回电场。不计粒子的重力,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

粒子一定带正电

","

$AB$长为$2L$

","

$v_{0}=\\dfrac{BqL}{3m}$

","

若电场强度减弱,粒子在磁场中运动时间将变长

"]
[["B"]]

$\rm A$.若粒子带正电,运动轨迹如图所示,若粒子带负电,由对称性,粒子在电场中向上偏转,磁场中运动的圆轨迹与正粒子圆轨迹相重合,故不论带何种电荷,都符合题意,故$\rm A$错误;

$\rm B$.取正粒子运动轨迹,轨迹恰好和磁场另外三个边界相切,运动$\dfrac{2}{3}$个圆周后返回电场,圆弧对应的圆心角为$240^\circ$,可知图中设定的$\theta=\alpha=60^\circ$,设粒子在磁场中运动轨道半径为$r$,由几何关系$r+r\cos\alpha=L$

解得运动的半径满足:$r=\dfrac{2}{3}L$

$P$点速度为$v$,根据速度的分解可得$v=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}v_{0}$$v_{y}=\dfrac{\sqrt{3}}{3}v_{0}$

设粒子在电场中运动时间为$t$,则有$L_{AB}=v_{0}t$$y=\dfrac{v_{y}}{2}t$

由几何关系可知$y=r\sin\alpha=\dfrac{\sqrt{3}}{2}r=\dfrac{\sqrt{3}}{3}L$

联立解得$AB$长为$L_{AB}=2L$

$\rm B$正确;

$\rm C$.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,可得$qvB=\dfrac{mv^{2}}{r}$

$v=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}v_{0}$

代入数据解得进入电场的速度为$v_{0}=\dfrac{\sqrt{3}qBL}{3m}$

$\rm C$错误;

$\rm D$.若电场强度减弱,粒子进入磁场的偏转角减小,粒子在磁场中运动的轨道半径减小,圆轨道对应的圆心角变小,所以在磁场中运动时间将变短,故$\rm D$错误。

故选:$\rm B$

高中 | 洛伦兹力题目答案及解析(完整版)

去刷题
相关题库:
如图所示,一粒子源持续发射某种带电粒子,这些粒子恰能沿竖直线通过平行金属板、,两板间存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为,两板间的电压为,距离为。在粒子源的正下方足够远处,有一个长为的水平粒子收集板,板的中点有一小孔。板的下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。粒子恰能击中的中点。不计粒子重力及其相互间作用力。 如图所示,一个质量为的带电液滴在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中的竖直面内做半径为的匀速圆周运动,电场和磁场的方向如图。那么这个液滴的电性与转动方向应是 一个带正电的粒子(重力不计),以水平向右的初速度进入如图所示的匀强磁场和匀强电场区域时会向下偏转,则欲使粒子在电磁场中恰能沿水平直线运动,则应采用的方法是 如图所示,在绝缘水平面上方,相距为的竖直边界、之间存在水平向左的匀强电场,场强大小为。边界右侧有一直角三角形区域,区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场和大小为、方向竖直向下的匀强电场。在边界上的点静止释放一个质量为、电量大小为的带电小球(大小忽略不计),小球从点进入三角形场区,最终从边界上的点离开。已知间的距离为,,不计一切摩擦。 如图,在光滑水平面上方存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向内的匀强磁场,质量为、足够长的绝缘不带电木板上放着一带电荷量为、质量为的物块,物块与木板间的动摩擦因数为,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。现对施加一个大小为、方向水平向右的恒力,系统由静止开始运动,则在物块离开之前,下列图像正确的是 如图所示,在直角坐标系的坐标平面内,边长为的正方形区域内有沿轴负方向的匀强电场,点在轴正半轴上,点在轴正半轴上,区域外有垂直于坐标平面向外的匀强磁场,在坐标为 ,点以大小为的速度沿轴正向射出一个质量为、带正电荷量为的粒子。粒子第一次经电场偏转从的中点射出电场,此后粒子恰好从点第二次进入电场,不计粒子的重力,求:
今日推荐