1.目前有一種磁強計,用於測定地磁場的磁感應強度.磁強計的原理如右圖所示,電路有一段金屬導體,它的橫截面是寬為a、高為b的長方形,放在沿y軸正方向的勻強磁場中,導體中通有沿x軸正方向、大小為i的電流.已知金屬導體單位體積中的自由電子數為n,電子電荷量為e,金屬導電過程中,自由電子所做的定向移動可視為勻速運動.兩電極m、n均與金屬導體的前後兩側接觸,用電壓表測出金屬導體前後兩個側面間的電勢差為u.則磁感應強度的大小和電極m、n的正負為( )
a.,m正、n負 b.,m正、n負
c.,m負、n正 d.,m負、n正
解析:由左手定則知,金屬中的電子在洛侖茲力的作用下將向前側面聚集,故m負、n正.由f電=f洛即e=bev,i=nevs=nevab,得b=.
答案:c
2.某電子以固定的正電荷為圓心在勻強磁場中做勻速圓周運動,磁場方向垂直於它的運動平面,電子所受正電荷的電場力恰好是磁場對它的作用力的3倍,若電子電荷量為e,質量為m,磁感應強度為b,那麼電子運動的可能角速度是( )
abcd.
3.如圖所示,質量為m,電荷量為e的質子以某一初速度從座標原點o沿x軸正方向進入場區,若場區僅存在平行於y軸向上的勻強電場時,質子通過p(d,d)點時的動能為5ek;若場區僅存在垂直於xoy平面的勻強磁場時,質子也能通過p點.不計質子的重力.
設上述勻強電場的電場強度大小為e,勻強磁場的磁感應強度大小為b,則下列說法中正確的是( )
ab.cd.
4.如圖所示,一束正離子從s點沿水平方向射出,在沒有偏轉電場、磁場時恰好擊中螢光屏上的座標原點o;若同時加上電場和磁場後,正離子束最後打在螢光屏上座標系的第ⅲ象限中,則所加電場e和磁場b的方向可能是( )
a.e向下,b向上 b.e向下,b向下
c.e向上,b向下 d.e向上,b向上
解析:離子打在第ⅲ象限,相對於原點o向下運動和向左運動,所以e向下,b向下.所以b正確.
答案:b
5.北半球某處,地磁場水平分量b1=0.8×10-4 t,豎直分量b2=0.
5×10-4 t,海水向北流動,海洋工作者測量海水的流速時,將兩極板插入此海水中,保持兩極板正對且垂線沿東西方向,兩極板相距d=20 m,如圖所示,與兩極板相連的電壓表(可看做是理想電壓表)示數為u=0.2 mv,則( )
a.西側極板電勢高,東側極板電勢低
b.西側極板電勢低,東側極板電勢高
c.海水的流速大小為0.125 m/s
d.海水的流速大小為0.2 m/s
6.環形對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是乙個高度真空的圓環狀的空腔.若帶電粒子初速度可視為零,經電壓為u的電場加速後,沿圓環切線方向注入對撞機的環狀空腔內,空腔內存在著與圓環平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為b.
帶電粒子將被限制在圓環狀空腔內運動.要維持帶電粒子在圓環內做半徑確定的圓周運動,下列說法中正確的是( )
a.對於給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度b越大
b.對於給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度b越小
c.對於給定的帶電粒子,加速電壓u越大,粒子運動的週期越小
d.對於給定的帶電粒子,不管加速電壓u多大,粒子運動的週期都不變
7.如圖所示,水平向左的勻強電場e=4 v/m,垂直紙面向裡的勻強磁場b=2 t,質量m=1 g的帶正電的小物塊a,從m點沿絕緣粗糙的豎直壁無初速滑下,滑行0.8 m到n點時離開豎直壁做曲線運動,在p點時小物塊a瞬時受力平衡,此時速度與水平方向成45°.若p與n的高度差為0.
8 m,求:
(1)a沿壁下滑過程中摩擦力所做的功;
(2)p與n的水平距離.
解析:分清運動過程,應用動能定理列式求解.
(1)物體在n點時,牆對其彈力為零,水平方向eq=qvb,
所以v==2 m/s,由m→n過程據動能定理:
mg+wf=mv2-0,所以wf=-6×10-3 j.
(2)設在p點速度為v′其受力如下圖所示,所以eq=mg,qv′b=eq,得v′=2 m/s.
設n、p水平距離x,豎直距離y,物體由n→p過程電場力和重力做功,由動能定理
mgy-eq·x=mv′2-mv2,得x=0.6 m.
答案:(1)-6×10-3 j (2)0.6 m
8.如圖所示,在第一象限有一勻強電場,場強大小為e,方向與y軸平行;在x軸下方有一勻強磁場,磁場方向與紙面垂直.一質量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子以平行於x軸的速度從y軸上的p點處射入電場,在x軸上的q點處進入磁場,並從座標原點o離開磁場.粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交於m點.已知op=l,oq=2l.不計重力.求:
(1)m點與座標原點o間的距離;
(2)粒子從p點運動到m點所用的時間.
解析:(1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,沿y軸負方向上做初速度為零的勻加速運動,設加速度的大小為a;在x軸正方向上做勻速直線運動,設速度為v0;粒子從p點運動到q點所用的時間為t1,進入磁場時速度方向與x軸正方向夾角為θ,則
a=①t1=②
v0=③
其中x0=2l,y0=l.又有tanθ=④
聯立②③④式,得θ=30°⑤
因為m、o、q點在圓周上,∠moq=90°,所以mq為直徑.從圖中的幾何關係可知,
r=2l⑥
mo=6l.⑦
(2)設粒子在磁場中運動的速度為v,從q到m點運動的時間為t2,則有v=⑧
t2=⑨
帶電粒子自p點出發到m點所用的時間t為
t=t1+t2⑩
聯立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式,並代入資料得
t=.答案:(1)6l (2)
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