3.5 运动电荷在磁场中受到的力 2(含答案)

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

1．如下图所示的磁感应强度B、电荷的运动速度v和磁场对电荷的作用力F的相互关系图中，画得正确的是(其中B、F、v两两垂直)( )

2．一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿如图所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中( )

A．做匀速圆周运动 B．沿轴线来回振动 C．做匀加速直线运动 D．做匀速直线运动

3．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是( ) A．带电粒子沿电场线方向射入，静电力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 B．带电粒子垂直于电场线方向射入，静电力对带电粒子不做功，粒子动能不变 C．带电粒子沿磁感线方向射入，洛伦兹力对带电粒子做正功，粒子动能一定增加 D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能不变 4．如图所示，一带负电荷的滑块从粗糙的绝缘斜面的顶端， 由静止状态开始滑至底端时速度为v.若加一个垂直纸面 向外的匀强磁场，则它滑至底端时的速率与v相比( ) A．不变 B．变大 C．变小 D．不能确定

5．从东向西运动的电子，由于受到地球磁场的作用，将会偏向( ) A．南方 B．北方 C．上方 D．下方

6．如图所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平向外，有一正离子(不计重力)恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，这种装置称为速度选择器，则( ) A．若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动 B．若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏转 C．若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏转 D．若电子从右向左水平飞入，电子将向外偏转

7．如图11所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处在图示匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的初速度，则环在杆上的运动情况可能是( ) A．始终做匀速运动

B．先减速运动，最后静止于杆上 C．先加速运动后匀速运动 D．先减速后匀速运动 8．如图所示，磁流体发电机的极板相距d＝0.2 m，极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，B＝1.0 T．外电路中负载电阻R用导线与极板相连，R＝4 Ω.电离气体以速率v＝1 100 m/s沿极板射入，极板

间电离气体等效内阻r＝1 Ω，试求此发电机的输出功率为多大？

参考答案

1．C [由于B、F、v两两垂直，根据左手定则得：A、B、D选项中受洛伦兹力都与图示F的方向相反，故A、B、D错误，C正确．]

2．D [通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应做匀速直线运动．]

3．D [带电粒子沿电场线方向射入，若为正电荷，静电力对带电粒子做正功，粒子动能增加，若为负电荷，静电力对带电粒子做负功，粒子动能减小，A错误；带电粒子垂直电场线方向射入，粒子做类平抛运动，静电力一定做正功，粒子动能增加，B错误；由于洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，故洛伦兹力永远不做功，C项错误，D项正确．]

4．C [以下滑的滑块为研究对象，受力分析如图所示．下滑过程中， F＝qvB增大，FN增大，故Ff＝μFN增大．由动能定理得滑至底端时速率 变小，故C正确．

5．C [由左手定则判断，电子将会偏向上方．]

6．C [正离子在复合场中受向上的电场力和向下的洛伦兹力，二力平衡，正离子做匀速直线运动．若电子从右向左水平飞入，电场力和洛伦兹力均向下，会向下偏转，选项C正确．] 7．ABD [对带负电的滑环受力分析知，滑环受重力、弹力、洛伦兹力、摩擦力四个力的作用，当初速度较小时，洛伦兹力也小，方向向上，小于重力的情况下，弹力是向上的，摩擦力与运动方向相反，做减速运动，直到停止；若开始时的初速度恰好让洛伦兹力等于重力，则无摩擦力，滑环受力平衡，做匀速运动；若开始时的初速度很大，洛伦兹力也大，大于重力，弹力方向向下，有摩擦力，还是做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，弹力减小，摩擦力也减小，做加速度减小的减速运动，直到加速度等于零，做匀速运动．] 8． 7 744 W

解析 当发电机正常工作时，粒子所受洛伦兹力等于电场力，有qE＝qvB

结合EU

d

可得U＝Bdv

U即电源电动势，由闭合电路欧姆定律可得

电源输出功率为P＝ U R＋r

2 ·R，代入数据得P＝7 744 W.