第2节磁场对运动电荷的作用

课时作业课时作业 磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 一 选择题 1 2008 广东卷 有关洛伦兹力和安培力的描述 正确的是 A 通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用 B 安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 C 带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功 D 通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行 2 下列说法正确的是 A 运动电荷在磁感应强度不为零的地方 一定受到洛伦兹力的作用 B 运动电荷在某处不受洛伦兹力作用 则该处的磁感应强度一定为零 C 洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能 也不能改变带电粒子的动量 D 洛伦兹力对带电粒子不做功 3 在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内 电子可能沿水平方向向右做直线 运动的是 4 2008 北京卷 在如图所示的空间中 存在场强为 E 的匀强电场 同时存在沿 x 轴负 方向 磁感应强度为 B 的匀强磁场 一质子 电荷量为 e 在该空间恰沿 y 轴正方向以速度 v 匀速运动 据此可以判断出 A 质子所受电场力大小等于 eE 运动中电势能减小 沿 z 轴正方向电势升高 B 质子所受电场力大小等于 eE 运动中电势能增大 沿 z 轴正方向电势降低 C 质子所受电场力大小等于 evB 运动中电势能不变 沿 z 轴正方向电势升高 D 质子所受电场力大小等于 evB 运动中电势能不变 沿 z 轴正方向电势降低 5 用绝缘细线悬挂一个质量为 m 带电荷量为 q 的小球 让它处于图所示的磁感应 强度为 B 的匀强磁场中 由于磁场的运动 小球静止在如图位置 这时悬线与竖直方向夹 角为 并被拉紧 则磁场的运动速度和方向可能是 A v 水平向右 B v 水平向左 mg Bq mg Bq C v 竖直向上 D v 竖直向下 mgtan Bq mgtan Bq 6 如图所示 一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动 飞离桌子边缘 A 最后落到地板上 设有磁场时飞行时间为 t1 水平射程为 x1 着地速度大小为 v1 若 撤去磁场 其余条件不变时 小球飞行时间为 t2 水平射程为 x2 着地速度大小为 v2 则 下列结论不正确的是 A x1 x2 B t1 t2 C v1 v2 D v1和 v2相同 7 三个质量相同的质点 a b c 带有等量的正电荷 由静止开始同时从相同的高度落 下 下落中 b c 分别进入如图所示的匀强电场和匀强磁场中 设它们都能落到地面上 不 计空气阻力 则有 A 落地时 a 的动能最大 B 落地时 a 和 c 的速度大小相同 C a 和 c 同时到达地面 D c 比 a b 质点先到达地面 8 有一段长为 L 的通电导线 设每米导线中有 n 个自由电荷 每个自由电荷的电荷量 都为 q 它们定向移动的平均速率为 v 现加一匀强磁场 其方向垂直于直导线 磁感应强 度为 B 则磁场对这段导线的安培力 F 为 A nqvLB B C D nqLB v qvB nL qvBL n 二 解答题 9 16 分 在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中 有一倾角为 足够长的光滑绝缘斜 面 磁感应强度为 B 方向垂直纸面向外 电场方向竖直向上 有一质量为 m 带电荷量 为 q 的小球静止在斜面顶端 这时小球对斜面的正压力恰好为零 如图所示 若迅速把 电场方向反转为竖直向下 小球能在斜面上连续滑行多远 所用时间是多少 解析 电场反转前 mg qE 电场反转后 小球先沿斜面向下做匀加速直线运动 到对斜面压力减为零时开始离开斜 面 此时有 qvB mg qE cos 小球在斜面上滑行距离为 x at2 1 2 a 2gsin 联立 得 x m2gcos2 q2B2sin 所用时间为 t mcot qB 10 16 分 如图所示 厚度为 h 宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的 匀强磁场中 当电流通过导体板时 在导体板的上侧面 A 和下侧面 A 之间会产生电势差 这种现象称为霍尔效应 实验表明 当磁场不太强时 电势差 U 电流 I 和 B 的关系为 U K 式中的比例系数 K 称为霍尔系数 IB d 霍尔效应可解释如下 外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧 在导 体板的另一侧会出现多余的正电荷 从而形成横向电场 横向电场对电子施加与洛伦兹力 方向相反的静电力 当静电力与洛伦兹力达到平衡时 导体板上 下两侧之间就会形成稳 定的电势差 设电流 I 是由电子的定向流动形成的 电子的平均定向速度为 v 电荷量为 e 回答下 列问题 1 达到稳定状态时 导体板上侧面 A 的电势 下侧面 A 的电势 填 高于 低于 或 等于 2 电子所受的洛伦兹力的大小为 3 当导体板上下两侧面之间的电势差为 U 时 电子所受静电力的大小为 4 由静电力和洛伦兹力平衡的条件 证明霍尔系数为 K 其中 n 代表导体板单位 1 ne 体积中电子的个数 答案 1 低于 2 evB 3 e 4 见解析 U h 11 20 分 如下图所示 质量为 m 带电荷量为 q 的小球从小孔 S 处无初速度地进入 一个区域足够大的匀强磁场中 磁感应强度为