10.带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场,如图38所示运动中经过b点,Oa=Ob,若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场,仍以v0从a点进入电场,粒子仍能通过b点,那么电场强度E与磁感应强度B之比为( )
A.v0 B.
C.2v0 D.
解析:设Oa=Ob=d,因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,所以圆周运动的半径正好等于d,即r==d,得到B=.如果换成匀强电场,水平方向以v0做匀速直线运动,竖直沿y轴负方向做匀加速运动,即d=××()2,得到E=,所以=2v0,选项C正确.
答案:C
图39
9.如图37所示,水平放置的平行金属板a、b带有等量正负电荷,a板带正电,两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带正电的液滴在两板间做直线运动.关于液滴在两板间运动的情况,可能是( )
A.沿竖直方向向下运动 B.沿竖直方向向上运动
C.沿水平方向向右运动 D.沿水平方向向左运动
解析:液滴带正电,受重力、洛伦兹力和电场力作用,只有往右运动,才能受力平衡.
答案:C
图38
8.如图36所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场的方向垂直纸面向里,一带电油滴P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是( )
A.若撤去电场,P可能做匀加速直线运动
B.若撤去磁场,P可能做匀加速直线运动
C.若给P一初速度,P可能做匀速直线运动
D.若给P一初速度,P可能做顺时针方向的匀速圆周运动
解析:由P处于静止状态则P带负电.若撤去电场,只受重力和磁场力作用,由于磁场方向与速度垂直必做曲线运动,故A错.若撤去磁场,受重力和电场力仍处于平衡状态,故B错.若所给初速度的方向与磁场方向平行,油滴只受重力和电场力处于平衡状态,做匀速直线运动.若所给初速度的方向向上与磁场方向垂直,合力等于洛伦兹力,则做顺时针的匀速圆周运动,故C、D正确.
答案:CD
图37
7.目前,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如图35表示了它的原理:将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表示数为I.那么板间电离气体的电阻率为( )
A.(-R) B.(-R)
C.(-R) D.(-R)
解析:当粒子受的电场力与洛伦兹力平衡时,两板电压即为电动势,即qvB=q,得U=Bdv.
又I=,r=ρ
由此可解得ρ=(-R),故选项A正确.
答案:A
图36
6.如图34所示,质量为m、电荷量为q的微粒,在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.该微粒带负电,电荷量q=
B.若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子,分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直,它们均做匀速圆周运动
C.如果分裂后,它们的荷质比相同,而速率不同,那么它们运动的轨道半径一定不同
D.只要一分裂,不论它们的荷质比如何,它们都不可能再做匀速圆周运动
解析:带电微粒在有电场力、洛伦兹力和重力作用的区域能够做匀速圆周运动,说明重力必与电场力大小相等、方向相反,由于重力方向总是竖直向下,故微粒受电场力方向向上,从题图中可知微粒带负电,选项A正确.
微粒分裂后只要荷质比相同,所受电场力与重力一定平衡(选项A中的等式一定成立),只要微粒的速度不为零,必可在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,选项B正确、D错误.
根据半径公式r=可知,在荷质比相同的情况下,半径只跟速率有关,速率不同,则半径一定不同,选项C正确.
答案:ABC
图35
5.如图33所示,在匀强电场和匀强磁场共存的区域内,电场的场强为E,方向竖直向下,磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,一质量为m的带电粒子,在场区内的一竖直平面做匀速圆周运动,则可判断该带电质点( )
图33
A.带有电荷量为的正电荷
B.沿圆周逆时针运动
C.运动的角速度为
D.运动的速率为
解析:带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动,有mg=qE,求得电荷量q=,根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电,A错.由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动,B错.由qvB=mvω得ω===,C正确.在速度选择器装置中才有v=,故D错.
图34
答案:C
4.如图32所示,匀强电场和匀强磁场相互垂直,现有一束带电粒子(不计重力),以速度v0沿图示方向恰能直线穿过,正确的分析是( )
A.如果让平行板电容器左极板为正极,则带电粒子必须从下向上以v0进入该区域才能沿直线穿过
B.如果带电粒子以小于v0的速度沿v0方向射入该区域时,其电势能越来越小
C.如果带负电粒子速度小于v0,仍沿v0方向射入该区域时,其电势能越来越大
D.无论带正电还是带负电的粒子,若从下向上以速度v0进入该区域时,其动能都一定增加
解析:若左板带正电,以正电荷为例,粒子从上方进入时,电场力向右,洛伦兹力也向右,粒子不可能做直线运动,所以粒子应从下方进入,A正确;如果粒子以小于v0的速度沿v0方向射入该区域,则无论粒子带正电还是带负电,电场力大于洛伦兹力,电场力做正功,电势能减小,所以B正确,C错;若粒子从下方进入,无论粒子带正电还是带负电,洛伦兹力与电场力同方向,粒子不可能做直线运动,电场力总是做正功,动能一定增加,所以D正确.
答案:ABD
3.(2009年涿州模拟)如图31所示,一粒子先后通过竖直方向的匀强电场区和竖直方向的匀强磁场区,最后粒子打在右侧屏上第二象限上的某点.则下列说法中正确的是( )
A.若粒子带正电,则E向上,B向上
B.若粒子带正电,则E向上,B向下
C.若粒子带负电,则E向下,B向下
D.若粒子带负电,则E向下,B向上
解析:因带电粒子打在第二象限上的某点,必在电场中向上偏,在磁场中向右偏,即在电场中受向上的电场力,在磁场中受指向右侧的洛伦兹力.
答案:AC
图32
2.如图30所示,真空中一光滑水平面上,有两个直径相同的金属小球A、C,质量mA=0.01 kg,mC=0.005 kg.静止在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中的C球带正电,电荷量qC=1.0×10-2 C,在磁场外的不带电的A球以v0=20 m/s的速度进入磁场中与C球发生正碰后,C球对水平面的压力恰好为零,则碰后A球的速度为( )
图30
A.20 m/s
B.10 m/s
C.5 m/s
D.15 m/s
解析:碰后对C球有mCg=vCB,相碰过程A、C组成的系统动量守恒,有mAv0=mAvA+mCvC,代入数据可求得vA=10 m/s,故选B.
图31
答案:B
1.在真空中,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里.三个油滴带有等量同种电荷,其中a静止,b向右匀速运动,c向左匀速运动,则它们的重力Ga、Gb、Gc的关系为( )
A.Ga最大 B.Gb最大
C.Gc最大 D.不能确定
解析:由a静止有qE=Ga,故油滴带负电;对b受力平衡有qE=qvB+Gb;对c受力平衡有qE+qvB=Gc.由此可知三个油滴的重力满足Gc>Ga>Gb,故选项C正确.
答案:C
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