2.3显像管与洛仑兹力 知识点题库

如图所示的坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向.在x轴上方空间的第二象限内,有一个竖直向下的匀强电场,在第三象限,存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场.在第一、第四象限,存在着与x轴正方向夹角为30°的匀强电场,四个象限的电场强度大小均相等.一质量为m、电量为+q的带电质点,从y轴上y=h处的p点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限.然后经过x轴上x=﹣2h处的p点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动.之后经过y轴上y=﹣2h处的p点进入第四象限.已知重力加速度为g.求:

  1. (1) 粒子到达p点时速度的大小和方向;

  2. (2) 电场强度和磁感应强度的大小;

  3. (3) 当带电质点在进入第四象限后,离x轴最近时距原点O的距离.

如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l.一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度与y轴正方向成锐角.不计重力作用.试求:

  1. (1) 粒子经过C点时速度的大小和方向(用tanθ表示即可);

  2. (2) 磁感应强度的大小B.

如图所示,在水平线ab的下方有一匀强电场,电场强度为E , 方向竖直向下,ab的上方存在匀强磁场,磁感应强度为B , 方向垂直纸面向里,磁场中有一内、外半径分别为R 的半圆环形区域,外圆与ab的交点分别为MN。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放,由M进入磁场,从N射出,不计粒子重力。

  1. (1) 求粒子从PM所用的时间t
  2. (2) 若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出,粒子从MN的过程中,始终在环形区域中运动,且所用的时间最少,求粒子在Q时速度 的大小。
质量为m、带电量为+q的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上,如图所示,整个装置处于磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中。现给小球一个水平向右的初速度v0使其开始运动,不计空气阻力,则对小球从开始到最终稳定的过程中,下列说法正确的是(   )

A . 一定做减速运动 B . 运动过程中克服摩擦力做的功可能是0 C . 最终稳定时的速度一定是mg/qB D . 最终稳定时的速度可能是0
如图所示,在平面直角坐标系内,第一象限的等腰三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场.一质量为m,电荷量为q的带电粒子从电场中Q(﹣2h,﹣h)点以速度V0水平向右射出,经坐标原点O射入第一象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场.已知MN平行于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:

  1. (1) 电场强度的大小;
  2. (2) 磁感应强度的大小B;
  3. (3) 粒子在磁场中的运动时间.
关于安培力和洛伦兹力,下列说法中正确的是(   )
A . 放置在磁场中的通电导线,一定受到安培力作用 B . 带电粒子在磁场中运动时,一定受到洛伦兹力作用 C . 因为安培力垂直于通电导线,故安培力对通电导线一定不做功 D . 因为洛伦兹力总垂直于电荷运动方向,故洛伦兹力对运动电荷一定不做功
下列是关于物理学研究中的一些基本思想、方法与观点,说法正确的是(    )

①天空中有一只大雁在翱翔,在研究其运动轨迹时把它视为质点,可把研究的问题简化;

②地面参考系下的抛体运动,在自由落体参考系下你看到的将是匀速直线运动;

③轻质的绳、杆等物体,都是一个理想化的物理模型;

④通电导体在磁场中受到的安培力,实际上是导体中所有运动电荷所受洛仑磁力的合力.

A . ①②④ B . ①②③ C . ①③④ D . ①②③④
如图,光滑水平桌面上有一个矩形区域abcd,bc长度为2L,cd长度为1.5L,e、f分别为ad、bc的中点.efcd区域存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B;质量为m、电荷量为+q的绝缘小球A静止在磁场中f点.abfe区域存在沿bf方向的匀强电场,电场强度为 ;质量为km的不带电绝缘小球P,以大小为 的初速度沿bf方向运动.P与A发生弹性正碰,A的电量保持不变,P、A均可视为质点,不计两球重力.

  1. (1) 求碰撞后A球的速度大小;
  2. (2) 若A从ed边离开磁场,求k的最大值;
  3. (3) 若A从ed边中点离开磁场,求k的可能值和A在磁场中运动的最长时间.
如图所示,对角线MP将矩形区城MNPO分成两个相同的直角三角形区城,在直角三角形MNP区城内存在一匀强电场,其电场强度大小为E、方向沿y轴负方向,在直角三角形MOP区域内存在一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外(图中未画出)。一带正电的粒子从M点以速度v0沿x轴正方向射入,一段时间后,该粒子从对角线MP的中点进入匀强磁场,并恰好未从x轴射出。已知O点为坐标原点,M点在y轴上,P点在x轴上,MN边长为2L,MO边长为 L,不计粒子重力。求:

  1. (1) 带电粒子的比荷;
  2. (2) 匀强磁场的磁感应强度大小。
如图a所示。水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷 的正电荷置于电场中的O点由静止释放,经过 后,电荷以 的速度通过MN进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过MN时为t=0时刻),计算结果可用π表示。

  1. (1) 求正电荷在正向磁场和负向磁场中运动的半径及周期;
  2. (2) 如果在O点右方47.5cm处有一垂直于MN的足够大的挡板,求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间。
如图所示,虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 .一束电子沿圆形区域的直径方向以速度 射入磁场,电子束经过磁场区后,其运动方向与原入射方向成 角,设电子质量为 ,电荷量为 ,不计电子之间相互作用力及所受的重力,求:

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  1. (1) 电子在磁场中运动轨迹的半径 与原形磁场的区域的半径
  2. (2) 电子在磁场中运动的时间
如图所示,在直角三角形ADC区域内存在垂直于纸面向外,磁感应强度为B的匀强磁场(包含边界)中,∠ACD= 。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子,以某一速度v从D点沿DA边射入磁场,垂直于AC边射出磁场,粒子的重力可忽略不计。求:

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  1. (1) 带电粒子在磁场中的运动半径R;
  2. (2) 带电粒子在三角形ADC区域内运动的时间t;
  3. (3) 带电粒子从CD边射出的最大速度v′。
如图所示,在竖直虚线 之间区域内存在垂直纸面向里匀强磁场,磁感应强度大小为 ,一个电子以水平初速度 点射人磁场,经过一段时间从 点射出磁场,速度方向与初速度 的夹角 ,已知磁场宽度为 求:

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  1. (1) 电子的比荷
  2. (2) 电子穿越磁场的时间
如图所示,1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端. 毫安表检测输入霍尔元件的电流,毫伏表检测霍尔元件输出的电压.已知图中的霍尔元件是正电荷导电,当开关S1、S2闭合后,电流表A和电表B、C都有明显示数,下列说法中正确的是(   )

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A . 电表B为毫伏表,电表C为毫安表 B . 接线端2的电势低于接线端4的电势 C . 保持R1不变、适当减小R2 , 则毫伏表示数一定增大 D . 使通过电磁铁和霍尔元件的电流大小不变,方向均与原电流方向相反,则毫伏表的示数将保持不变
如图所示,平面直角坐标系的第二象限内存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为、电荷量为的小球从点以速度沿直线运动,轴负方向成角。在轴与之间的区域I内加一电场强度最小的匀强电场后,可使小球继续做直线运动到上的点,之间区域II内存在宽度为的竖直向上匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,小球在区域II内做匀速圆周运动并恰好不能从右边界飞出,已知小球在点的速度大小为 , 重力加速度为 , 求:

  1. (1) 第二象限内电场强度的大小和磁感应强度的大小;
  2. (2) 区域I内最小电场强度的大小和方向;
  3. (3) 区域II内电场强度的大小和磁感应强度的大小。
如图,在x轴(水平轴)下方,沿y轴(竖直轴)方向每间隔d=0.2m就有一段间距也为d的区域P,区域P内(含边界)既存在方向竖直向上、场强E=20N/C的匀强电场,也存在方向垂直坐标平面面向里、磁感应强度B=2T的匀强磁场。现有一电荷量q=5×10-10C、质量m=1×10-9kg的带正电粒子从坐标原点O自由下落。粒子可视为质点,重力加速度大小g=10m/s2

  1. (1) 求粒子刚到达第一个区域P时的速度大小v1和穿出该区域时速度的水平分量大小v1x
  2. (2) 求粒子刚到达第n(n>1)个区域P时的速度大小vn和粒子穿过该区域过程中速度的水平分量的变化量大小Δvnx
  3. (3) 到达第几个区域P时,粒子不能从该区域的下方穿出。
如图为洛伦兹力演示仪的结构图,励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪产生,其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制,磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是(   )

A . 仅增大电子枪的加速电压,电子束径迹的半径变小 B . 仅增大电子枪的加速电压,电子做圆周运动的周期变大 C . 仅增大励磁线圈的电流,电子束径迹的半径变小 D . 同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流,电子做圆周运动的周期可能不变
一个质量为m电荷量为q的带电粒子,从x轴上的P(l,0)点以速度v,沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,不计重力。求:

  1. (1) 匀强磁场的磁感应强度的大小;
  2. (2) 带电粒子在第一象限运动的时间。
如图为一除尘装置的截面图,平板M、N的长度及其间距均为d,两板间存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。工作时,大量质量为m、带电量为的带电尘埃,以平行极板的相同速度进人两板间,在磁场作用下就会被平板吸附。当带电尘埃以速度进入磁场时,贴近N板入射的尘埃恰好打在M板右边缘,尘埃全部被平板吸附,即除尘效率为100%,不计尘埃的重力,求:

  1. (1) 带电尘埃进人磁场速度的大小;
  2. (2) 若尘埃速度变为了 , 该装置的除尘效率是多少?
如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,运动轨迹如图所示,其中∠AOa=90o , ∠AOb=120°,∠AOc=150°。若带电粒子只受磁场力的作用.则下列说法正确的是(   )

A . 三个粒子都带负电荷 B . b粒子的速率是a粒子速率的2倍 C . c粒子在磁场中运动时间最长 D . 三个粒子在磁场中运动的时间之比为3:2:1