洛伦兹力 知识点题库

如图,A、C两点分别位于x轴和y轴上,∠OCA=30°,OC的长度为L.在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电荷量为q的带负电粒子,从坐标原点射入磁场.不计重力.

  1. (1) 若粒子沿+y方向射入磁场,当初速度满足什么条件时,粒子在磁场中运动的时间为定值;

  2. (2) 大量初速度大小为v= 的粒子以不同的方向射入第一象限,求从AC边射出的粒子在磁场中运动的最短时间,及该粒子的入射方向与+x的夹角.

如图所示,空间有垂直于xoy平面的匀强磁场.t=0时刻,一电子以速度v0经过x轴上的A点,沿x轴正方向进入磁场.A点坐标为(﹣ ,0),其中R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径.不计重力影响,则以下结论正确的是(   )

A . 电子经过y轴时,速度大小仍为v0 B . 电子在t= 时,第一次经过y轴 C . 电子第一次经过y轴的坐标为(0, R) D . 电子第一次经过y轴的坐标为(0, R)
一个静止在磁场中的放射性同位素原子核 ,放出一个正电子后变成原子核 ,在图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是(  )
A . B . C . D .
如图纸面内的矩形 ABCD 区域存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,对边 AB∥CD、AD∥BC,电场方向平行纸面,磁场方向垂直纸面,磁感应强度大小为 B.一带电粒子从AB 上的 P 点平行于纸面射入该区域,入射方向与 AB 的夹角为 θ(θ<90°),粒子恰好做匀速直线运动并从 CD 射出。若撤去电场,粒子以同样的速度从P 点射入该区域,恰垂直 CD 射出.已知边长 AD=BC=d,带电粒子的质量为 m,带电量为 q,不计粒子的重力.求:

  1. (1) 带电粒子入射速度的大小;
  2. (2) 带电粒子在矩形区域内作直线运动的时间;
  3. (3) 匀强电场的电场强度大小。
电荷量分别为q和-q的两个带电粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,磁场宽度为d,两粒子同时由A点出发,同时到达B点,如图所示,则:(   )

A . a粒子带负电,b粒子带正电 B . 两粒子的轨道半径之比rarb=1∶ C . 两粒子的速度之比vavb=1∶2 D . 两粒子的质量之比mamb=1∶2
如图所示为某粒子分析器的简化结构。一束带电粒子从 A 小孔特定的角度和初速度射入平行板电极 P和 Q 之间的真空区域,经偏转后打在 Q极板上如图所示的位置。在其他条件不变的情况下要使该 粒子束能从 Q极板上 B孔射出(不计粒子重力和粒子间的相互影响)。下列操作中可能实现的是(    )

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A . 先断开开关S,再适当上移 P极板 B . 先断开开关S,再适当左移 P极板 C . 保持开关S闭合,适当上移 P极板 D . 保持开关S闭合,适当左移 P极板
现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为(   )

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A . 11 B . 12 C . 121 D . 144
如图所示直角坐标xOy平面,在0≤x≤a区域Ⅰ内有沿x轴正向的匀强电场,电场强度大小为E;在x>a的区域Ⅱ中有垂直于xOy平面的匀强磁场(图中未画出),一质量为m、电荷量为q的正粒子,从坐标原点由静止开始自由释放,不计粒子重力,能过坐标为(a,b)的P点,则下列说法正确的是(  )

A . 磁场方向垂直于xOy平面向里 B . 粒子通过P点时动能为qEa C . 磁感应强度B的大小可能为 D . 磁感应强度B的大小可能为6
如图所示,以O为坐标原点建立直角坐标系,等边三角形OMN内部存在垂直纸面向里的匀强磁场,MN边界上放有一绝缘挡板,第四象限内有沿y轴负方向的匀强电场。现有一质量 、电荷量 的带负电微粒从y轴上的A点,以 的初速度沿 轴正方向射入电场,从 轴上坐标为(1m,0)的C点平行于ON方向进入三角形磁场区域,在磁场中偏转后垂直打到挡板MN的中点E上,并原速弹回(粒子带电荷量不变)。最后经过y轴上的D点(图中未画出)射入第二象限。粒子重力不计,计算结果可保留根式。求:

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  1. (1) 匀强电场的电场强度大小;
  2. (2) 匀强磁场的磁感应强度大小;
  3. (3) 粒子从A点运动到D点的总时间。
如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.20T,方向垂直纸面向里,电场强度E1=1.0×105V/m,PQ为板间中线。紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有一边界AO、与y轴的夹角∠AOy=450 , 边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B2=0.25T,边界线的下方有竖直向上的匀强电场,电场强度E2=5.0×105V/m。一束带电荷量q=8.0×10-19C、质量m=8.0×10-26Kg的正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.4 m)的Q点垂直y轴射入磁场区,多次穿越边界线OA。求:

  1. (1) 离子运动的速度;
  2. (2) 离子从进入磁场到第二次穿越边界线OA所需的时间;
  3. (3) 离子第四次穿越边界线的位置坐标。
如图所示,在竖直xOy平面内0≤x≤L的区域存在沿x轴正方向的匀强电场,场强大小为E,垂直向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B;在L≤x≤2L的区域存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小也为E,垂直向外的匀强磁场,磁感应强度大小也为B;在2L≤x≤3L的区域存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为2E一个质量为m,带电量为+q的带电小球从坐标原点以速度v沿与x轴成45°角射入,小球沿直线穿过0≤x≤L区域,在L≤x≤2L的区域运动一段时间后,垂直电场进入2L≤x≤3L区域。已知L、m、q、v,重力加速度g未知,试求:

  1. (1) 磁感应强度B和电场强度E的大小;
  2. (2) 小球离开电场的位置坐标。
带电油滴以水平速度 垂直进入磁场,恰好做匀速直线运动,如图所示,若油滴质量为 ,磁感应强度为 ,则下列说法正确的是(   )

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A . 油滴必带正电荷,电荷量为 B . 油滴必带负电荷,比荷 C . 油滴必带负电荷,电荷量为 D . 油滴带什么电荷都可以,只要满足
如图所示,在半面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入第Ⅳ象限,为了使该粒子能从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出,可在第Ⅳ象限适当的地方加一垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场。不计粒子重力,求:

  1. (1) M、N两点之间的电势差UMN
  2. (2) 若此磁场仅分布在一个圆形区域内,求磁场区域的最小面积。
如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用。则下列说法正确的是(   )

A . a粒子动能最大 B . c粒子速率最大 C . b粒子在磁场中运动时间最长 D . 它们做圆周运动的周期Ta
如图,在坐标系中,第一象限内存在沿方向的匀强电场;第二象限内在以为圆心、R为半径的圆形区域内,存在方向垂直平面向外的匀强磁场;第四象限内(含坐标轴上)存在垂直平面向里的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B;带电粒子甲以某一初速度从A点沿方向射入磁场后从原点O射出,带电粒子乙以相同的初速度从磁场边界上的C点射入磁场,也从原点O射出,并沿与轴正方向成方向射入第四象限,经过磁场,进入电场中运动时离的最大距离为 , 已知甲、乙的质量均为m,电荷量均为 , 不计重力及粒子间相互作用。

  1. (1) 求甲的初速度大小
  2. (2) 若垂直轴放置一足够大的接收屏,使乙在电场中恰好垂直击中接收屏,求乙从C点运动到接收屏的最短时间t;
  3. (3) 若垂直轴放置一足够大的接收屏,使乙在磁场中恰好垂直击中接收屏,求甲从O点运动到接收屏的总路程S。
在竖直平面内存在如图所示的坐标系,第Ⅱ象限分布有磁感应强度为的匀强磁场,一个质量为 , 带电量为的小球由点静止释放,随后小球以速度点进入第Ⅲ象限,速度方向与轴的夹角 , 已知点的位置坐标为点的位置坐标为 , 第Ⅲ象限分布有磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场和电场强度为 , 方向沿轴正方向的匀强电场,第Ⅳ象限在水平方向分布着电场强度也为、方向沿轴负方向的匀强电场,重力加速度取。求:

  1. (1) 小球经过点时的速度大小;
  2. (2) 小球离开第Ⅲ象限的位置坐标;
  3. (3) 小球是否可以再次回到轴?若可以,写出小球经过轴的位置;若不可以,写出小球距轴最近时的位置坐标。
如图所示,圆形区域存在磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场.一质量为m,电荷量为g的粒子沿平行于直径AC的方向射入磁场,射入点到直径AC的距离为磁场区域半径的一半,粒子从D点射出磁场时的速率为v,不计粒子的重力。则(   )

A . 圆形磁场区蚊的半径为 B . 圆形磁场区域的半径为 C . 粒子在磁场中运动的时间为 D . 粒子在髓场中运动的时间为
太阳磁暴时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。磁暴期间,很多处在高轨道的卫星,如同步卫星等可能会受到高能粒子的直接撞击,甚至导致一些卫星器件失效,如图甲所示。同学小石为了研究磁暴对同步卫星的影响,建立如下模型:在赤道平面内射向地球的粒子流如太阳光般平行射向地球,其主要粒子成分为电荷量q,质量为m的质子,若假设在赤道上空的地磁场为环形匀强磁场,磁感应强度为B,方向与赤道平面垂直,如图乙所示。已知地球半径为R,同步卫星轨道半径 , 有效磁场半径 , 不考虑相对论效应及地球公转带来的影响。求

  1. (1) 质子的速度在什么范围内不会影响同步卫星?
  2. (2) 假设某次磁暴中,某个质子沿着地心方向进入磁场后恰好与同步卫星轨道擦肩而过,则与这一质子相同速度的质子流从进入磁场到达同步卫星轨道处的最短时间为多少?(提示:反三角函数:若sinθ=A,则θ=arcsinA,若cosθ=A,则θ=arccosA)
  3. (3) 为了更好研究来自空间的θ粒子特性,科学家们常会在地球上安装探测站接受粒子。若某次太阳风暴,经分布在赤道上的探测器显示只有的赤道范围没有检测到质子。试讨论此次太阳风暴抛出的质子到达地球可能包含的速度范围。
如图所示,一带电粒子以初速度v0沿x轴正方向从坐标原点О 射入,并经过点P(a >0, b>0)。若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现,粒子从О到Р运动的时间为t1 , 到达Р点的动能为Ek1。若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现,粒子从O到Р运动的时间为t2 , 到达Р点的动能为Ek2。下列关系式正确的是·( )

A . t1< t2 B . t1> t2 C . Ek1< Ek2 D . Ek1 > Ek2
空间存在如图所示的相邻磁场,磁场I垂直纸面向内,磁感应强度为B,磁场II垂直纸面向外,宽度为。现让质量为m带电量为q的粒子以以水平速度v垂直磁场I射入磁场中,当粒子a从磁场II边缘C处射出时,速度也恰好水平。若让质量为2m、带电量为q的粒子b从a下方处水平射入磁场I中,最终粒子b也恰好从C处水平射出。已知粒子以在磁场I中运动的时间是磁场II中运动的时间的2倍,且 , 不计粒子重力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求

  1. (1) 粒子a在磁场中运动的时间;
  2. (2) 粒子a、b的速度大小之比。
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