带电物体在磁场中的运动问题.docx

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1、1如下图所示,在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道,水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点M滑下到最右端,则下列说法中正确的是()A滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大B滑块从M点到最低点的加速度比磁场不存在时小C滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小D滑块从M点到最低点所用时间与磁场不存在时相等 答案D解析由于洛伦兹力不做功,故与磁场不存在时相比,滑块经过最低点时的速度不变,选项A错误;由a,与磁场不存在时相比,滑块经过最低点时的加速度不变,选项B错误;由左手定则,滑块经最低点时受的洛伦兹力向下,而滑块所受的向心力不变,故滑块经

2、最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大,因此选项C错误;由于洛伦兹力始终与运动方向垂直,在任意一点,滑块经过时的速度均不变,选项D正确2如下图所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,一带电微粒从a点进入场区并刚好能沿ab直线向上运动,下列说法中正确的是()A微粒一定带负电 B微粒的动能一定减小C微粒的电势能一定增加 D微粒的机械能一定增加答案AD解析微粒进入场区后沿直线ab运动,则微粒受到的合力或者为零,或者合力方向在ab直线上( 垂直于运动方向的合力仍为零)若微粒所受合力不为零,则必然做变速运动,由于速度的变化会导致洛伦兹力变化,则微粒在垂直于运动方向

3、上的合力不再为零,微粒就不能沿直线运动,因此微粒所受合力只能为零而做匀速直线运动;若微粒带正电,则受力分析如下图甲所示,合力不可能为零,故微粒一定带负电,受力分析如图乙所示,故A正确,B错;静电力做正功,微粒电势能减小,机械能增大,故C错,D 正确3一个质量为m0.1 g的小滑块,带有q5104C的电荷量,放置在倾角30的光滑斜面上(绝缘),斜面固定且置于B0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如下图所示,小滑块由静止开始沿斜面滑下,斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面(g取10 m/s2)求: (1)小滑块带何种电荷?(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?(3)该斜面长度至少

4、多长?解析(1)小滑块在沿斜面下滑的过程中,受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F作用,如图所示,若要使小滑块离开斜面,则洛伦兹力F应垂直斜面向上,根据左手定则可知,小滑块应带负电荷(2)小滑块沿斜面下滑的过程中,由平衡条件得FFNmgcos ,当支持力FN0时,小滑块脱离斜面设此时小滑块速度为vmax,则此时小滑块所受洛伦兹力FqvmaxB,所以vmaxm/s3.5 m/s(3)设该斜面长度至少为l,则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时因为下滑过程中只有重力做功,由动能定理得mglsin mv0,所以斜面长至少为l m1.2 m答案(1)负电荷(2)3.5 m/s(3)1.2

5、m4。如下图所示,a是带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块,a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段()Aa、b一起运动的加速度不变Ba、b一起运动的加速度增大Ca、b物块间的摩擦力减小Da、b物块间的摩擦力增大答案C解析以整体为研究对象有:FFf (mamb)aFf(magmbgqvB)由于整体加速运动,因此速度逐渐增大,洛伦兹力增大,则地面给b的滑动摩擦力增大,因此整体加速度逐渐减小隔离a,a受到水平向左的静摩擦力作用,根据牛顿第二定律有:Ffmaa,由于加速度逐渐减小,因此a、b物块间的

6、摩擦力减小5如下图所示,带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动匀强磁场的方向垂直纸面向里摆球在A、B间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力大小为F2,摆球加速度大小为a2,则 ()AF1F2,a1a2 BF1F2,a1a2CF1F2,a1a2 DF1F2,a1a2答案B解析由于洛伦兹力不做功,所以从B和A到达C点时摆球的速度大小相等由a可得a1a2.当由A运动到C时,以小球为研究对象,受力分析如图甲所示,F1F洛mgma1.当由B运动到C时,受力分析如图乙所示,F2F洛mgma2.由以上两式可得:F2F1,故B正确6如下图所示,套在足

7、够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑动,现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中,设小球的电荷量不变,小球由静止下滑的过程中 ()A小球加速度一直增大B小球速度一直增大,直到最后匀速C棒对小球的弹力一直减小D小球所受洛伦兹力一直增大,直到最后不变答案BD解析小球由静止开始下滑,受到向左的洛伦兹力不断增大在开始阶段,洛伦兹力小于向右的电场力,棒对小球有向左的弹力,随着洛伦兹力的增大,棒对小球的弹力减小,小球受到的摩擦力减小,所以在竖直方向的重力和摩擦力作用下加速运动的加速度增加当洛伦兹力等于电场力时,棒对小球没有弹力,摩擦力随之消失,小球受

8、到的合力最大,加速度最大随着速度继续增大,洛伦兹力大于电场力,棒对小球又产生向右的弹力,随着速度增大,洛伦兹力增大,棒对小球的弹力增大,小球受到的摩擦力增大,于是小球在竖直方向受到的合力减小,加速度减小,小球做加速度减小的加速运动,当加速度减小为零时,小球的速度不再增大,以此时的速度做匀速运动综上所述,选项B、D正确7如下图所示,质量为m1 kg、电荷量为q5102 C的带正电的小滑块,从半径为R0.4 m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自A端滑下整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中已知E100 V/m,方向水平向右,B1 T,方向垂直纸面向里,g10 m/s2.求:(1)滑块到达C点时的速度;(2)在C点时滑块所受洛伦兹力答案(1)2 m/s,方向水平向左(2)0.1 N,方向竖直向下解析以滑块为研究对象,自轨道上A点滑到C点的过程中,受重力mg,方向竖直向下;静电力qE,方向水平向右;洛伦兹力F洛qvB,方向始终垂直于速度方向(1)滑块从A到C过程中洛伦兹力不做功,由动能定理得mgRqERmv得vC 2 m/s.方向水平向左(2)根据洛伦兹力公式得:FqvCB510221 N0.1 N,方向竖直向下

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