1.如图所示,空间存在着方向竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B,现有一个质量为m的带电液滴在竖直平面内做圆周运动,下列说法不正确的是( )
A.液滴在运动过程中的速率不变
B.液滴所带电荷一定为负电荷,电荷量大小为
C.液滴一定沿顺时针方向运动
D.液滴可以沿逆时针方向运动,也可以沿顺时针方向运动
解析:液滴能做圆周运动,说明它所受到的合外力等于洛伦兹力,qE=mg,F合=qvB,而洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向,故选项A、B正确;又由左手定则可知,液滴应沿顺时针方向旋转,故选项C正确、D错误.
答案:D
2.如图所示,M、N两平行金属板间存在着正交的匀强电场和匀强磁场,一不计重力的带电粒子从O点以初速度v沿着和两板平行的方向射入场区后,做匀速直线运动,经过时间t1飞出场区;如果两板间只有电场,粒子仍以原来的速度v从O点进入电场,经过时间t2飞出电场;如果两板间只有磁场,粒子仍以原来的速度v从O点进入磁场,经过时间t3飞出磁场,则t1、t2、t3之间的关系为( )
A.t1=t2<t3 B.t2>t1>t3
C.t1=t2=t3 D.t1>t2=t3
解析:设板长为l,当两板间有正交的电场和磁场时,t1=;当两板间只有电场时,把粒子的受力和运动都沿水平和竖直方向分解,水平方向的分运动为匀速运动,故t2=;当两板间只有磁场时,粒子做圆周运动,速率保持不变,运动路程l′>l,故t3>.
答案:A
3.如图甲所示,一带电粒子以水平初速度v0(v0<)先后进入方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域.已知电场方向竖直向下,两个区域的宽度相同且紧邻在一起.在带电粒子穿过电场和磁场的过程中(其所受重力忽略不计),电场和磁场对粒子所做的总功为W1;若将电场和磁场正交重叠,如图乙所示,粒子仍以水平初速度v0穿过重叠场区,在带电粒子穿过电场和磁场的过程中,电场和磁场对粒子所做的总功为W2.比较W1和W2,则( )
A.一定是W1>W2
B.一定是W1=W2
C.一定是W1<W2
D.可能是W1<W2,也可能是W1>W2 甲 乙
解析:磁场对粒子不做功,故W=qU.无论粒子带正电还是带负电,进入磁场时所受到的洛伦兹力的方向都与电场力的方向相反,故图乙中洛伦兹力使电荷向电场力方向的偏转位移变小,或者使电荷向电场力的反方向偏转,故W2<W1.
答案:A
4.为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计.此流量计由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上下底面的方向上加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个侧面固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积),下列说法正确的是( )
A.若污水中正离子较多,则前侧面比后侧面的电势高
B.前侧面的电势一定低于后侧面的电势,这与哪种离子多无关
C.污水中离子的浓度越高,电压表的示数将越大
D.电压U与污水流量Q成正比,与a、c无关
解析:由左手定则知,污水中的正离子向后侧面偏转,负离子向前侧面偏转,故前侧面的电势一定低于后侧面的电势,选项B正确;当前后侧面之间的电势差增至某一值时,离子不再偏转,此时有:q=qvB,故前后侧面所能达到的稳定电压U=cvB,与离子的浓度无关,选项C错误;污水流量Q=b·c·v=b·c·=,即Q与a、c无关.
答案:BD
5.在如图甲所示的直角坐标系中,原点O处固定有正点电荷Q,另有平行于y轴的匀强磁场.一个质量为m、带电荷量为+q的微粒,恰能以y轴上O′(0,a)点为圆心做匀速圆周运动,其轨迹平面与xOz平面平行,角速度为ω,旋转方向如图中箭头所示.试求匀强磁场的磁感应强度的大小和方向. |