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第6讲 运动电荷在磁场中受到的力
洛伦兹力的方向
1．在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方放置一根通有如图3－6－3所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则电子将
( )
图3－6－3
A．向上偏转 B．向下偏转
C．向纸里偏转 D．向纸外偏转
答案 B
解析 由题图可知，直线电流的方向由左向右，依据安培定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直于纸面对里，而电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电荷，四指要指向电子运动方向的反方向)，电子将向下偏转，故B选项正确．
洛伦兹力的大小
2．如图3－6－4所示，带负电荷的摆球在一匀强磁场中摇摆．匀强磁场的方向垂直纸面对里．摆球在A、B间摇摆过程中，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
( )
图3－6－4
A．F1＞F2，a1＝a2 B．F1＜F2，a1＝a2
C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2
答案 B
解析 由于洛伦兹力不做功，所以从B和A到达C点的速度大小相等．由a＝可得a1＝a2.当由A运动到C时，以小球为争辩对象，受力分析如图甲所示，F1＋qvB－mg＝ma1.当由B运动到C时，受力分析如图乙所示，F2－qvB－mg＝ma2.由以上两式可得：F2＞F1，故B正确．
洛伦兹力的综合应用
3．在两平行金属板间，有如图3－6－5所示的相互正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v0从两板的正中心垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：
图3－6－5
A．不偏转 B．向上偏转
C．向下偏转 D．向纸内或纸外偏转
(1)若质子以速度v0从两板的正中心垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________．
(2)若电子以速度v0从两板的正中心垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________．
(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中心射入，质子将________．
(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正中心射入时，电子将________．
答案 (1)A (2)A (3)B (4)C
解析 设带电粒子的质量为m，带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E、匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0垂直射入相互正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE；所受磁场力方向向上，大小为Bqv0.沿直线匀速通过时，明显有Bqv0＝qE，v0＝，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关．假如粒子带负电荷，电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍旧成立．所以，(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v0的速度射入两板之间，由于磁场力f＝Bqv，磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B增大时，电子射入的其他条件不变，所受磁场力f＝Bqv0也增大，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选择C.
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