题目内容

【题目】如图所示,空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度,方向垂直纸面向里,电场未画出。质量、电量的带电微粒(电性未知),在此区域沿图中虚线运动,运动方向与竖直方向成角。已知带电微粒每秒钟电势能增加。则(  )

A.微粒速率为10m/s沿NM运动B.微粒速率为沿MN运动

C.电场强度的大小可能是D.电场强度的大小可能是20N/C

【答案】C

【解析】

AB.由题可知,带电粒子受三个力:重力,电场力和洛伦兹力,三个力平衡,所以微粒做匀速直线运动。带电微粒在运动的过程中电势能增加,所以电场力做负功,同时可知重力势能减少,所以微粒一定沿MN运动,且

得微粒的速度为

AB错误;

C.由题可知

若微粒带负电,重力与洛伦兹力的夹角为,根据三力平衡可知

则此时

C正确;

D.若微粒带正电,重力与洛伦兹力的夹角为,两个力相等,由三力平衡可知,此时电场力为

MN斜向左下方,则此时

D错误。

故选C

练习册系列答案
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【题目】生活中经常会看到流体(如空气、水等)的旋涡现象。例如风由于旗杆的阻碍而产生旋涡,旋涡又引起空气、旗帜、旗杆在垂直于风速方向上的振动,风速越大这种振动就越快。

1)利用旋涡现象可以测定液体的流速。如图甲所示(为截面图),旋涡发生体垂直于管道放置,在特定条件下,由于旋涡现象,液体的振动频率f与旋涡发生体的宽度D、液体的流速v有简单的正比或反比的关系。请结合物理量的单位关系写出频率fvD之间的关系式(比例系数可设为kk是一个没有单位的常量)

2)液体的振动频率可利用电磁感应进行检测。如图乙所示,将横截面直径为d的圆柱形金属信号电极垂直于流体流动方向固定于管道中,其所在区域有平行于信号电极、磁感应强度为B的匀强磁场,图丙为俯视的截面图。流体振动时带动信号电极在垂直于流速的方向上振动,若信号电极上的感应电动势e随时间t的变化规律如图丁所示,图中的EmT均为已知量。求流体的振动频率f以及信号电极振动的最大速率vm

3)为了探测电极产生的信号,关于检测元件的设计,有人设想:选用电阻率为ρ的某导电材料制成横截面积为S、半径为r的闭合圆环,某时刻在圆环内产生一瞬时电流,由于自感该电流会持续一段短暂的时间,以便仪器检测。已知电流在环内产生的磁场可视为均匀磁场,磁感应强度的大小与电流成正比,方向垂直于圆环平面。若圆环内的瞬时电流恰好经减为零(T为流体的振动周期),且此过程中电流的平均值与初始时刻的电流成正比。结合(1)问的结果,请推导rvρD以及S之间的关系。

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