题目内容

【题目】如图所示,在一个圆形区域内有垂直于圆平面向里的匀强磁场,现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子ab,先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域,它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计,下列说法中正确的是(  )

A.a粒子带正电,b粒子带负电

B.a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大

C.b粒子动能较大

D.b粒子在磁场中运动的时间较长

E.整个运动过程中洛伦兹力对a粒子的冲量一定较大

【答案】C

【解析】

A.由左手定则可知,a粒子带负电,b粒子带正电,选项A错误;

B.根据可得

则洛伦兹力

b粒子半径大,可知b粒子在磁场中所受洛伦兹力较大,选项B错误;

C.根据

b粒子半径大,可知b粒子动能较大,选项C正确;

D.根据可知两粒子的周期相同,但是b粒子在磁场中运动所对圆弧的圆心角较小,则根据可知,b运动的时间较短,选项D错误;

E.整个运动过程中,粒子a受洛伦兹力较小,但是运动时间长;而粒子b受洛伦兹力较大,但是运动时间短,根据I=Ft可知不能比较两粒子所受洛伦兹力的大小,选项E错误;故选C.

练习册系列答案
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【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段长为l、横截面积为S的细金属直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e、质量为m

1)该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率恒为v

求导线中的电流I

②为了更精细地描述电流的分布情况,引入了电流面密度j,电流面密度被定义为单位面积的电流强度,求电流面密度j的表达式;

③经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为k。请根据以上描述构建物理模型,求出金属导体的电阻率ρ的微观表达式。

2*)将上述导线弯成一个闭合圆线圈,若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动,线圈中不会有电流通过,若线圈转动的线速度大小发生变化,线圈中会有电流通过,这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现,被称为斯泰瓦托尔曼效应。这一现象可解释为:当线圈转动的线速度大小均匀变化时,由于惯性,自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动,从而形成电流。若此线圈在匀速转动的过程中突然停止转动,由于电子在导线中运动会受到沿导线的平均阻力,所以只会形成短暂的电流。已知电子受到的沿导线的平均阻力满足(1)问中的规律,求此线圈以由角速度ω匀速转动突然停止转动(减速时间可忽略不计)之后,通过线圈导线横截面的电荷量Q

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