题目内容

2.洛伦兹力演示仪是由励磁线圈(也叫亥姆霍兹线圈)、洛伦兹力管和电源控制部分组成的.励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场.洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪,能够连续发射出电子,电子在玻璃泡内运动时,可以显示出电子运动的径迹.其结构如图所示.给励磁线圈通电,电子枪垂直磁场方向向左发射电子,恰好形成如“结构示意图”所示的圆形径迹,则下列说法正确的是(  )
A.励磁线圈中的电流方向是逆时针方向
B.若只增大加速电压,可以使电子流的圆形径迹的半径减小
C.若只增大线圈中的电流,可以使电子流的圆形径迹的半径减小
D.若已知加速电压U,及两线圈间的磁感应强度B,则可通过测量圆形径迹的直径来估算电子的电荷量

分析 根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向;根据动能定理表示出加速后获得的速度,然后根据洛伦兹力提供向心力推导出的表达式,再进行分析.

解答 解:A、根据电子所受洛伦兹力的方向,结合右手定则判断知,励磁线圈中电流方向是顺时针方向.故A错误;
B、设电子的初速度为零,则电子在加速电场中加速,由动能定理得 eU=$\frac{1}{2}$mv02…①
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,有eBv0=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$…②
解得:r=$\frac{m{v}_{0}}{eB}$=$\frac{1}{B}\sqrt{\frac{2mU}{e}}$…③
可知,只增大加速电压,可以使电子流的圆形径迹的半径增大.故B错误;
C、由③得:只增大线圈中的电流,则B增大,可以使电子流的圆形径迹的半径减小.故C正确;
D、由于电子射出时的初速度未知,故无法确定粒子的最终的速度,故无法确定比荷,同时因质量未知,故无法确定电荷量,故D错误;
故选:C.

点评 本题考查了粒子在磁场中运动在实际生活中的应用,正确分析出仪器的原理是关键,要掌握磁场中粒子圆周运动的半径和周期公式.

练习册系列答案
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1.(1)某同学想利用图甲所示装置,验证滑块与钩码组成的系统机械能守恒,该同学认为只要将摩擦力平衡掉就可以了.你认为该同学的想法不正确(选填“正确”或“不正确”)

(2)另一同学用一倾斜的固定气垫导轨来验证机械能守恒定律.如图乙所示,质量为m1的滑块(带遮光条)放在A处,由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为m2的钩码相连,导轨B处有一光电门,用L表示遮光条的宽度,x表示A、B两点间的距离,θ表示气垫导轨的倾角,g表示当地重力加速度.
①气泵正常工作后,将滑块由A点静止释放,运动至B,测出遮光条经过光电门的时间t,该过程滑块与钩码组成的系统重力势能的减小量表示为Ep=m2gx-m1gsinθ•x,动能的增加量表示为${E_k}=\frac{1}{2}({m_1}+{m_2}){(\frac{L}{t})^2}$.若系统机械能守恒,则$\frac{1}{t^2}$与x的关系式为$\frac{1}{t^2}$=$\frac{2({m}_{2}-{m}_{1}sinθ)gx}{({m}_{1}+{m}_{2}){L}^{2}}$(用题中己知量表示).
②实验时测得m1=475g,m2=55g,遮光条宽度L=4mm,sinθ=0.1,改变光电门的位置,滑块每次均从A点释放,测量相应的x与t的值,以$\frac{1}{t^2}$为纵轴,x为横轴,作出的图象如图丙所示,则根据图象可求得重力加速度g0为9.4m/s2(计算结果保留2位有效数字),若g0与当地重力加速度g近似相等,则可验证系统机械能守恒.

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