二、非選擇題(9、10題各10分,11、12題各20分,共60分)
9.如圖14陰極射線是從射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動的粒子流,這些微觀粒子是________.如圖14,若在如圖所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場,陰極射線將________(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn).
圖14
解析:電子的偏轉(zhuǎn)方向可由左手定則判斷.
答案:電子 向下
圖15
10.一種測量血管中血流速度儀器的原理如圖15所示,在動脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場,上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表,設(shè)血管直徑是2.0 mm,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08 T,電壓表測出的電壓為0.10 mV,則血流速度大小為________m/s.(取兩位有效數(shù)字)
解析:血液中的運(yùn)動電荷在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn),在血管壁上聚集,在血管內(nèi)形成一個電場,其方向與磁場方向垂直,運(yùn)動電荷受的電場力與洛倫茲力平衡時(shí),達(dá)到了一種穩(wěn)定狀態(tài).q=qvB,所以v==≈0.63 m/s.
答案:0.63
圖16
11.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,用一長為l的絕緣細(xì)線懸掛在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,如圖16所示,用絕緣的方法使小球位于與懸線呈水平的位置A,然后靜止釋放,小球運(yùn)動的平面與B的方向垂直,求小球第一次和第二次經(jīng)過最低點(diǎn)C時(shí)懸線的拉力FT1和FT2.
解析:球由A運(yùn)動到C的過程中,洛倫茲力始終與v的方向垂直,對小球不做功,只有重力做功,由動能定理有
mgl=mv,得vc=
在C點(diǎn),由左手定則可知洛倫茲力向上,其受力情況如圖17甲所示.
圖17
由牛頓第二定律有FT1+F洛-mg=m,又F洛=qvcB,所以FT1=3mg-qB
同理可得小球第二次經(jīng)過C點(diǎn)時(shí),受力情況如圖17乙所示.
得FT2=3mg+qB.
答案:3mg-qB 3mg+qB
12.如圖18所示,套在很長的絕緣直棒上的小球,其質(zhì)量為m,帶電荷量是+q,小球可在棒上滑動,將此棒豎直放在互相垂直且沿水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,電場強(qiáng)度是E,磁感應(yīng)強(qiáng)度是B,小球與棒的動摩擦因數(shù)為μ,求小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度。
圖18
解析:此類問題屬于涉及加速度的力學(xué)問題,必定得用牛頓第二定律解決,小球受力分析如圖19所示,根據(jù)牛頓第二定律列出方程有
圖19
mg-μFN=ma
FN-qE-qvB=0
所以a=
故知v=0時(shí),a最大,am=g-.同樣可知,a隨v的增大而減小,當(dāng)a減小到零時(shí)v達(dá)最大,故
mg=μ(qvmB+qE),得vm=-.
答案:g- -