二、非选择题(9、10题各10分,11、12题各20分,共60分)
9.如图14阴极射线是从射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是________.如图14,若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场,阴极射线将________(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏转.
图14
解析:电子的偏转方向可由左手定则判断.
答案:电子 向下
图15
10.一种测量血管中血流速度仪器的原理如图15所示,在动脉血管左右两侧加有匀强磁场,上下两侧安装电极并连接电压表,设血管直径是2.0 mm,磁场的磁感应强度为0.08 T,电压表测出的电压为0.10 mV,则血流速度大小为________m/s.(取两位有效数字)
解析:血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转,在血管壁上聚集,在血管内形成一个电场,其方向与磁场方向垂直,运动电荷受的电场力与洛伦兹力平衡时,达到了一种稳定状态.q=qvB,所以v==≈0.63 m/s.
答案:0.63
图16
11.一质量为m、带电荷量为+q的小球,用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图16所示,用绝缘的方法使小球位于与悬线呈水平的位置A,然后静止释放,小球运动的平面与B的方向垂直,求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2.
解析:球由A运动到C的过程中,洛伦兹力始终与v的方向垂直,对小球不做功,只有重力做功,由动能定理有
mgl=mv,得vc=
在C点,由左手定则可知洛伦兹力向上,其受力情况如图17甲所示.
图17
由牛顿第二定律有FT1+F洛-mg=m,又F洛=qvcB,所以FT1=3mg-qB
同理可得小球第二次经过C点时,受力情况如图17乙所示.
得FT2=3mg+qB.
答案:3mg-qB 3mg+qB
12.如图18所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,其质量为m,带电荷量是+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂直且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁感应强度是B,小球与棒的动摩擦因数为μ,求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度。
图18
解析:此类问题属于涉及加速度的力学问题,必定得用牛顿第二定律解决,小球受力分析如图19所示,根据牛顿第二定律列出方程有
图19
mg-μFN=ma
FN-qE-qvB=0
所以a=
故知v=0时,a最大,am=g-.同样可知,a随v的增大而减小,当a减小到零时v达最大,故
mg=μ(qvmB+qE),得vm=-.
答案:g- -