如图所示,矩形金属框架的右面中央有个小孔,当框架在水平方向的匀强磁场中以=2m/s的速度向右匀速运动时,有一个带电液滴水平向左射入孔中,它相对于磁场速度为u,结果液滴恰

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 磁场,地磁场/2023-04-12 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,矩形金属框架的右面中央有个小孔,当框架在水平方向的匀强磁场中以=2m/s的速度向右匀速运动时,有一个带电液滴水平向左射入孔中,它相对于磁场速度为u,结果液滴恰好在框架内作匀速圆周运动。问:
(1)液滴必须带什么性质的电荷?
(2)液滴作匀速圆周运动的周期T是多少?
(3)为使液滴能在框架中完整地运动一周,速度u要满足什么条件?框架宽度L要满足什么条件?
 

◎ 答案

(1)液滴必带负电荷。
(2) s
(3) <9.4m/s
>7.54m

◎ 解析

(1)金属框架在磁场中运动,穿过它所围面积的磁通量不变,所以没有感生电流。但由于两竖直框在做匀速地切割磁感线的运动,上下两板间有电势差,且形成了一个竖直向下的匀强电场。又因为运动液滴恰好作匀速圆周运动,说明它所受的重力mg跟电场力F平衡,洛仑兹力f提供做向心力,使粒子做匀速圆周运动。由题意可知,液滴必带负电荷。
(2)根据二力平衡以及电磁感应的规律,有:。磁感应强度为:
因为洛仑兹力,提供向心力,故有:,解得转动半径为:
液滴圆周运动的周期为:s
(3)要使液滴不跟框架右壁相碰,应满足条件:=1.88(m)
<1.88m ,可得:=9.4m/s
要使液滴不跟框架上壁相碰,应满足条件: ,=7.54m

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,矩形金属框架的右面中央有个小孔,当框架在水平方向的匀强磁场中以=2m/s的速度向右匀速运动时,有一个带电液滴水平向左射入孔中,它相对于磁场速度为u,结果液滴恰…”主要考查了你对  【磁场,地磁场】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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