的磁场内恰好做匀速直线运动,则带电粒子运动的速度大小多大?方向如何?
20m/s 与电场强度成60°斜向上。
【解析】运动电荷作匀速直线运动,则它受的合外力必为零,重力和电场力的大小、方向均可直接确定,则洛仑兹力必与重力和电场力的合力等值、反向,如图所示,由左手定则就可确定运动电荷的速度方向。
设速度v与电场E的夹角为
tan=
所以=60°
由运动电荷受到合外力为零,得:
qVB=2mg
所以 v=
【例2】带电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下面说法中正确的是( )
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B.如果把+q改为-q,且速度反向大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.粒子只受到洛伦兹力作用下运动的动能、动量均不变
思路分析:本题意在考查对洛伦兹力概念的理解.因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关,如当粒子速度与磁场垂直时f=qvB,当粒子速度与磁场平行时f=0,再者由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直,因而速度方向不同时,洛伦兹力的方向也不同,所以A选项错.
因为+q改为-q,且速度反向时所形成的电流方向与原+q运动形成的电流方向相同,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由f=qvB可知大小不变,所以B选项正确.
因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角,所以C选项错.
由于洛伦兹力总与速度垂直,因此洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使动量的方向不断改变,故D选项错.
答案:B
【例3】如图3-5-5所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一与磁感线垂直且水平放置的、长为L的摆线,拉一质量为m、带有+q电荷量的摆球,试求摆球通过最低位置时绳上的拉力F.