高中 | 洛伦兹力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.5 运动电荷在磁场中受到的力

洛伦兹力

如图所示,光滑绝缘圆管竖直固定在水平匀强磁场中,一带正电小球从管口由静止开始下落,圆管对小球的冲量$I$随下落时间$t$的平方或下落高度$h$的关系图像中正确的是$(\qquad)$

["

","

","

","

"]
[["A"]]

小球竖直方向只受重力,小球做自由落体运动,则有$h=\dfrac{1}{2}gt^{2}$$v=gt$

小球下落过程中在水平方向将受到洛伦兹力,根据水平方向受力平衡可知圆管对小球的弹力大小始终等于小球所受洛伦兹力,即有$F_{N}=qvB$

由此可知圆管对小球的冲量$I=F_{N}\cdot t$

联立以上各式可得$I=qBgt^{2}$$I=2qBh$

则可知,小球的$I-t^{2}$$I-h$图像为过原点的倾斜直线。

故选:$\rm A$

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