一电量为q的粒子在均匀磁场中运动。下列说法正确的是: (1)只要速度大小相同 所受洛仑兹力就

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一电量为q的粒子在均匀磁场中运动。下列说法正确的是: (1)只要速度大小相同,所受洛仑兹力就一定相同; (2)速度相同,电量分别为+q和-q的两个粒子所受磁场力的方向相反,大小相等; (3)质量为m、电量为q的带电粒子,受洛仑兹力作用,其动能和动量都不变; (4)洛仑兹力总是与速度方向垂直,所以带电粒子运动的轨迹必定是圆。

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答案解析

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  • 正确答案:(1)因为洛仑兹力F=qvsinθ它不仅与速度的大小有关而且还与速度的方向有关即与速度方向同磁感应强度B之间夹角θ有关因此该说法不正确。(2)速度相同即速度的大小和方向都相同电量大小相同在同一磁场中所受的洛仑兹力F=+qvBsinθF"= -qvsinθ所以两力大小相等方向相反。此说法正确。(3)因为带电粒子受洛仑兹力作用时其速度大小不变所以动能不变但速度方向要改变因而动量也要改变。此说法不正确。(4)带电粒子在磁场中的运动除了与所受洛仑兹力有关外还与初始速度有关。在均匀磁场B中带电粒子运动的轨迹取决于粒子速度v与磁感应强度B的夹角θ当θ=0或θ=π时sinθ=0带电粒子未受洛仑兹力作用粒子沿原来运动方向前进其轨迹是一条直线。当θ=π/2时sinθ=1粒子受到的洛仑兹力的方向与粒子运动的速度方向垂直其力只改变速度的方向不改变速度的大小且力的大小始终为F=qvB所以粒子做圆周运动其轨迹是圆。当0<θ<π/2时可以把速度v分解为与磁场垂直的和与磁场平行的两个分量与磁场垂直的速度分量使粒子做圆周运动与磁场平行的速度分量使粒子沿磁场方向做匀速运动。结果粒子运动的轨迹变成一条螺旋线。此说法不正确。
    因为洛仑兹力F=qvsinθ,它不仅与速度的大小有关,而且还与速度的方向有关,即与速度方向同磁感应强度B之间夹角θ有关,因此该说法不正确。(2)速度相同,即速度的大小和方向都相同,电量大小相同,在同一磁场中所受的洛仑兹力F=+qvBsinθ,F"=-qvsinθ,所以两力大小相等,方向相反。此说法正确。(3)因为带电粒子受洛仑兹力作用时,其速度大小不变,所以动能不变,但速度方向要改变,因而动量也要改变。此说法不正确。(4)带电粒子在磁场中的运动除了与所受洛仑兹力有关外,还与初始速度有关。在均匀磁场B中,带电粒子运动的轨迹取决于粒子速度v与磁感应强度B的夹角θ,当θ=0或θ=π时,sinθ=0,带电粒子未受洛仑兹力作用,粒子沿原来运动方向前进,其轨迹是一条直线。当θ=π/2时,sinθ=1,粒子受到的洛仑兹力的方向与粒子运动的速度方向垂直,其力只改变速度的方向,不改变速度的大小,且力的大小始终为F=qvB,所以粒子做圆周运动,其轨迹是圆。当0<θ<π/2时,可以把速度v分解为与磁场垂直的和与磁场平行的两个分量,与磁场垂直的速度分量使粒子做圆周运动,与磁场平行的速度分量使粒子沿磁场方向做匀速运动。结果,粒子运动的轨迹变成一条螺旋线。此说法不正确。