优化方案高中物理 3.5 洛伦兹力的应用课时作业（含解析）教科版选修31.doc

洛伦兹力的应用一、选择题1处在匀强磁场内部的两个电子a和b分别以速率v和2v垂直于磁场开始运动，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点()a条件不够无法比较 ba先到达cb先到达 d同时到达解析：选d由周期公式t可知，运动周期与速度v无关两个电子各自经过一个周期又回到原来的出发点，故同时到达，选项d正确2. 电子e以垂直于匀强磁场的速度v，从a点进入长为d、宽为l的磁场区域，偏转后从b点离开磁场，如图所示，若磁场的磁感应强度为b，那么()a电子在磁场中的运动时间td/vb电子在磁场中的运动时间t/vc洛伦兹力对电子做的功是wbevld电子在b点的速度大小也为v解析：选bd粒子在磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，洛伦兹力不做功3. 如图为电视机显像管的偏转线圈示意图，线圈中心o处的黑点表示电子枪射出的电子，它的方向垂直纸面向外当偏转线圈中的电流方向如图所示时，电子束应()a向左偏转 b向上偏转c向下偏转 d不偏转解析：选c由安培定则可以判断出两个线圈的左端均是n极，磁感线分布如图所示再由左手定则判断出电子应向下偏转，c项正确4. 如图所示，一个静止的质量为m，带电量为q的带电粒子(不计重力)，经电压u加速后垂直进入磁感应强度为b的匀强磁场中，粒子打至p点，设opx，能正确反映x与u之间函数关系的xu图像是下图中的()解析：选b电场加速qumv2，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动qvbm，x2r，所以有x ，b正确5. 如图所示为一“滤速器”装置的示意图a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔o进入a、b两板之间为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线oo运动，由o射出不计重力作用可能达到上述目的的办法是()a使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里b使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里c使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外d使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外解析：选ad要使电子沿直线oo射出，则电子必做匀速直线运动，电子受力平衡在该场区，电子受到电场力和洛伦兹力，要使电子二力平衡，则两个力的方向分别为竖直向上和竖直向下a选项电子所受电场力竖直向上，由左手定则判断洛伦兹力竖直向下，满足受力平衡同理，d选项也满足受力平衡所以a、d选项正确6(杭州十四中高二检测) 如图所示，在圆形区域里，有匀强磁场，方向如图所示，有一束速率各不相同的质子自a点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中()a运动时间越长的，其轨迹所对应的圆心角越大b运动时间越长的，其轨迹越长c运动时间越短的，射出磁场时，速率越小d运动时间越短的，射出磁场时，速度方向偏转越小解析：选ad带电粒子在磁场中做部分圆周运动，求所用的时间可用公式tt，是恒量所以t和轨迹所对应的圆心角成正比，故a正确；运动时间长，轨迹对应的圆心角大，而轨迹长度sr，如果半径较小，s也不一定就大，故b不正确；运动时间短，则所对应的圆心角就小，由此题给出的圆形磁场分析轨迹半径应较大，由r知，速度应较大，故c错；由几何知识知道粒子在磁场中运动偏转角等于圆心角，故运动时间短的，射出磁场时速度方向偏转也小，故d正确7. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示它的核心部分是两个d形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子由加速器的中心附近进入加速器，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出如果用同一回旋加速器分别加速氚核和粒子(氚核和粒子质量之比为34，电荷量之比为12)，则以下说法正确的是()a加速粒子的交流电源的周期较大，粒子获得的最大动能较小b加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小c若增大加速电压，氚核获得的最大动能增大d若增大加速电压，氚核在加速器中运动的总时间变短解析：选bd交流电源的周期t，粒子获得的最大动能为em，所以加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小，a错误，b正确；而且从最大动能的影响因素可以看出，增大加速电压，最大动能不变，但由于电场加速一次获得的动能多，所以加速的总次数减小，即在磁场中运动的总时间减少，所以在加速器中运动的总时间变短，所以c错误，d正确8回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个d形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两d形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()a增大匀强电场间的加速电压b增大磁场的磁感应强度c增加周期性变化的电场的频率d增大d形金属盒的半径解析：选bd粒子最后射出时的旋转半径为d形盒的最大半径r，r，ekmv2.可见，要增大粒子射出时的动能，应增大磁感应强度b或d形盒的半径r，故正确答案为b、d9如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，且有mambmcmd，以速度vavbvcvd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入b2磁场，由此可判定()a射向p1的是a离子b射向p2的是b离子c射到a1的是c离子d射到a2的是d离子解析：选a从离子在磁场b2中的偏转方向可知离子带正电，而正离子在速度选择器受到磁场b1的洛伦兹力方向又可由左手定则判断为向右，电极p1、p2间的电场方向必向左，因为qvbb1qvcb1qe，所以能沿直线穿过速度选择器的必然是速度相等的b、c两离子；因为qvab1qe，所以d离子穿过速度器时必向右偏射向p2；因为mbvb/qb2mcvc/qb2，所以在b2中偏转半径较小而射到a1的是b离子，在b2中偏转半径较大而射到a2的是c离子故a正确10. (南京外国语学校高二检测)如图所示为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区域的时间为t.在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为b，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转60角，如图所示根据上述条件不可能求下列物理量中的哪几个()a带电粒子的荷质比b带电粒子在磁场中运动的时间c带电粒子在磁场中运动的半径d带电粒子在磁场中运动的角速度解析：选c设磁场区域的半径为r，不加磁场时，带电粒子速度的表达式为v带电粒子在磁场中运动半径由题图可知rrcot 30r由粒子在磁场中运动的轨道半径公式可得r由以上三式可得，周期tt，在磁场中运动时间tt，运动角速度，所以选c二、非选择题11为了研究物质的微观结构，科学家必须用各种各样的加速器产生出速度很大的高能粒子欧洲核子研究中心的粒子加速器周长达27 km，为什么加速器需要那么大的周长呢？解析：由回旋加速器原理，带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qvb，得v.故粒子经电场加速后离开加速器时的动能ekmv2可见在其他条件一定时，加速器的半径越大，粒子加速后的能量越大答案：半径越大，粒子加速后能量就越大12.(2013高考天津卷改编)一圆筒的横截面如图所示，其圆心为o.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b圆筒下面有相距为d的平行金属板m、n，其中m板带正电荷，n板带等量负电荷质量为m、电荷量为q的带正电粒子自m板边缘的p处由静止释放，经n板的小孔s以速度v沿半径so方向射入磁场中粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从s孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)m、n间电场强度e的大小；(2)圆筒的半径r.解析：(1)设两板间的电压为u，由动能定理得qumv2由匀强