高中物理 3.5 洛伦兹力的应用同步练习 教科版选修3-1

用心 爱心 专心 1 3 53 5 洛伦兹力的应用洛伦兹力的应用 同步测试题同步测试题 一 选择题一 选择题 1 如图 1 所示 在垂直于纸面向内的匀强磁场中 垂直于磁场方向发射出两个电子 1 和 2 其速度分别为 v1和 v2 如果 v2 2v1 则 1 和 2 的轨道半径之比 r1 r2及周期之比 T1 T2分 别为 A r1 r2 1 2 T1 T2 1 2 B r1 r2 1 2 T1 T2 1 1 C r1 r2 2 1 T1 T2 1 1 D r1 r2 1 1 T1 T2 2 1 2 如图 2 所示 ab 是一弯管 其中心线是半径为 R 的一段圆弧 将它置于一给定的匀强磁 场中 磁场方向垂直于圆弧所在平面 并且指向纸外 有一束粒子对准 a 端射入弯管 粒子 有不同的质量 不同的速度 但都是一价正离子 A 只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 B 只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 C 只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 D 只有能量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 3 电子以初速 V0 垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中 则 A 磁场对电子的作用力始终不变 B 磁场对电子的作用力始终不作功 C 电子的动量始终不变 D 电子的动能始终不变 它们以相同 的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 在图 3 中 哪个图正确 地表示出这三束粒子的运动轨迹 5 一个带电粒子 沿垂直于磁场的方向 射入一匀强磁场 粒子的一段径迹如图 4 所示 径迹上的每一小段可近似看成圆弧 由于带 电粒子使沿途的空气电离 粒子的能量逐渐减小 带电量不变 从图中 可以确定 A 粒子从 a 到 b 带正电 B 粒子从 b 到 a 带正电 用心 爱心 专心 2 C 粒子从 a 到 b 带负电 D 粒子从 b 到 a 带负电 6 三个相同的带电小球 1 2 3 在重力场中从同一高度由静止开始落下 其中小球 1 通过 一附加的水平方向匀强电场 小球 2 通过一附加的水平方向匀强磁场 设三个小球落到同一 高度时的动能分别为 E1 E2和 E3 忽略空气阻力 则 A E1 E2 E3 B E1 E2 E3 C E1 E2 E3 D E1 E2 E3 7 真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场 三个带有等量同种 电荷的油滴 a b c 在场中做不同的运动 其中 a 静止 b 向右做匀速直线运动 c 向左做 匀速直线运动 则三油滴质量大小关系为 A a 最大 B b 最大 C c 最大 D 都相等 8 一个带正电荷的微粒 重力不计 穿过图 5 中匀强电场和匀强磁场区域时 恰能沿直线 运动 则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是 A 增大电荷质量 B 增大电荷电量 C 减少入射速度 D 增大磁感强度 E 减小电场强度 二 填空题二 填空题 9 一束离子能沿入射方向通过互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域 然后进入磁感应强度 为 B 的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动 图 6 则这束离子必定有相同的 相同的 10 为使从炽热灯丝发射的电子 质量 m 电量 e 初速为零 能沿入 射方向通过互相垂直的匀强电场 场强为 E 和匀强磁场 磁感强度 为 B 区域 对电子的加 速电压为 11 一个电子匀强磁场中运动而不受到磁场力的作用 则电子运动的 方向是 12 一质量为 m 电量为 q 的带电粒子在磁感强度为 B 的匀强磁场中作圆周运动 其效果相 当于一环形电流 则此环形电流的电流强度 I 三 计算题三 计算题 13 一个电视显像管的电子束里电子的动能 EK 12000eV 这个显像管的位置取向刚好使电 子水平地由南向北运动 已知地磁场的竖直向下分量 B 5 5 10 5T 试问 1 电子束偏向什么方向 用心 爱心 专心 3 2 电子束在显像管里由南向北通过 y 20cm 路程 受洛仑兹力作用将偏转多少距离 电 子质量 m 9 1 10 31kg 电量 e 1 6 10 19C 14 如图 7 所示 一质量m 电量 q 带正电荷的小球静止在倾角 30 足够长的绝缘光滑斜 面 顶端时对斜面压力恰为零 若迅速把电场方向改为竖直向下 则小球能在斜面上滑行多 远 15 如图所示 分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场 磁感应强度为B 方向 垂直于纸面向里 已知带电量为q 粒子带负电 质量为m的粒子从磁场的边缘A点沿圆的 半径AO方向射入磁场 穿过磁场区域后 速度方向偏转了 60 角 不计该粒子的重力 1 请画出该带电粒子在该圆形区域内的运动轨迹的示意图 2 请推导该带电粒子在进入该圆形区域时的入射速度的大小v0的表达式 16 如图所示 在一个圆形区域内 两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直 径 A2A4为边界的两个半圆形区域 中 A2A4 与 A1A3的夹角为 60 一质量为 m 带电量 为 q 的粒子以某一速度从 区的边缘点 A1处沿与 A1A3成 30 角的方向射入磁场 随后该粒 子以垂直于 A2A4的方向经过圆心 O 进入 区 最后再从A4处射出磁场 已知该粒子从射入到 射出磁场所用的时间为 t 求 区和 区中的磁感应强度的大小 忽略粒子重力 用心 爱心 专心 4 17 如图 真空室内存在匀强磁场 磁场方向垂直于纸面向里 磁感应强度的大小 B 0 60T 磁场内有一块平面感光板 ab 板面与磁场方向平行 在距 ab 的距离16lcm 处 有一个点状的 放射源 S 它向各个方向发射 粒子 粒子的速度都是 6 3 0 10 vm s 已知 粒子的电荷与质量之比 7 5 0 10 q C kg m 现只考虑在图纸平 面中运动的 粒子 求 ab 上被 粒子打中的区域的长度 参考答案参考答案 一 选择题一 选择题 1 B 2 C 3 BD 4 C 5 B 6 B 7 C 8 C a b l S 用心 爱心 专心 5 二 填空题二 填空题 9 速度 荷质比 10 2 2 2 mE eB 11 平行磁场方向 12 2 2 qB m 三 计算题三 计算题 13 1 向东 2 约 3 mm 14 2 22 3 2 m g B q 15 解 1 画出的该带电粒子在该圆形区域内的运动轨迹的示意图 2 由 R v mBqv 2 0 0 得 qB mv R 0 由示意图分析知 rR3 解得 m rqB v 3 0 16 1 解 设粒子的入射速度为 v 已知粒子带正电 故它在磁场中先顺时针做圆周运动 最后从 A4点射出 用 B1 B2 R1 R2 T1 T2 分别表示在磁场 区和 区的磁 感应强度 轨道半径和周期 1 2 1 R v mqvB 1 2 2 2 R v mqvB 2 1 1 1 22 qB m v R T 3 2 2 2 22 qB m v R T 4 设圆形区域半径 r 如右图所示 已知粒子过圆心且垂直于 A2 A4进入 区磁场 连接 A1 A2 21OA A 为等边三角形 A2为带电粒子在磁场 区运动轨迹的圆心 其轨迹的半径 rOAAAR 2211 5 圆心角 A1 A2O 60 带电粒子在磁场 区运动时间为 11 6 1 Tt 6 带电粒子在磁场 区运动轨迹的圆心在 O A4的中点 即 rR 2 1 2 7 在磁场 区运动时间为 22 2 1 Tt 8 用心 爱心 专心 6 带电粒子从射入到射出所用的总时间为 21 ttt 9 由以上各式可得 qt m B 6 5 1 10 qt m B 3 5 2 11 17 参考解答 粒子带正电 故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动 用 R 表示轨道半径 有 R v mqvB 2 由此得 Bmq v R 代入数值得 R 10cm 可见 2R l R 因朝不同方向发射的 粒子的圆轨迹都过 S 由此可知 某一圆轨迹在图中 N 左侧与 ab 相切 则此切点 P1就是 粒子能打中的左侧最远点 为定出 P1点的位置 可作平行于 ab 的 直线 cd cd 到 ab 的 距离为 R 以 S 为圆心 R 为半径 作弧交 cd 于 Q 点