（课堂设计）高中物理 5.6 洛伦兹力与现代科技同步精练 沪科版选修3-1

第6课时洛伦兹力与现代科技1.质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和Rα，周期分别为Tp和Tα.则下列选项正确的是 ()A．Rp∶Rα＝1∶2Tp∶Tα＝1∶2B．Rp∶Rα＝1∶1Tp∶Tα＝1∶1C．Rp∶Rα＝1∶1Tp∶Tα＝1∶2D．Rp∶Rα＝1∶2Tp∶Tα＝1∶1解析：由洛伦兹力提供向心力，则qvB＝meq\f(v2,R)，R＝eq\f(mv,qB)，由此得：eq\f(Rp,Rα)＝eq\f(mp,qp)·eq\f(qα,mα)＝eq\f(m,q)·eq\f(2q,4m)＝eq\f(1,2)由周期T＝eq\f(2πm,qB)得：eq\f(Tp,Tα)＝eq\f(mp,qp)·eq\f(qα,mα)＝eq\f(Rp,Rα)＝eq\f(1,2)，故A选项正确．答案：A2．回旋加速器是利用较低电压的高频电源，使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图5－6－10.下列说法正确的是 ()图5－6－10A．粒子在磁场中做匀速圆周运动图5－6－10B．粒子由A0运动到A1，比粒子由A2运动到A3所用时间少C．粒子的轨道半径与它被电场加速的次数成正比D．粒子的运动周期和运动速率成正比答案：A图5－6－113．如图5－6－11所示，场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里，磁感应强度B2的方向垂直纸面向外，在S处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁以垂直于场强E和磁感应强度B1的方向射入，若四个离子质量m甲＝m乙<m丙＝m丁，速度v甲<v乙＝v丙<v丁，(不计离子的重力)，则运动到P1、P2、P3、P4的四个位置的正离子分别为 图5－6－11A．甲乙丙丁 B．甲丁乙丙C．丙乙丁甲 D．甲乙丁丙解析：偏向P1的电场力大，偏向P2的洛伦兹力大，进入B2的是速度相等的，所以落在P1的是甲，P2的是丁；由R＝eq\f(mv,qB)质量大的半径大，落在P3的是乙，P4的是丙．答案：B4．如果回旋加速器的内部磁场磁感应强度为B，带电粒子的质量为m，带电荷量为q，则关于回旋加速器的电场的周期下列说法中正确的是 ()A．所加电压为直流电压，因此周期T为无穷大B．所加电压为交变电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的一半，即T＝eq\f(πm,Bq)C．所加电压为交变电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期，即T＝eq\f(2πm,Bq)D．所加电压为交变电压，其周期为带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的2倍，即T＝eq\f(4πm,Bq)答案：C5．一电子与质子速度相同，都从O点射入匀强磁场区，则图5－6－12中画出的四段圆弧，哪两个是电子和质子运动的可能轨迹 ()图5－6－12A．a是电子运动轨迹，d图5－6－12B．b是电子运动轨迹，c是质子运动轨迹C．c是电子运动轨迹，b是质子运动轨迹D．d是电子运动轨迹，a是质子运动轨迹答案：C图5－6－136．如图5－6－13所示，在xOy平面内，匀强电场的方向沿x轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里．一电子在xOy平面内运动时，速度方向保持不变，则电子的运动方向沿 ()图5－6－13A．x轴正向 B．x轴负向C．y轴正向 D．y轴负向解析：电子受静电力方向一定水平向左，所以需要受向右磁场力才能匀速运动，根据左手定则进行判断可得电子应沿y轴正向运动．答案：C7．如图5－6－14所示，设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一粒子在重力、电场力和洛伦兹力作用下从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，以下说法正确的是 ()图5－6－14A．此粒子必带正电荷图5－6－14B．A点和B点在同一高度C．粒子在C点时速度最大D．粒子到达B点后，将沿曲线返回A点答案：ABC8．质量为m、电荷量为e的电子的初速为零，经电压为U的加速电场加速后进入磁感应强度为B的偏转磁场(磁场方向垂直纸面)，其运动轨迹如图5－6－15所示，则 ()A．加速电场的场强方向竖直向上图5－6－15B．偏转磁场的磁场方向垂直纸面向里图5－6－15C．能求出电子经加速电场加速后，开始进入磁场时的动能D．能求出电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小答案：CD图5－6－169．如图5－6－16所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计) ()图5－6－16A．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝4B．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝4C．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝1/4D．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝1/4答案：B图5－6－1710．如图5－6－17所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场．若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是 ()图5－6－17A．在b、n之间某点 B．在n、a之间某点C．a点 D．在a、m之间某点解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当氢核垂直于ad边从中点m射入，又从ab边的中点n射出，则速度必垂直于ab边，a点为圆心，且R＝eq\f(mv,qB)，当磁场的磁感应强度变为原来的2倍，则半径变为原来的1/2，氢核从a点垂直于ad边射出，所以选项C正确．答案：C图5－6－1811．如图5－6－18所示为测量某种离子的比荷的装置．让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速，然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点．已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a.离子从缝S1进入电场时的速度不计．该离子的比荷eq\f(q,m)为多少？图5－6－18解析：粒子经电场加速、磁场偏转两个过程，其中速度v把这两个过程联系起来，对两个过程分别建立有关方