2024-2025学年高中物理同步测练20洛伦兹力的应用含解析教科版选修3-1

PAGE10-洛伦兹力的应用1、关于回旋加速器在实际中的应用,下列说法不正确的是(

)A.电场的改变周期等于带电粒子在磁场中的运动周期

B.带电粒子每经过D形盒的缝隙一次就加速一次,加速后在磁场中做匀速圆周运动的周期不变

C.带电粒子经过回旋加速器加速,能量不能无限增大

D.带电粒子的最大动能仅与带电粒子本身和D形盒半径有关2、圆形区域内有如图所示的匀强磁场,一束比荷相同的带电粒子对准圆心射入,分别从、两点射出,下列说法正确的是(

)A.点出射粒子速率较小

B.点出射粒子运动半径较大

C.点出射粒子磁场中的运动时间较短

D.点出射粒子速度偏转角较小3、如图所示,圆形区域内有垂直于纸面对里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角。现将带电粒子的速度变为v/3,仍从A点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为(

)A.

B.

C.

D.4、回旋加速器是加速带电粒子的装置.其主体部分是两个D形金属盒,两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高频沟通电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,如图所示,现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的是(

)A.增大金属盒的半径

B.减小狭缝间的距离

C.增大高频沟通电压

D.减小磁场的磁感应强度5、如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图。初速度不计的电子经加速电场加速后进入有限边界的匀强磁场中发生偏转,最终打在荧光屏上。假如发觉电视画面幅度与正常的相比偏小,则引起这种现象可能的缘由是(

)A.电子枪放射实力减弱,电子数量削减

B.加速电场的电压过低,电子速率偏小

C.偏转线圈局部短路,线圈匝数削减

D.偏转线圈中电流过大,偏转线圈的磁感应强度增加6、如图所示,为质谱仪测定带电粒子质量装置的示意图.速度选择器(也称滤速器)中场强的方向竖直向下.磁感应强度的方向垂直于纸面对里,分别器中磁感应强度的方向垂直于纸面对外.在处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于和射入速度选择器中,若,,在不计重力的状况下,则打在、、、四点的离子分别是(

)A.甲、乙、丙、丁

B.甲、丁、乙、丙

C.丙、丁、乙、甲

D.甲、乙、丁、丙7、为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极,污水充溢管口地从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积),下列说法中正确的是(

)A.若污水中负离子较多,则N板比M板电势高

B.M板电势肯定高于N板的电势

C.污水中离子浓度越高,电压表的示数越大

D.电压表的示数U与污水流量Q成反比8、显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直纸面对里的磁场方向为正方向,若使电子打在荧光屏上的位置由点渐渐移动到点,下列改变的磁场能够使电子发生上述偏转的是(

)

A.B.

C.D.9、在两个平行带电金属板之间存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场,已知磁场方向垂直纸面对里。一束带正电的粒子从板中间的左侧沿平行于金属板的方向穿过(不计重力),则下列说法正确的是(

)A.上极板带正电

B.上极板带负电

C.带电粒子的速度大小为E/B

D.带电粒子可能匀加速沿直线穿过电场10、一个带电粒子以初速度垂直于电场方向向右射入匀强电场区域,穿出电场后接着又进入匀强磁场区域.设电场和磁场区域有明确的分界线,且分界线与电场强度方向平行,如图中的虚线所示.在图所示的几种状况中,可能出现的是(

)A.B.

C.D.11、如图所示,两平行金属板间距为,电势差为,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为的匀强磁场.带电量为质量为的粒子,由静止起先从正极板动身,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动.忽视重力的影响,求:1.匀强电场场强的大小;2.粒子从电场射出时速度的大小;3.粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径12、如图所示,质量为,电荷量为的两个带负电小球、用长为的绝缘轻杆相连,放置在光滑绝缘水平面上.、宽度为1.5,该区域中分布着水平向左,大小为的匀强电场.起先、系统对称地静止放在点两侧,释放后,当球经过点时,匀强电场立即反向且大小不变.求:带电小球1.获得的最大加速度;2.进入电场前轻杆的弹力;3.、系统最终状态获得的动能.1答案及解析：答案：D解析：由回旋加速器原理易知,A对;周期T=与速度无关,B对;粒子的质量随速度增大而增大,而质量改变会导致其回旋周期改变,从而破坏与电场改变周期的同步,C对;带电粒子的最大动能还与磁场有关,D错。2答案及解析：答案：C解析：带电粒子沿着有界圆形区域的半径射入匀强磁场,做匀速圆周运动,从点射出的粒子对应的半径较大,由,得,又因为两粒子的比荷相同,所以半径越大的粒子的速率越大,AB错误;由得两个粒子的周期相同,粒子所绕的圆弧的圆心角和在有界磁场中出射点与入射点所夹的圆弧的圆心角互补,故在点射出的粒子对应的圆心角较小,时间较短,C正确;速度的偏转角等于所绕圆弧的圆心角,故粒子的速度偏转角较小,D错误.3答案及解析：答案：B解析：依据入射点、出射点及速度的方向可确定粒子运动的轨迹及圆心的位置,如图所示.

设圆形区域的半径为,粒子运动的轨道半径为,周期为,则有.其中,粒子运动的轨道半径

,周期

与速度无关.当粒子的速度变为时,轨道半径,粒子对应的轨迹圆心为,由几何关系知,转过的圆心角,所以,正确.

4答案及解析：答案：A解析：5答案及解析：答案：C解析：电视画面幅度比正常的偏小,是由于电子束的偏转角减小,即电子束的轨道半径增大。电子在磁场中偏转时的半径r=mv/qB,当电子枪放射实力减弱,放射的电子数量削减时,由于运动的电子速率及磁感应强度不变,所以不会影响电视画面幅度的大小,故A错误;当加速电场电压过低,电子速率偏小时,会导致电子运动半径减小.从而使偏转角度增大,导致画面幅度与正常的相比偏大,故B错误;当偏转线圈局部短路,线圈匝数削减时.会导致偏转线圈的磁感应强度减弱,从而使电子运动半径增大,电子束的偏转角减小,则画面幅度与正常的相比偏小,故C正确;当偏转线圈中电流过大.偏转线圈的磁感应强度增加时,会导致电子运动半径变小,所以画面幅度与正常的相比偏大,故D错误:6答案及解析：答案：B解析：对打在的离子,,最小,故为甲离子;对打在的离子,,最大,故为丁离子;对打在的离子与打在的离子相比,,由,又,故打在的离子小,即为乙离子.B正确.7答案及解析：答案：B解析：8答案及解析：答案：C解析：高速电子流打在荧光屏上的位置由b点渐渐移动到a点,可知电子先向下偏转,后向上偏转,依据左手定则可知,磁场的方向起先时垂直纸面对里,方向为正,且渐渐减弱,后来电子又上偏,磁场方向垂直纸面对外,方向为负,且渐渐增加,故C正确.9答案及解析：答案：AC解析：10答案及解析：答案：AD解析：图A中,当粒子垂直进入匀强电场时,由图可知,电场力向下,则粒子带正电,当进入磁场时由左手定则可得洛伦兹力垂直于速度向上,选项A正确;

图B中,当粒子垂直进入匀强电场时,由图可知,电场力向下,则粒子带负电,当进入磁场时由左手定则可得洛伦兹力垂直速度向下,选项B错误;

图C中,当粒子垂直进入匀强电场时,由图可知,电场力向下,则粒子带正电,当进入磁场时由左手定则可得洛伦兹力垂直速度向下,选项C错误;

图D中,当粒子垂直进入匀强电场时,由图可知,电场力向上,则粒子带正电,当进入磁场时由左手定则可得洛伦兹力垂直速度向下,选项D正确.11答案及解析：答案：1.电场强度

2.依据动能定理,有得.

3.粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力供应向心力,有,得.解析：本题中带电粒子在电场中由静止起先做匀加速直线运动,可由动能定理或牛顿其次定律求解,选用动能定理进行解题更简捷.进入磁场后做匀速