2017_2018学年高中物理第三章磁场第六节洛伦兹力与现代技术课时检测粤教版选修3_1201707.doc

第三章 磁场第六节 洛伦兹力与现代技术A级抓基础1如图所示，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)，其运动轨迹如图所示以下说法中正确的是()A加速电场的场强方向向上B偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里C电子在电场中运动和在磁场中运动时，加速度都不变，都是匀变速运动D电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为f解析：电子带负电，向上加速运动，因此加速电场的方向应为竖直向下，选项A错误；电子刚进入时受水平向左的洛伦兹力，根据左手定则知偏转磁场的方向垂直纸面向外，选项B错误；电子在电场中运动时加速度可能变化，在磁场中运动时，加速度变化，选项C错误；根据动能定理可知，电子进入磁场时的速度为v，Uemv2，洛伦兹力的大小为fBev，得f，选项D正确答案：D2质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子的质量其工作原理如图所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由图可知()A此粒子带负电B下极板S2比上极板S1电势高C若只增大加速电压U，则半径r变大D若只增大入射粒子的质量，则半径r变小解析：根据动能定理得，qUmv2，由qvB得，r .由题图结合左手定则可知，该粒子带正电，故A错误；粒子经过电场要加速，因粒子带正电，所以下极板S2比上极板S1电势低，故B错误；若只增大加速电压U，由上式可知，则半径r变大，故C正确；若只增大入射粒子的质量，由上式可知，则半径也变大，故D错误答案：C3(多选)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源相连接的两个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面的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，重力不计，下列说法中正确的是()A增加交流电的电压B增大磁感应强度C改变磁场方向D增大加速器的半径解析：当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由牛顿第二定律qvBm，得v.若D形盒的半径为R，则带电粒子的最终动能Ekmmv2.所以要提高带电粒子射出时的动能，应尽可能增大磁感应强度B和加速器的半径R.答案：BD4(多选)如图所示是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小答案：ABC5如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的粒子，最后粒子恰好从e点射出，则()A如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出B如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从f点射出C如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出D只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短答案：AB级提能力6如图所示，光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在B处与圆弧相连，将整个装置置于水平向外的匀强磁场中，有一带正电小球从A静止释放，且能沿轨道前进，并恰能通过圆弧最高点，现若撤去磁场，使球仍能恰好通过圆环最高点C，释放高度H与原释放高度H的关系是()AHH BH<HCH>H D不能确定解析：无磁场时，小球在C点由重力提供向心力，临界速度为v.加磁场后，小球在C点受向上的洛伦兹力，向心力减小，临界速度v减小所以不加磁场时在C点的机械能较大，由于洛伦兹力不做功，有没有磁场机械能都守恒，所以，不加磁场时机械能较大答案：C7(多选)如图所示，有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子流在区域中不偏转，进入后偏转半径R相同，则它们一定具有相同的()A速度 B质量C电荷量 D比荷解析：当混合带电离子在通过正交的电场、磁场区域时没有发生偏转可得：电场力与洛伦兹力平衡，即q1Eq1v1B，q2Eq2v2B，所以v1v2，而进入匀强磁场区域后偏转半径r相同，也就是r，r1r2，即，所以A、D正确，B、C错误答案：AD8如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是()图甲图乙A高频电源的变化周期应该等于tntn1B在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1C粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大D不同粒子获得的最大动能都相同解析：由图可知粒子在单个D形盒内运动的时间为tntn1，由于在磁场中粒子运动的周期与速度无关，B正确；交流电源的周期为2(tntn1)，A错误；由r知当粒子的运动半径等于D形盒半径时加速过程就结束了，粒子的动能Ekm，即粒子的动能与加速次数无关，C错误；粒子的最大动能还与粒子的质量和电荷量有关，D错误答案：B9如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场区域，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的高度h.解析：(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必须与重力平衡，有：qEmg，E，重力的方向是竖直向下的，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上(2)小球做匀速圆周运动，O为圆心，MN为弦长，MOP，如图所示设半径为r，由几何关系知：sin ，小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v，有：qvB，由速度的合成与分解知：cos ，由式得：v0.(3)设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vyv0tan ，由匀变速直线运动规律知：v2gh，由式得：h.答案：(1)方向竖直向上(2)(3)10电子(不计重力)自静止开始经M、N板间(两板间电压为v)的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为 L的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示(已知电子的质量为m，电量为e)，求：(1)电子在加速电场中加速后获得的速度；(2)匀强磁场的磁感应强度；(3)电子在磁场中的运动时间解析：(1)电子在M、N间加速后获得的速度为v，由动能定理得：mv20eU，解得 v . (2)电子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：Bevm，电子在磁场中的轨迹如图，由几何关系得：(rL)2(L)2r2 由解得 B .(3)电子在磁场的周期为T，由几何关系得 AOP60°，可得电子在磁场中的运动时间t .答案：(1)v (2) (3) 6