《高中物理 第5章 磁場(chǎng)與回旋加速器 5_6 洛倫茲力與現(xiàn)代科技學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第5章 磁場(chǎng)與回旋加速器 5_6 洛倫茲力與現(xiàn)代科技學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-1（7頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

洛倫茲力與現(xiàn)代科技 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．(多選)如圖5612為一“濾速器”裝置的示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′射出，不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的辦法是(　　) 圖5612 A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 【解析】　要使電子沿直線OO′運(yùn)動(dòng)，則電子在豎直方向所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，若a板電勢(shì)高于b板，則電子所受電場(chǎng)力方向豎直向上，其所受洛倫茲力方向必向下，由左手定則可判定磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，故A選項(xiàng)正確．同理可判斷D選項(xiàng)正確． 【答案】　AD 2.圖5613為云室中某粒子穿過鉛板P前后的軌跡．室中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與軌跡所在平面垂直(圖中垂直于紙面向里)，由此可知此粒子(　　) 圖5613 A．一定帶負(fù)電 B．可能帶負(fù)電也可能帶正電 C．可能是從上而下穿過該鉛板 D．一定是從下而上穿過該鉛板 【解析】　穿過鉛板后要損失機(jī)械能，即速度減小，因此半徑要減小，由此判斷粒子從下往上穿過．由軌跡偏轉(zhuǎn)方向易知此粒子帶正電． 【答案】　D 3．(多選)(2016杭州高二檢測(cè))用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法(　　) A．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍 B．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍 C．將D形盒的半徑增大為原來的2倍 D．將D形盒的半徑增大為原來的4倍 【解析】　粒子在回旋加速器中旋轉(zhuǎn)的最大半徑等于D形盒的半徑R，由R＝得粒子最大動(dòng)能Ek＝mv2＝，欲使最大動(dòng)能為原來的4倍，可將B或R增大為原來的2倍，故A、C正確． 【答案】　AC 4．(多選)(2016臨高高二檢測(cè))圖5614是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述正確的是(　　) 圖5614 A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小 【解析】　因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，所以無法用化學(xué)方法進(jìn)行分析，質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，A正確．在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒子沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可知B正確．再由qE＝qvB有v＝E/B，C正確．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0中R＝，所以＝，D錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 5.如圖5615所示是質(zhì)譜儀示意圖，它可以測(cè)定單個(gè)離子的質(zhì)量，圖中離子源S產(chǎn)生帶電荷量為q的離子，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)到記錄它的照相底片P上，測(cè)得它在P上位置與A處水平距離為d，則該離子的質(zhì)量m大小為(　　) 圖5615 A.　　　　　　　　 B. C. D. 【解析】　粒子經(jīng)過加速電場(chǎng)過程中由動(dòng)能定理得qU＝mv2.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，則有＝.聯(lián)立以上兩式解得m＝. 【答案】　A 6．(多選)在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)(不計(jì)重力)，電子可能沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)的是(　　) 【解析】　若電子水平向右運(yùn)動(dòng)，在A圖中電場(chǎng)力水平向左，洛倫茲力豎直向下，故不可能；在B圖中，電場(chǎng)力水平向左，洛倫茲力為零，故電子可能水平向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)；在C圖中電場(chǎng)力豎直向上，洛倫茲力豎直向下，當(dāng)二者大小相等時(shí)，電子向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；在D圖中電場(chǎng)力豎直向上，洛倫茲力豎直向上，故電子不可能做水平向右的直線運(yùn)動(dòng)，因此只有選項(xiàng)B、C正確． 【答案】　BC 7．如圖5616所示，一帶電小球在一正交電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域里做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930072】 圖5616 A．小球一定帶正電 B．小球一定帶負(fù)電 C．小球的繞行方向?yàn)槟鏁r(shí)針 D．改變小球速度的大小，小球?qū)⒉蛔鰣A周運(yùn)動(dòng) 【解析】　帶電小球在正交電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域里做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，必然有向上的電場(chǎng)力與重力平衡，洛倫茲力提供向心力，所以小球帶負(fù)電，且沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，改變小球速度的大小，小球依然是洛倫茲力提供向心力且能夠做圓周運(yùn)動(dòng)，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 8．(多選)如圖5617所示，在真空中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，3個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右勻速運(yùn)動(dòng)，c向左勻速運(yùn)動(dòng)．比較它們重力的關(guān)系，正確的是(　　) 圖5617 A．Ga最大 B．Gb最小 C．Gc最大 D．Gb最大 【解析】　由a靜止可以判定它不受洛倫茲力作用，它所受力的重力與電場(chǎng)力平衡，如圖所示，由電場(chǎng)力方向向上可知，a一定帶負(fù)電，因3個(gè)油滴帶有同種電荷，所以b、c也一定帶等量的負(fù)電，所受電場(chǎng)力相同，大小都為F＝qE，由于b、c在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)，它們還受到洛倫茲力作用，受力如圖所示，由平衡條件得Ga＝qE，Gb＝qE－F1，Gc＝qE＋F2，所以有Gc＞Ga＞Gb，故B、C正確． 【答案】　BC [能力提升] 9．(多選)方向如圖5618所示勻強(qiáng)電場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)為E)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)共存的場(chǎng)區(qū)，一電子沿垂直電場(chǎng)線和磁感線方向以速度v0射入場(chǎng)區(qū)，則(　　) 圖5618 A．若v0>E/B，電子沿軌跡Ⅰ運(yùn)動(dòng)，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度v>v0 B．若v0>E/B，電子沿軌跡Ⅱ運(yùn)動(dòng)，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度vv0 D．若v0，即洛倫茲力大于靜電力，因而軌跡向下偏轉(zhuǎn)，靜電力做負(fù)功，動(dòng)能減小，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度vv0，D錯(cuò)誤，C正確． 【答案】　BC 10．(多選)(2015古田一中高二檢測(cè))北半球某處，地磁場(chǎng)水平分量B1＝0.810－4 T，豎直分量B2＝0.510－4 T，海水向北流動(dòng)，海洋工作者測(cè)量海水的流速時(shí)，將兩極板插入此海水中，保持兩極板正對(duì)且垂線沿東西方向，兩極板相距d＝20 m，如圖5619所示，與兩極板相連的電壓表(可看作是理想電壓表)示數(shù)為U＝0.2 mV，則(　　) 圖5619 A．西側(cè)極板電勢(shì)高，東側(cè)極板電勢(shì)低 B．西側(cè)極板電勢(shì)低，東側(cè)極板電勢(shì)高 C．海水的流速大小為0.125 m/s D．海水的流速大小為0.2 m/s 【解析】　由于海水向北流動(dòng)，地磁場(chǎng)有豎直向下的分量，由左手定則可知，正電荷偏向西側(cè)極板，負(fù)電荷偏向東側(cè)極板，即西側(cè)極板電勢(shì)高，東側(cè)極板電勢(shì)低，故選項(xiàng)A正確；對(duì)于流過兩極板間的帶電粒子有：qvB2＝q，即v＝＝ m/s＝0.2 m/s，故選項(xiàng)D正確． 【答案】　AD 11．質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電的粒子自靜止開始，經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng)，如圖5620所示．已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì)． 圖5620 (1)正確畫出粒子由靜止開始至離開勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖(用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)； (2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 【解析】　(1)作粒子經(jīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的軌跡圖，如圖 (2)設(shè)粒子在M、N兩板間經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的速度為v，由動(dòng)能定理得： qU＝mv2① 粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為r，則： qvB＝m② 由幾何關(guān)系得：r2＝(r－L)2＋d2③ 聯(lián)立①②③式得： 磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝. 【答案】　(1)軌跡圖見解析　(2) 12．如圖5621所示，在空間中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其豎直邊界AB、CD的寬度為d，在邊界AB左側(cè)是豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子(不計(jì)重力)從P點(diǎn)以大小為v0的水平初速度射入電場(chǎng)，隨后與邊界AB成45射入磁場(chǎng)．若粒子能垂直CD邊界飛出磁場(chǎng)，穿過小孔進(jìn)入如圖所示兩豎直平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中減速至零且碰不到正極板． 圖5621 (1)請(qǐng)畫出上述過程中粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并求出粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v； (2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B； (3)求金屬板間的電壓U的最小值． 【解析】　(1)軌跡如圖所示v＝＝v0. (2)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)其軌道半徑 為R，由幾何關(guān)系可知R＝＝d qvB＝m， 解得B＝. (3)粒子進(jìn)入板間電場(chǎng)至速度減為零且恰不與正極板相碰時(shí)，板間電壓U最小，由動(dòng)能定理有 －qU＝0－mv2 解得U＝. 【答案】　(1)軌跡見解析圖　v0　(2)　(3)