《高中物理 第5章 磁場與回旋加速器 5_5 探究洛倫茲力學(xué)業(yè)分層測評 滬科版選修3-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第5章 磁場與回旋加速器 5_5 探究洛倫茲力學(xué)業(yè)分層測評 滬科版選修3-1（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

探究洛倫茲力 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達標(biāo)] 1．(多選)下列說法正確的是(　　) A．所有電荷在電場中都要受到電場力的作用 B．所有電荷在磁場中都要受到洛倫茲力的作用 C．一切運動電荷在磁場中都要受到洛倫茲力的作用 D．運動電荷在磁場中，只有當(dāng)垂直于磁場方向的速度分量不為零時，才受到洛倫茲力的作用 【解析】　電荷在電場中受電場力F＝qE，不管運動還是靜止都一樣，故A對；而運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力F＝qvB，其中v是垂直于B的分量，當(dāng)v平行于B時，電荷不受洛倫茲力，故B、C錯，D對． 【答案】　AD 2. (2016宿遷高二檢測)湯姆遜通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子．如圖5510所示，把電子射線管(陰極射線管)放在蹄形磁鐵的兩極之間，可以觀察到電子束偏轉(zhuǎn)的方向是(　　) 圖5510 A．向上　　 B．向下　　　 C．向左　　 D．向右 【解析】　電子束由負(fù)極向正極運動，帶負(fù)電，電子束運動范圍內(nèi)的磁場由N極指向S極，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力方向向下． 【答案】　B 3．速率相同的電子垂直磁場方向進入四個不同的磁場，其軌跡如下圖所示，則磁場最強的是(　　) 【解析】　由qvB＝m得r＝，速率相同時，半徑越小，磁場越強，選項D正確． 【答案】　D 4．(2016煙臺高二檢測)粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電荷．讓它們在勻強磁場中同一點以大小相等、方向相反的速度開始運動．已知磁場方向垂直于紙面向里．則下列四個圖中，能正確表示兩粒子運動軌跡的是(　　) 【解析】　由洛倫茲力和牛頓第二定律可得r甲＝，r乙＝，故＝2，且由左手定則對其運動的方向判斷可知A正確． 【答案】　A 5．半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子(不計重力)從A點以速度v0垂直于磁場方向射入磁場中，并從B點射出．∠AOB＝120，如圖5511所示，則該帶電粒子在磁場中運動的時間為(　　) 圖5511 A. B. C. D. 【解析】　如圖所示由∠AOB＝120可知，弧AB所對圓心角θ＝60，設(shè)帶電粒子做勻速圓周運動的半徑為R.由幾何知識知R＝r，t＝＝＝＝，故D正確． 【答案】　D 6．如圖5512所示，a和b帶電荷量相同，以相同動能從A點射入磁場，在勻強磁場中做圓周運動的半徑ra＝2rb，則可知(重力不計)(　　) 圖5512 A．兩粒子都帶正電，質(zhì)量比ma/mb＝4 B．兩粒子都帶負(fù)電，質(zhì)量比ma/mb＝4 C．兩粒子都帶正電，質(zhì)量比ma/mb＝1/4 D．兩粒子都帶負(fù)電，質(zhì)量比ma/mb＝1/4 【解析】　由于qa＝qb、Eka＝Ekb，由動能Ek＝mv2和粒子旋轉(zhuǎn)半徑r＝，可得m＝，可見m與半徑r的平方成正比，故ma∶mb＝4∶1，再根據(jù)左手定則判知粒子應(yīng)帶負(fù)電，故B正確． 【答案】　B 7．一初速度為零的質(zhì)子(質(zhì)量m＝1.6710－27 kg，電荷量q＝1.610－19 C)，經(jīng)過電壓為1 880 V的電場加速后，垂直進入磁感應(yīng)強度為5.010－4 T的勻強磁場中，質(zhì)子所受的洛倫茲力為多大？ 【解析】　在加速電場中，由動能定理qU＝mv2得， 質(zhì)子獲得的速率v＝≈6.0105 m/s， 質(zhì)子受到的洛倫茲力f＝Bqv＝4.810－17 N. 【答案】　4.810－17 N [能力提升] 8. (2013安徽高考)圖5513中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是(　　) 圖5513 A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 【解析】　綜合應(yīng)用磁場的疊加原理、左手定則和安培定則解題．由安培定則分別判斷出四根通電導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向，再由磁場的疊加原理得出O點的合磁場方向向左，最后由左手定則可判斷帶電粒子所受的洛倫茲力方向向下，故選項B正確． 【答案】　B 9．(多選)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，圖5514中的正方形為其邊界．一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射．這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不計重力．下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37930069】 圖5514 A．入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同 B．入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同 C．在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同 D．在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大 【解析】　粒子進入磁場后做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，即qvB＝m，則軌跡半徑r＝，周期T＝＝.由于粒子的比荷相同，入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同，選項B正確．入射速度不同的粒子，在磁場中的運動軌跡不同，但運動時間可能相同，比如，速度較小的粒子會從磁場的左邊界飛出，都運動半個周期，而它們的周期相同，故選項A錯誤，進而可知選項C錯誤．由于所有粒子做圓周運動的周期相同，故在磁場中運動時間越長的，其軌跡所對的圓心角一定越大，選項D正確． 【答案】　BD 10．(2014全國卷Ⅰ)如圖5515，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強磁場(未畫出)．一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出，從Q點穿越鋁板后到達PQ的中點O.已知粒子穿越鋁板時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變，不計重力．鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強度大小之比為(　　) 圖5515 A．2 B. C．1 D. 【解析】　設(shè)帶電粒子在P點時初速度為v1，從Q點穿過鋁板后速度為v2，則Ek1＝mv，Ek2＝mv，由題意可知Ek1＝2Ek2，即mv＝mv，則＝.由洛倫茲力提供向心力，即qvB＝，得R＝，由題意可知＝，所以＝＝，故選項D正確． 【答案】　D 11.(2016杭州高二檢測)如圖5516所示，以ab為分界面的兩個勻強磁場，方向均垂直紙面向里，其磁感應(yīng)強度B1＝2B2.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子從O點沿圖示方向以速度v開始運動，求經(jīng)過多長時間粒子重新回到O點，并畫出粒子的運動軌跡． 圖5516 【解析】　粒子重新回到O點的運動軌跡如圖所示， 則其運動軌跡為在B1中可組成一個整圓，在B2中是個半圓． 所以t＝＋＝. 【答案】　　運動軌跡如解析圖所示 12. (2016杭州高二檢測)如圖5517所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，寬度為d，邊界為CD和EF.一個電子從CD邊界外側(cè)A點以速率v0垂直勻強磁場射入，入射方向與CD邊界夾角為θ.已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，為使電子能從磁場的另一側(cè)EF射出，則電子的速率v0至少為多少？ 圖5517 【解析】　過電子的入射點A作速度方向的垂線，電子在磁場中做勻速圓周運動，電子恰好能從EF射出時，軌跡應(yīng)與EF相切，如圖所示． 此時，電子的軌道半徑為r，對應(yīng)最小速度v0.由幾何知識得d＝r＋rcos θ，又因r＝，聯(lián)立解得v0＝. 【答案】