2016-2017學(xué)年高中物理第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、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5-6-12為一“濾速器”裝置的示意圖.a、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5-6-12A.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】要使電子與&直線OO

2、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】AD2.圖5-6-13為云室中某粒子穿過(guò)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5-6-13A.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(guò)該鉛板D.一定是從下而上穿過(guò)該鉛板【解析】穿過(guò)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(guò).由軌跡偏轉(zhuǎn)方向易知此粒子帶正電.【答案】D3 .（多選）（20

3、16杭州高二檢測(cè)）用回旋加速器來(lái)加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)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(lái)的2倍B.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍C.將D形盒的半徑增大為原來(lái)的2倍D.將D形盒的半徑增大為原來(lái)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=mv導(dǎo)粒子qB=12B2q2R2、右一、最大動(dòng)能R=2mv=M，欲使最大動(dòng)能為原來(lái)的4倍，可將B或R增大為原來(lái)的2倍,故A、C正確.【答案】AC4 .（多選）（2016臨高高二檢測(cè)）圖5-6-14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

4、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(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A.平板S下方有強(qiáng)度為B）的勻強(qiáng)磁場(chǎng).下列表述正確的是（）加速電場(chǎng)圖5-6-14A.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(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于日BD.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(wú)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<v=E/B,C正確.在mvqv勻強(qiáng)磁場(chǎng)

5、br=拒,所以m=而d錯(cuò)誤.S產(chǎn)生【答案】ABC5 .如圖5-6-15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 5-6-15AqB2d8UB.嚅C.qB2d2 "2U-立喏12【解析】粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中由動(dòng)能定理得qU=2mV.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子做圓周,.d.dmv一qB2d2運(yùn)動(dòng)的半徑為則有-=日.聯(lián)立以上兩式解得m=與丁.22Bq8U【答案】A6 .（多選）在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁

6、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】BC7 .如圖5-6-16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(shuō)法正確的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930072】圖 5-6-

7、16A.小球一定帶正電速運(yùn)動(dòng).比較它們重力的關(guān)系，正確的是B. G最小D. G最大8 .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?lè)较蜻\(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】B8.（多選）如圖5-6-17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A.G最大C.G最大【解

8、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G=qE,G=qEFi,G=qE+F2,所以有G>G>G,故BC正確.【答案】BC能力提升9 .（多選）方向如圖5-6-18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)弓雖度為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（）XXI圖5-6-18A.若vo>日B,電子沿軌跡

9、I運(yùn)動(dòng)，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度v>voV<VoB.若V0>曰B,電子沿軌跡n運(yùn)動(dòng)，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度C.若V0日B,電子沿軌跡I運(yùn)動(dòng)，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度V>V0D.若V0日B,電子沿軌跡n運(yùn)動(dòng)，出場(chǎng)區(qū)時(shí)速度v<V0【解析】當(dāng)qv°B=qE,即v=E時(shí)，電子沿直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)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v<V0,B正確，A錯(cuò)誤；V0<E,即洛倫茲力小于靜電力，電子向上偏，靜電力做正功，速度v>v。，D錯(cuò)誤，C正確.B【答案】BC10.（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B=0

10、.8X104T,豎直分量8=0.5X10-4T,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d=20 m,如圖 5-6-19 所示,此海水中，保持兩極板正對(duì)且垂線沿東西方向，兩極板相距圖 5-6-19與兩極板相連的電壓表（可看作是理想電壓表）示數(shù)為U=0.2mV,則（）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0.125m/sD.海水的流速大小為0.2m/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;3對(duì)于流過(guò)兩極板間白帶電粒子有

11、：qvB>=q-,即v=-=,_m/s=0.2m/s,故d62d0.5X10X20選項(xiàng)D正確.【答案】AD11 .質(zhì)量為E電荷量為q的帶負(fù)電的粒子自靜止開(kāi)始，經(jīng)MN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(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng),如圖5-6-20所示.已知MN兩板間的電壓為U,粒子的重力不計(jì).圖 5-6-20(1)正確畫(huà)出粒子由靜止開(kāi)始至離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖(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(用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)；A*> H(2)設(shè)粒子在MN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:

12、qU=2m4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:2V_qvB=mr<2)由幾何關(guān)系得：r2=(rL)2+d2聯(lián)立式得:磁感應(yīng)強(qiáng)度2L；2mUB= lqJt【答案】(1)軌跡圖見(jiàn)解析AB CD12 .如圖5-6-21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帶電量為十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(guò)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5-6-21v；(1)請(qǐng)畫(huà)出上述過(guò)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(2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(3)