1.4洛倫茲力的應(yīng)用同步練習(xí)

試卷第=page11頁(yè)，共=sectionpages33頁(yè)1.4洛倫茲力的應(yīng)用同步練習(xí)2021—2022學(xué)年高中物理教科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)一、選擇題（共15題）1．帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物理原理可運(yùn)用與各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)和電器中，下列裝置中與此物理原理無(wú)關(guān)的有（

）A．B．C．D．2．如圖所示，兩個(gè)平行金屬板M、N間為一個(gè)正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)方向由M板指向N極，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，OO′為到兩極板距離相等的平行兩板的直線．一質(zhì)量為m，帶電量為＋q的帶電粒子，以速度v0從O點(diǎn)射入，沿OO′方向通過場(chǎng)區(qū)，不計(jì)帶電粒子的重力，則以下說法錯(cuò)誤的是（

）A．帶電量為－q的粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′方向射入能勻速通過場(chǎng)區(qū)B．帶電量為2q的粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′射入能勻速通過場(chǎng)區(qū)C．粒子仍以速率v0從右側(cè)的O′點(diǎn)沿O′O方向射入，粒子仍能勻速通過場(chǎng)區(qū)D．保持電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感強(qiáng)度大小不變，方向均與原來(lái)相反，粒子以v0從O點(diǎn)沿OO′射入，則粒子能勻速通過場(chǎng)區(qū)3．為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的長(zhǎng)方體流量計(jì)，其長(zhǎng)、寬、高分別為L(zhǎng)、d、h。當(dāng)垂直于管道前后表面加上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，測(cè)得上下表面AA'之間的電勢(shì)差為U。下列說法正確的是（）A．上表面A的電勢(shì)低于下表面A'的電勢(shì)B．污水中正負(fù)離子濃度越高，上下表面之間的電勢(shì)差越大C．污水的流速為v=D．污水的流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積）為4．如圖是質(zhì)譜儀的原理圖，若速度相同的同一束粒子沿極板P1、P2的軸線射入電磁場(chǎng)區(qū)域，由小孔S0射入右邊的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B2中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，不計(jì)粒子重力．下列相關(guān)說法中正確的是(

)A．該束帶電粒子帶負(fù)電B．速度選擇器的P1極板帶負(fù)電C．在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D．在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，比荷越小5．如圖甲所示，一個(gè)帶正電的物塊m由靜止開始從斜面上A點(diǎn)下滑，滑到水平面BC上的D點(diǎn)停下來(lái)，已知物塊與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，且不計(jì)物塊經(jīng)過B處時(shí)的機(jī)械能損失。若在空間分別加豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)如圖乙、丙所示，仍讓物塊m從A點(diǎn)由靜止開始下滑，物體始終與地面接觸，則以下說法中正確的是（）A．當(dāng)加如圖乙所示勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)物塊最后停在D點(diǎn)左側(cè)B．當(dāng)加如圖乙所示勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)物塊最后停在D點(diǎn)右側(cè)C．當(dāng)加如圖丙所示勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)物塊最后停在D點(diǎn)左側(cè)D．當(dāng)加如圖丙所示勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)物塊最后停在D點(diǎn)右側(cè)6．關(guān)于回旋加速器的下列說法，其中正確的有A．電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子B．電場(chǎng)的方向必需是周期性變化的，且其周期是粒子運(yùn)動(dòng)周期的一半C．在確定的交流電源下，回旋加速器的半徑越大，同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能越大D．同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能與交流電源的電壓大小有關(guān)，而與磁感應(yīng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)7．如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過軌道端點(diǎn)進(jìn)入板間恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)使球從軌道上較低的點(diǎn)開始滑下，經(jīng)點(diǎn)進(jìn)入板間，在之后運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)()A．小球的重力勢(shì)能一定會(huì)減小B．小球的機(jī)械能可能不變C．小球的電勢(shì)能一定會(huì)減少D．小球動(dòng)能可能減小8．回旋加速器主體部分是兩個(gè)D形金屬盒。兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖所示。在粒子質(zhì)量不變和D形盒外徑R固定的情況下，下列說法正確的是（）A．粒子每次在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的時(shí)間隨著加速次數(shù)的增加而增大B．粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)每次獲得的能量相同C．增大高頻交流的電壓，則可以增大粒子最后偏轉(zhuǎn)出D形盒時(shí)的動(dòng)能D．將磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，則可以增大粒子最后偏轉(zhuǎn)出D形盒時(shí)的動(dòng)能9．如圖所示，矩形虛線框中存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和平行于紙面且與豎直面夾角為的斜向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的小球從距復(fù)合場(chǎng)上邊界高為h處的Р點(diǎn)由靜止開始自由下落，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到復(fù)合場(chǎng)內(nèi)時(shí)剛好做直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，那么（）A．電場(chǎng)強(qiáng)度為B．磁感應(yīng)強(qiáng)度為C．若換成帶正電的小球，其它條件不變，小球在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)仍可能做直線運(yùn)動(dòng)D．若同時(shí)改變小球的比荷與初始下落高度h，其它條件不變，小球仍能沿直線通過復(fù)合場(chǎng)10．靜止的質(zhì)子經(jīng)過直線加速器加速后進(jìn)入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質(zhì)子每次經(jīng)過位置A時(shí)都會(huì)被加速（如圖甲所示）。當(dāng)質(zhì)子的速度達(dá)到要求后，再將它們分成兩束引導(dǎo)到對(duì)撞軌道中，在對(duì)撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)撞（如圖乙所示）。質(zhì)子是在磁場(chǎng)的作用下才得以做圓周運(yùn)動(dòng)的，且直線加速器的加速電壓為U，質(zhì)子的質(zhì)量為m，電量大小為q。下列說法中正確的是（）A．質(zhì)子經(jīng)直線加速器加速后，進(jìn)入環(huán)形加速器的動(dòng)能可能大于qUB．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)要減小C．質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)要減小D．質(zhì)子在對(duì)撞軌道上發(fā)生對(duì)撞的過程中，兩質(zhì)子的動(dòng)量守恒11．如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來(lái)兩板間電壓為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí)，兩板間加電壓U，粒子在兩極板間的電場(chǎng)中加速，每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，兩板間的電壓又變?yōu)榱?，粒子在電?chǎng)一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑不變，則（）A．繞行n圈回到A板時(shí)獲得的動(dòng)能為（n－1）UqB．第一次繞行時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度與第二次繞行時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為∶1C．粒子在A、B之間第一次與第二次加速的時(shí)間之比為1∶D．在粒子繞行的整個(gè)過程中，每一圈的周期不變12．為了研究PM2.5的相關(guān)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中讓一帶電PM2.5顆粒（重力不計(jì)），垂直射入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示，其中M、N為正對(duì)的平行帶電金屬板，結(jié)果它恰能沿直線運(yùn)動(dòng)．A．M板一定帶正電B．PM2.5顆粒一定帶正電C．若僅使PM2.5顆粒的帶電量增大，顆粒一定向M板偏移D．若僅使PM2.5顆粒的速度增大，顆粒一定向N板偏移13．如圖所示,含有、、的帶電粒子束從小孔O1處射入速度選擇器,沿直線O1O2運(yùn)動(dòng)的粒子在小孔O2處射出后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng),最終打在P1、P2兩點(diǎn).則()A．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等B．打在P1點(diǎn)的粒子是C．打在P2點(diǎn)的粒子是和D．O2P2的長(zhǎng)度是O2P1長(zhǎng)度的4倍14．如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域并剛好沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是

(

)A．微粒一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．微?？赡軒д奀．微粒的電勢(shì)能一定增加D．微粒的機(jī)械能一定減少15．如圖為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：粒子源N；PQ間電壓恒為U的加速電場(chǎng)；靜電分析器，即中心線半徑為R的四分之一圓形通道，通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng)，方向沿徑向指向圓心O，且與圓心O等距的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外。當(dāng)有粒子打到膠片M上時(shí)，可以通過測(cè)量粒子打到M上的位置來(lái)推算粒子的比荷，從而分析粒子的種類以及性質(zhì)。由粒子源N發(fā)出的不同種類的帶正電的粒子，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從小孔S1進(jìn)入靜電分析器，其中粒子a和粒子b恰能沿圓形通道的中心線通過靜電分析器，并經(jīng)小孔S2垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，最終打到膠片上的落點(diǎn)到O的距離分別為D1和D2，其軌跡分別如圖中的S1S2a和S1S2b所示。忽略帶電粒子離開粒子源N時(shí)的初速度，不計(jì)粒子所受重力以及粒子間的相互作用。下列說法中正確的是（）A．粒子源發(fā)出的所有帶正電粒子都能沿圓形通道的中心線通過靜電分析器B．粒子a和粒子b經(jīng)過小孔S1時(shí)的動(dòng)能一定相等C．靜電分析器中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為D．粒子a和粒子b的比荷之比為二、填空題（共4題）16．如圖所示，地面附近的空間存在著足夠大的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向見圖）和與之垂直的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向未畫出)，一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)沿直線斜向上運(yùn)動(dòng)(圖中虛線)，該直線與電場(chǎng)線所夾銳角為θ，設(shè)在運(yùn)動(dòng)過程中質(zhì)點(diǎn)的電量和質(zhì)量都不變，則該質(zhì)點(diǎn)帶______電，經(jīng)過該直線上的M點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度大小為____．17．如圖，質(zhì)量為m、帶電量為+q的液滴，處在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，液滴運(yùn)動(dòng)的速度為v，如要液滴在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則施加一電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為____，液滴繞行方向?yàn)開____．（從紙外往紙內(nèi)看）18．如圖是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連，以達(dá)到加速粒子的目的．已知D形盒的半徑為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開始加速．根據(jù)回旋加速器的這些數(shù)據(jù)，可知該粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能為_________；若提高高頻電源的電壓，粒子離開回旋加速器的動(dòng)能將_________．（填“增大”、“減小”或“不變”）19．霍爾效應(yīng)是電磁現(xiàn)象之一，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展。如圖甲所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流強(qiáng)度為I的電流，同時(shí)外加與薄片垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，則在M、N間出現(xiàn)大小為UH的電壓，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。（1）若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，電流與磁場(chǎng)方向如圖甲所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與_____（選填“M”或“N”）端通過導(dǎo)線相連。（2）該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測(cè)量電路，S1、S2均為單刀雙擲開關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片（未畫出）。為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向_________（選填“a”或“b”），S2擲向_______（選填“c”或“d”）。（3）已知薄片厚度d＝0.40mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。I（×10-3A）3.06.09.012.015.018.0UH（×10-3V）1.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)（見答題卡）畫出UH-I圖線，請(qǐng)利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為___________×10-3V·m·A-1·T-1（保留2位有效數(shù)字）。三、綜合題（共4題）20．如圖所示，虛線上方有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，虛線上下有相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外，ab是一根長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)桿，沿電場(chǎng)線放置在虛線上方的電場(chǎng)中，b端恰在虛線上，將一套在桿上的帶正電的電荷量為q、質(zhì)量為m的小球（重力不計(jì)）從a端由靜止釋放后，小球先做加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)b端，已知小球與絕緣桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3，當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方后，運(yùn)動(dòng)軌跡是半圓，其半徑為，求：（1）小球到達(dá)b點(diǎn)的速度vb；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；（3）帶電小球從a到b運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功與電場(chǎng)力所做功的比值．21．如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy的第二象限存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=1T，在0<x<d及x>2d的I、Ⅱ區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)電場(chǎng)，d=0.6m，電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E=2N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B2=T．一根絕緣粗糙的硬桿，下端位于坐標(biāo)原點(diǎn)，傾角為θ=30°，一個(gè)質(zhì)量為m=0.1kg、電荷量為q=0.5C的帶正電小球中心有小孔，可穿在硬桿上，小球與硬桿間的動(dòng)摩擦因素為μ=．將穿在硬桿上的小球從距離X軸高度為h=0.4m處由靜止釋放，小球經(jīng)過O點(diǎn)之前已勻速，若小球進(jìn)入磁場(chǎng)I、Ⅱ區(qū)域后能夠返回O點(diǎn)，求：（重力加速度g=10m/s2）（1）小球從開始運(yùn)動(dòng)到下滑到O點(diǎn)克服硬桿摩擦力做的功；（2）Ⅱ區(qū)域磁場(chǎng)右邊界的橫坐標(biāo)范圍；（3）小球從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)I區(qū)域到再次返回O點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間．22．如圖所示，電子顯像管由電子槍、加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及熒光屏組成．在加速電場(chǎng)右側(cè)有相距為d、長(zhǎng)為L(zhǎng)的兩平板，兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的右邊界與熒光屏之間的距離也為d．熒光屏中點(diǎn)O與加速電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上．從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為e的電子，經(jīng)電壓為U0的加速電場(chǎng)后從小孔S2射出，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，最后打到熒光屏上．若L=3d/2，不計(jì)電子在進(jìn)入加速電場(chǎng)前的速度．（1）求電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小；（2）求電子到達(dá)熒光屏的位置與O點(diǎn)距離的最大值ym和磁感應(yīng)強(qiáng)度B