2024-2025學(xué)年高中物理同步測練20洛倫茲力的應(yīng)用含解析教科版選修3-1

PAGE10-洛倫茲力的應(yīng)用1、關(guān)于回旋加速器在實際中的應(yīng)用,下列說法不正確的是(

)A.電場的改變周期等于帶電粒子在磁場中的運動周期

B.帶電粒子每經(jīng)過D形盒的縫隙一次就加速一次,加速后在磁場中做勻速圓周運動的周期不變

C.帶電粒子經(jīng)過回旋加速器加速,能量不能無限增大

D.帶電粒子的最大動能僅與帶電粒子本身和D形盒半徑有關(guān)2、圓形區(qū)域內(nèi)有如圖所示的勻強磁場,一束比荷相同的帶電粒子對準(zhǔn)圓心射入,分別從、兩點射出,下列說法正確的是(

)A.點出射粒子速率較小

B.點出射粒子運動半徑較大

C.點出射粒子磁場中的運動時間較短

D.點出射粒子速度偏轉(zhuǎn)角較小3、如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面對里的勻強磁場,一個帶電粒子以速度v從A點沿直徑AOB方向射入磁場,經(jīng)過Δt時間從C點射出磁場,OC與OB成60°角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)関/3,仍從A點沿原方向射入磁場,不計重力,則粒子在磁場中的運動時間變?yōu)?

)A.

B.

C.

D.4、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置.其主體部分是兩個D形金屬盒,兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中,并分別與高頻溝通電源兩極相連接,從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時都得到加速,如圖所示,現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時的動能,下列方法可行的是(

)A.增大金屬盒的半徑

B.減小狹縫間的距離

C.增大高頻溝通電壓

D.減小磁場的磁感應(yīng)強度5、如圖所示是電視機顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。初速度不計的電子經(jīng)加速電場加速后進入有限邊界的勻強磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn),最終打在熒光屏上。假如發(fā)覺電視畫面幅度與正常的相比偏小,則引起這種現(xiàn)象可能的緣由是(

)A.電子槍放射實力減弱,電子數(shù)量削減

B.加速電場的電壓過低,電子速率偏小

C.偏轉(zhuǎn)線圈局部短路,線圈匝數(shù)削減

D.偏轉(zhuǎn)線圈中電流過大,偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強度增加6、如圖所示,為質(zhì)譜儀測定帶電粒子質(zhì)量裝置的示意圖.速度選擇器(也稱濾速器)中場強的方向豎直向下.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面對里,分別器中磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面對外.在處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于和射入速度選擇器中,若,,在不計重力的狀況下,則打在、、、四點的離子分別是(

)A.甲、乙、丙、丁

B.甲、丁、乙、丙

C.丙、丁、乙、甲

D.甲、乙、丁、丙7、為了測量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流量計,該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口,在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,在上下兩個面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N作為電極,污水充溢管口地從左向右流經(jīng)該裝置時,電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)流出的污水體積),下列說法中正確的是(

)A.若污水中負(fù)離子較多,則N板比M板電勢高

B.M板電勢肯定高于N板的電勢

C.污水中離子濃度越高,電壓表的示數(shù)越大

D.電壓表的示數(shù)U與污水流量Q成反比8、顯像管原理的示意圖如圖所示,當(dāng)沒有磁場時,電子束將打在熒光屏正中的點,安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場,使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面對里的磁場方向為正方向,若使電子打在熒光屏上的位置由點漸漸移動到點,下列改變的磁場能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是(

)

A.B.

C.D.9、在兩個平行帶電金屬板之間存在著方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場,已知磁場方向垂直紙面對里。一束帶正電的粒子從板中間的左側(cè)沿平行于金屬板的方向穿過(不計重力),則下列說法正確的是(

)A.上極板帶正電

B.上極板帶負(fù)電

C.帶電粒子的速度大小為E/B

D.帶電粒子可能勻加速沿直線穿過電場10、一個帶電粒子以初速度垂直于電場方向向右射入勻強電場區(qū)域,穿出電場后接著又進入勻強磁場區(qū)域.設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線,且分界線與電場強度方向平行,如圖中的虛線所示.在圖所示的幾種狀況中,可能出現(xiàn)的是(

)A.B.

C.D.11、如圖所示,兩平行金屬板間距為,電勢差為,板間電場可視為勻強電場;金屬板下方有一磁感應(yīng)強度為的勻強磁場.帶電量為質(zhì)量為的粒子,由靜止起先從正極板動身,經(jīng)電場加速后射出,并進入磁場做勻速圓周運動.忽視重力的影響,求:1.勻強電場場強的大小;2.粒子從電場射出時速度的大小;3.粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑12、如圖所示,質(zhì)量為,電荷量為的兩個帶負(fù)電小球、用長為的絕緣輕桿相連,放置在光滑絕緣水平面上.、寬度為1.5,該區(qū)域中分布著水平向左,大小為的勻強電場.起先、系統(tǒng)對稱地靜止放在點兩側(cè),釋放后,當(dāng)球經(jīng)過點時,勻強電場立即反向且大小不變.求:帶電小球1.獲得的最大加速度;2.進入電場前輕桿的彈力;3.、系統(tǒng)最終狀態(tài)獲得的動能.1答案及解析：答案：D解析：由回旋加速器原理易知,A對;周期T=與速度無關(guān),B對;粒子的質(zhì)量隨速度增大而增大,而質(zhì)量改變會導(dǎo)致其回旋周期改變,從而破壞與電場改變周期的同步,C對;帶電粒子的最大動能還與磁場有關(guān),D錯。2答案及解析：答案：C解析：帶電粒子沿著有界圓形區(qū)域的半徑射入勻強磁場,做勻速圓周運動,從點射出的粒子對應(yīng)的半徑較大,由,得,又因為兩粒子的比荷相同,所以半徑越大的粒子的速率越大,AB錯誤;由得兩個粒子的周期相同,粒子所繞的圓弧的圓心角和在有界磁場中出射點與入射點所夾的圓弧的圓心角互補,故在點射出的粒子對應(yīng)的圓心角較小,時間較短,C正確;速度的偏轉(zhuǎn)角等于所繞圓弧的圓心角,故粒子的速度偏轉(zhuǎn)角較小,D錯誤.3答案及解析：答案：B解析：依據(jù)入射點、出射點及速度的方向可確定粒子運動的軌跡及圓心的位置,如圖所示.

設(shè)圓形區(qū)域的半徑為,粒子運動的軌道半徑為,周期為,則有.其中,粒子運動的軌道半徑

,周期

與速度無關(guān).當(dāng)粒子的速度變?yōu)闀r,軌道半徑,粒子對應(yīng)的軌跡圓心為,由幾何關(guān)系知,轉(zhuǎn)過的圓心角,所以,正確.

4答案及解析：答案：A解析：5答案及解析：答案：C解析：電視畫面幅度比正常的偏小,是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小,即電子束的軌道半徑增大。電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時的半徑r=mv/qB,當(dāng)電子槍放射實力減弱,放射的電子數(shù)量削減時,由于運動的電子速率及磁感應(yīng)強度不變,所以不會影響電視畫面幅度的大小,故A錯誤;當(dāng)加速電場電壓過低,電子速率偏小時,會導(dǎo)致電子運動半徑減小.從而使偏轉(zhuǎn)角度增大,導(dǎo)致畫面幅度與正常的相比偏大,故B錯誤;當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈局部短路,線圈匝數(shù)削減時.會導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強度減弱,從而使電子運動半徑增大,電子束的偏轉(zhuǎn)角減小,則畫面幅度與正常的相比偏小,故C正確;當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈中電流過大.偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強度增加時,會導(dǎo)致電子運動半徑變小,所以畫面幅度與正常的相比偏大,故D錯誤:6答案及解析：答案：B解析：對打在的離子,,最小,故為甲離子;對打在的離子,,最大,故為丁離子;對打在的離子與打在的離子相比,,由,又,故打在的離子小,即為乙離子.B正確.7答案及解析：答案：B解析：8答案及解析：答案：C解析：高速電子流打在熒光屏上的位置由b點漸漸移動到a點,可知電子先向下偏轉(zhuǎn),后向上偏轉(zhuǎn),依據(jù)左手定則可知,磁場的方向起先時垂直紙面對里,方向為正,且漸漸減弱,后來電子又上偏,磁場方向垂直紙面對外,方向為負(fù),且漸漸增加,故C正確.9答案及解析：答案：AC解析：10答案及解析：答案：AD解析：圖A中,當(dāng)粒子垂直進入勻強電場時,由圖可知,電場力向下,則粒子帶正電,當(dāng)進入磁場時由左手定則可得洛倫茲力垂直于速度向上,選項A正確;

圖B中,當(dāng)粒子垂直進入勻強電場時,由圖可知,電場力向下,則粒子帶負(fù)電,當(dāng)進入磁場時由左手定則可得洛倫茲力垂直速度向下,選項B錯誤;

圖C中,當(dāng)粒子垂直進入勻強電場時,由圖可知,電場力向下,則粒子帶正電,當(dāng)進入磁場時由左手定則可得洛倫茲力垂直速度向下,選項C錯誤;

圖D中,當(dāng)粒子垂直進入勻強電場時,由圖可知,電場力向上,則粒子帶正電,當(dāng)進入磁場時由左手定則可得洛倫茲力垂直速度向下,選項D正確.11答案及解析：答案：1.電場強度

2.依據(jù)動能定理,有得.

3.粒子在磁場中做勻速圓周運動時,洛倫茲力供應(yīng)向心力,有,得.解析：本題中帶電粒子在電場中由靜止起先做勻加速直線運動,可由動能定理或牛頓其次定律求解,選用動能定理進行解題更簡捷.進入磁場后做勻速