2017届高中物理课时跟踪检测十七洛伦兹力的应用教科版选修.docx

课时跟踪检测（十七） 洛伦兹力的应用1.带电油滴以水平向右速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图1所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()图1A油滴必带正电荷，电量为B油滴必带正电荷，比荷为C油滴必带负电荷，电量为D油滴带什么电荷都可以，只要满足q解析：选C由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动，且受到的重力向下，洛伦兹力方向必定向上。由左手定则可知油滴一定带负电荷，且满足mgqv0B0。所以q，故C正确。2.如图2所示，在正交的匀强电场和匀强磁场中，一带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，则微粒带电性质和环绕方向分别是()图2A带正电，逆时针B带正电，顺时针C带负电，逆时针D带负电，顺时针解析：选C因带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，则所受的重力和电场力平衡，可知电场力方向向上，微粒带负电；根据左手定则，微粒沿逆时针方向旋转，故选C。3. (多选)如图3为一“速度选择器”装置的示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO运动，由O射出，不计重力作用。可能达到上述目的的办法是()图3A使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外解析：选AD要使电子沿直线OO运动，则电子在竖直方向所受电场力和洛伦兹力平衡，若a板电势高于b板，则电子所受电场力方向竖直向上，其所受洛伦兹力方向必向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里，故A选项正确。同理可判断D选项正确。4. (多选)如图4所示是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对平行放置，且板面垂直于纸面，在两极板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是(不计粒子所受重力)()图4AN板的电势高于M板的电势BM板的电势高于N板的电势CR中有由b向a方向的电流DR中有由a向b方向的电流解析：选BD根据左手定则可知带正电荷的离子向上极板偏转，带负电荷的离子向下极板偏转，则M板的电势高于N板的电势。M板相当于电源的正极，那么R中有由a向b方向的电流，故选B、D。5.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图5所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()图5A增大匀强电场间的加速电压B减小磁场的磁感应强度C减小周期性变化的电场的频率D增大D形金属盒的半径解析：选D粒子最后射出时的旋转半径为D形盒的最大半径R，R，Ekmv2。可见，要增大粒子射出时的动能，应增大磁感应强度B和增大D形盒的半径R，故D正确。6. (多选)在翻盖手机中，经常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序。如图6是霍尔元件示意图，磁场方向垂直于霍尔元件工作面，通入图示方向的电流I，MN两端会形成电势差UMN，下列说法正确的是()图6A电势差UMN仅与材料有关B若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UMN0C仅增大M、N间的宽度，电势差UMN变大D通过控制磁感应强度可以改变电势差UMN解析：选BCD电流是电荷定向移动形成的，电荷在磁场中运动由于受到洛伦兹力作用而发生偏转，在M、N间形成电压，同时电荷又受到M、N间电压形成的电场作用，当qqvB时，UMN稳定，d为霍尔元件宽度，v为电荷定向移动速度，因此UMN与磁感应强度、霍尔元件的材料及形状有关，A错误；由左手定则可知，若载流子是电子，则电子向N端偏移，UMN0，B正确；由qqvB可知C、D正确。7.一束几种不同的正离子， 垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里， 离子束保持原运动方向未发生偏转。接着进入另一匀强磁场， 发现这些离子分成几束，如图7所示。对这些离子， 可得出结论()图7A它们的动能一定各不相同B它们的电量一定各不相同C它们的质量一定各不相同D它们的比荷一定各不相同解析：选D经过速度选择器后的粒子速度相同，粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，满足qvBqE，即不发生偏转的粒子具有相同的速度v；进入磁场区轨道半径不等，根据公式R，只能说明比荷不同，故A、B、C错误，D正确。8(多选)设空间存在竖直向下的匀强电场，垂直纸面向里的匀强磁场，如图8所示。已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是()图8A离子必带正电荷BA和B位于同一高度C离子在C点时速度最大D离子到达B点后，将沿原曲线返回A点解析：选ABC离子从静止开始运动的方向向下，电场强度方向也向下，所以离子必带正电荷，A正确；因为洛伦兹力不做功，只有静电力做功，A、B两点速度都为0，根据动能定理可知，离子从A到B运动过程中，电场力不做功，故A、B位于同一高度，B正确；C点是最低点，从A到C运动过程中电场力做正功最大，根据动能定理可知离子在C点时速度最大，C正确；到达B点时速度为零，将重复刚才ACB的运动，向右运动，不会返回，故D错误。9.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图9所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看做匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图9A1.3 m/s，a正、b负B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正解析：选A根据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向下偏，因此电极a为正极，电极b为负极；当达到平衡时，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则qEBqv，又E，得v m/s1.3 m/s，选项A正确。10.如图10所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为()图10Ad随v0增大而增大，d与U无关Bd随v0增大而增大，d随U增大而增大Cd随U增大而增大，d与v0无关Dd随v0增大而增大，d随U增大而减小解析：选A设粒子从M点进入磁场时的速度大小为v，该速度与水平方向的夹角为，故有v。粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为r。而MN之间的距离为d2rcos 。联立解得d2 ，故选项A正确。11. (2015江苏高考节选)一台质谱仪的工作原理如图11所示，电荷量均为q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上。已知放置底片的区域MNL，且OML。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到。图11(1)求原本打在MN中点P的离子质量m；(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围。解析：(1)离子在电场中加速，qU0mv2在磁场中做匀速圆周运动，qvBm解得r0 代入r0L，解得m。(2)由(1)知，U，离子打在Q点时，rL，得U离子打在N点时，rL，得U则电压的范围U。答案：(1)(2)U12.如图12所示，一个质量为m、带电量为q的小球，以初速度v0自h高度处水平抛出。不计空气阻力，重力加速度为g。图12(1)若在空间竖直方向加一个匀强电场，发现小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的场强E的大小；(2)若在空间再加一个垂直纸面向外的匀