广东省揭阳市第一中学高中物理 第6章第3节洛伦兹力的应用检测试题 鲁科版选修31.doc

广东省揭阳市第一中学高中物理 第6章第3节洛伦兹力的应用检测试题 鲁科版选修3-11如图所示为一长直螺线管，通一交变电流(即大小和方向周期性变化的电流)，一电子沿螺线管轴线射入螺线管，则()a若从左向右射入，可能时而加速时而减速而交替运动b若从右向左射入，可能时而加速时而减速而交替运动c不管从左向右还是从右向左射入，电子一定做匀速直线运动d无法判断电子运动情况解析：选c.长直通电螺线管内部磁感线总是平行于轴线，电子沿轴射入螺线管后，由于vb，都不受洛伦兹力，因此电子会做匀速直线运动因此选项a、b、d均错，c正确2(2012威海高二质检)有三束粒子，分别是质子(p)、氚核(h)和粒子(氦核)束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场(方向垂直于纸面向里)，在下图中，哪个图能正确地表示出了这三束粒子的偏转轨迹()解析：选c.由qvb得，r，由于质子、氚核、粒子的比荷分别、，所以氚核轨迹半径最大，粒子次之，质子轨迹半径最小，c正确3(2012泉州高二期末)如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为b的匀强磁场，一个电子(质量为m，电荷量为q)从x轴上的o点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45并与磁场方向垂直电子在磁场中运动一段时间后，从x轴上的p点射出磁场(不计重力)则()a电子在磁场中运动的时间为b电子在磁场中运动的时间为cop两点间的距离为dop两点间的距离为解析：选d.电子偏转的圆心角90，周期t，故在磁场中的运动时间tt，a、b错轨迹半径r，所以op的距离dr，c错，d对4. (2012厦门高二检测)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源两极相连接的两个d形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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，如图所示设d形盒半径为r.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为b，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()a质子被加速后的最大速度不可能超过2frb质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关c只要r足够大，质子的速度可以被加速到任意值d不改变b和f，该回旋加速器也能用于加速粒子解析：选a.由于回旋加速器所加交变电压周期与粒子转动的周期相同，则粒子的最大速度为2fr，a项正确；质子被加速后的最大速度vmax，与加速电场的电压大小无关，b项不正确；r足够大，质子速度不能被加速到任意值因为按相对论原理，质子速度接近光速时质子质量发生变化，运动周期改变，进一步提高速度就不可能了，c项错误；因为回旋加速器所加交变电压周期与粒子转动周期应相同，粒子转动周期t，粒子与质子的比荷不相同，应调节f或b，故d项错误5(2012海淀高二质检)图中mn表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为b.一带电粒子从平板上的狭缝o处以垂直于平板的初速v射入磁场区域，最后到达平板上的p点已知b、v以及p到o的距离l.不计重力(1)求此粒子的电荷q与质量m之比(2)计算此粒子从o点运动到p点所用时间解析：(1)粒子初速v垂直于磁场，粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动，设其半径为r，由牛顿第二定律得qvbm，r，得(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹为半圆，速度大小为v，运动时间t.答案：(1)(2)一、选择题1两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中，设这两个电子的运动轨道半径分别为r1、r2运动周期分别为t1、t2，则()ar1r2，t1t2br1r2，t1t2cr1r2，t1t2 dr1r2，t1t2解析：选d.由半径公式r知，两电子速度不同，则r1r2，由周期公式t知t1t2，因此，选项a、b、c均错，d正确2(2012东台高二质检)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质d形盒d1、d2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是()a离子由加速器的中心附近进入加速器b离子由加速器的边缘进入加速器c离子从磁场中获得能量d离子从电场中获得能量解析：选ad.离子由加速器中央附近进入，从边缘飞出，在磁场中发生偏转，在电场中加速，获得能量，b、c错，a、d对3(2012福州高二期末)一带电微粒在正交匀强电场和匀强磁场的竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示则微粒带电性质和环绕方向()a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.由电场力与重力平衡知，微粒带负电，由左手定则知，微粒逆时针转动，故选c.4(2012烟台高二质检)如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点o处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()a.，正电荷 b.，正电荷c.，负电荷 d.，负电荷解析：选c.粒子轨迹如图，由左手定则知，粒子带负电，又rr cos60a得ra，又r，得，选c.5(2012泉州高二期末)如图所示是某一离子速度选择器原理示意图在一半径为r10 cm的圆柱形桶内有b104 t的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一直径两端开有小孔，作为入射孔和出射孔，离子束以不同角度入射，最后有不同速度的离子束射出，现有一离子源发射比荷为21011c/kg的阳离子，且离子中速度分布连续，当角45，出射离子速度v的大小是()a.106 m/s b2106 m/sc2108 m/s d.108 m/s解析：选b.离子在磁场中运动的半径r2rcos45r由r得v210111040.1 m/s2106 m/s.6(2012泉州高二期末)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源s产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片p上，设离子在p上的位置到入口处s1的距离为x，可以判断()a若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大b若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小c只要x相同，则离子质量一定相同dx相同，则离子的比荷不一定相同解析：选a.设粒子质量是m，电荷量为q，加速后获得速度v，由qumv2得，v ，在磁场中，设磁感应强度为b，有qvb，r.解得mx2，若是同位素，q相同，x越大，质量越大，a对，b错又，x相同，m不一定相同，但一定相同，c、d错7如图所示，在第一象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率沿与x轴成30角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为()a12 b21c1 d11解析：选b.电子在磁场中运动时间为tt.由于正、负电子运动周期相同，由图知正、负电子在磁场中偏转的圆心角分别为和.因此2，因此选项b正确8(2012余姚中学高二期中)如图所示，虚线区域内存在着电场强度为e的匀强电场和磁感强度为b的匀强磁场，已知从左方水平射入的电子穿过这一区域时未发生偏转，设重力忽略不计，则关于该区域内的e和b的方向，下列叙述中可能的是()ae和b都沿水平方向，并与电子运动方向相同be和b都沿水平方向，并与电子运动方向相反ce竖直向上，b垂直纸面向外de竖直向上，b垂直纸面向里解析：选abc.e和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相同，电子不受洛伦兹力的作用，受到的电场力跟运动方向相反，若电子有足够的动能是可以穿过的，a项对；e和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相反，电子不受磁场力，所受电场力跟运动方向相同，做匀加速运动，b项对；e竖直向上，b垂直纸面向外，左方进入的电子受到向下的电场力，向上的洛伦兹力，若平衡则能匀速穿过，c项对，同理判断d项错误9半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从a点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从b点射出aob120，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()a2r/(3v0) b2r/(3v0)cr/(3v0) d.r/(3v0)解析：选d.从a弧所对圆心角60知，tt.但题中已知条件不够，没有此选项，另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t，从图示分析有rr，则：arrr，所以t.10如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则()a若电子以同样大小的速度从右向左飞入，电子也沿直线运动b若电子以同样大小的速度从右向左飞入，电子将向上偏转c若电子以同样大小的速度从右向左飞入，电子将向下偏转d若电子以同样大小的速度从左向右飞入，电子将向上偏转解析：选b.若电子从右向左飞入，电场力向上，洛伦兹力也向上，所以向上偏转，b正确；若电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下，由题意，对正电荷qebqv，与q无关，所以对电子二者也相等，所以电子从左向右飞行，做匀速直线运动，故d错误二、非选择题11(2012德州高二质检)如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感强度为b.一带正电的粒子以速度v0从o点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为，若粒子射出磁场的位置与o点的距离为2l，求该粒子的电量和质量之比.解析：带正电粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图示的轨迹运动，从a点射出磁场，o、a间的距离为2l，射出时速度的大小仍为v0，射出方向与x轴的夹角仍为.由洛伦兹力公式和牛顿定律可得：qv0bm式