鲁科版选修31 洛伦兹力的应用 第1课时 作业.doc

第3节洛伦兹力的应用1电子在匀强磁场中做匀速圆周运动下列说法正确的是() a速率越大，周期越大b速率越小，周期越大c速度方向与磁场方向平行d速度方向与磁场方向垂直d由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式t可知t与v无关，故a、b均错；当v与b平行时，粒子不受洛伦兹力作用，故粒子不可能做圆周运动，只有vb时，粒子才受到与v和b都垂直的洛伦兹力，故c错，d对2(多选)关于回旋加速器中带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是()a与加速器的半径有关，半径越大，能量越大b与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大c与加速器的电场有关，电场越强，能量越大d与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大ab回旋加速器中的带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足qvb，则v，故带电粒子所获得的能量emv2.由此式可知，r越大，能量越大，选项a正确；b越大，能量越大，选项b正确；e与加速器的电场无关，选项c错误；质量m变大时，e变小，选项d错误3.如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是()a在b、n之间某点b在n、a之间某点ca点 d在a、m之间某点c由公式r知，磁感应强度变为原来的2倍，运动半径变为原来的一半，该氢核将从a点射出，选项c正确4.质子和粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是()a速度之比为21b周期之比为12c半径之比为12 d角速度之比为11b由qumv2，qvb，得v，r，而m4mh，q2qh，故rhr1，又t，故tht12.同理可求其他物理量之比5(多选)两个粒子a和b带有等量的同种电荷，粒子a和b以垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场，则下列说法正确的是() a如果两粒子的速度vavb，则两粒子的半径rarbb如果两粒子的动能ekaekb，则两粒子的周期tatbc如果两粒子的质量mamb，则两粒子的周期tatbd如果两粒子的质量与速度的乘积mavambvb，则两粒子的半径rarbcd因为粒子在磁场中做圆周运动的半径r，周期t，又两粒子带电荷量相等且在同一磁场中，所以q、b相等，r与m、v有关，t只与m有关，所以a、b错误，c、d正确6一圆筒处于磁感应强度大小为b的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图636所示图中直径mn的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度顺时针转动在该截面内，一带电粒子从小孔m射入筒内，射入时的运动方向与mn成30角当筒转过90时，该粒子恰好从小孔n飞出圆筒不计重力若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为() a.b.c. d.图636a如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆弧所对应的圆心角由几何知识知为30 ，则，即，选项a正确7如图638所示为质谱仪测定带电粒子质量装置的示意图速度选择器(也称滤速器)中场强e的方向竖直向下磁感应强度b1的方向垂直于纸面向里，分离器中磁感应强度b2的方向垂直于纸面向外在s处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于e和b1射入速度选择器中，若m甲m乙m丙m丁，v甲v乙v丙v丁，在不计重力的情况下，则打在p1、p2、p3、p4四点的离子分别是()a甲、乙、丙、丁b甲、丁、乙、丙c丙、丁、乙、甲 d甲、乙、丁、丙图638b对打在p1点的离子，qvb1qe，v最小，故为甲离子；对打在p2点的离子，qvb1qe，v最大，故为丁离子；对打在p3点的离子与打在p4点的离子相比，r3r4，由r，又v乙v丙，故打在p3点的离子小，即为乙离子故选项b对8两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的() a轨道半径减小，角速度增大b轨道半径减小，角速度减小c轨道半径增大，角速度增大d轨道半径增大，角速度减小d分析轨道半径：带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的速度v大小不变，磁感应强度b减小，由公式r可知，轨道半径增大分析角速度：由公式t可知，粒子在磁场中运动的周期增大，根据知角速度减小选项d正确9如图639所示，在第象限内有垂直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() a12b21c1 d11图639b正、负电子在磁场中运动的轨迹如图所示正电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心角为120，负电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心角为60，又正、负电子入射速率相同，故时间之比为21.10(多选)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6310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()a增大匀强电场的加速电压b增大磁场的磁感应强度c减小狭缝间的距离d增大d形金属盒的半径图6310bd由r得，若d形盒半径为r，经回旋加速器加速后粒子获得的动能ek，可以看出要增大粒子射出时的动能就要增大磁场的磁感应强度，增大d形金属盒的半径，故b、d正确；增大匀强电场间的加速电压和减小狭缝间的距离都不会改变粒子飞出时的动能，故a、c错误11.如图所示，有一半径为r、有明显边界的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为b.今有一电子沿x轴正方向射入磁场，恰好沿y轴负方向射出如果电子的荷质比为.求：(1)电子射入磁场时的速度大小；(2)电子在磁场中运动的时间解析由题意可确定其轨迹如图所示(1)由几何知识可求轨迹的半径为rr.结合半径公式r得电子的速度大小为v.(2)轨迹所对的圆心角为90，所以电子在磁场中运动的时间tt.答案(1)(2)12.如图635所示，在xoy平面内，y0的区域有垂直于xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为b，一质量为m、电荷量大小为q的粒子从原点o沿与x轴正方向成60角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置图635解析当带电粒子带正电时，轨迹如图中oac，对粒子，由于洛伦兹力提供向心力，则qv0bm，r，t，故粒子在磁场中的运动时间t1t，粒子在c点离开磁场oc2rsin 60故离开磁场的位置为当带电粒子带负电时，轨迹如图中ode所示，同理求得粒子在磁场中的运动时间t2t离开磁场时的位置为.答案或13.回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个d形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速；两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出粒子电量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为rm，其运动轨迹如图637所示，问：图637(1)粒子在盒内做何种运动？(2)粒子在两盒间狭缝内做何种运动？(3)所加交变电压频率为多大？粒子运动角速度多大？(4)粒子离开加速器时速度多大？解析(1)d形盒由金属导体制成，可屏蔽外电场，因而盒内无电场，盒内存在垂直盒面的磁场，