2019_2020学年高中物理第6章磁吃电流和运动电荷的作用第3节洛伦兹力的应用课时作业含解析鲁科版选修3.docVIP

第3节 洛伦兹力的应用一、选择题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解析：由粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期公式T可知周期的大小与速率无关，A、B错误，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，速度方向与磁场方向垂直，C错误，D正确答案：D2如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子，则()A只有速度v大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B只有质量m大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C只有m、v的乘积大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D只有动能Ek大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管解析：粒子要通过弯管必须做圆周运动，其半径rR时，粒子能通过弯管，所以rRmv/qB，因为粒子的q、B都相同，所以只有当mv一定时，粒子才能通过弯管答案：C3现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍此离子和质子的质量比约为()A11B12C121 D144解析：设质子和离子的质量分别为m1和m2，原磁感应强度为B1，改变后的磁感应强度为B2.在加速电场中qUmv2，在磁场中qvBm，联立两式得m，故有144，选项D正确答案：D4有三束粒子，分别是质子(H)、氚核(H)和粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场(磁场方向垂直纸面向里)在下图中，正确地表示出这三束粒子的运动轨迹的是()解析：由粒子在磁场中运动的半径rmv/qB可知，粒子在磁场中运动的轨迹应该与粒子的比荷有关，即r1r2r3132，所以三种粒子的轨迹应该是氢核半径最小，氚核半径最大，粒子束在中间，所以C选项正确答案：C5两个电子以大小不同的初速度沿垂直磁场的方向射入一匀强磁场中，设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则()Ar1r2，T1T2Br1r2，T1T2Cr1r2，T1T2 Dr1r2，T1T2解析：r，电子的m、q相同而B又相同，但v不同故r不同；由T知T1T2，D正确答案：D6如图是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1、A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述不正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小答案：D7把金属块放在匀强磁场中，如图所示，磁场方向垂直于内、外表面水平向外，金属块中有电流通过设金属块上、下两表面的电势分别是上、下，则()A上下B上下C上下D不能判断哪一面电势较高解析：本题考查金属块中电流的形成及上、下表面的电势金属块中的电流是自由电子定向移动形成的，电子受到洛伦兹力的作用而向下偏转，在金属块的上、下表面分别积聚正、负电荷，故上板电势高，A正确，B、C、D错答案：A8如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是()A在Ekt图象中应有t4t3t3t2t2t1B加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大C粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积解析：带电粒子在匀强磁场中的回旋周期与速度大小无关，因此在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1，A错误；加速电压越小，粒子加速次数就越多，由粒子做圆周运动的半径r可知Ek，即粒子获得的最大动能决定于D形盒的半径，与加速电压和加速次数无关，故D形盒的面积增加时半径R增大，粒子的最大动能增大，故B、C错误，D正确答案：D二、非选择题9如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用求：(1)磁场的磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子的比荷之比解析：(1)设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1，磁场的磁感应强度大小为B，由动能定理有q1Um1v由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1v1Bm1由几何关系知2R1l由式得B(2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2，射入磁场的速度为v2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2.同理有q2Um2vq2v2Bm2由题给条件有2R2由式得，甲、乙两种离子的比荷之比为14答案：(1)(2)1410一个质量为m，电荷量为q，不计重力的带电粒子从x轴上的P(a，0)点以速度v，沿与x轴正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，