高中物理第3章磁场第6节洛伦兹力与现代技术学业分层测评粤教版选修3_.doc

洛伦兹力与现代技术 (建议用时：45分钟) 学业达标1(多选)运动电荷进入磁场(无其他场)中，可能做的运动是()A匀速圆周运动B平抛运动C自由落体运动 D匀速直线运动【解析】若运动电荷平行磁场方向进入磁场，则电荷做匀速直线运动，若运动电荷垂直磁场方向进入磁场，则电荷做匀速圆周运动，A、D正确；由于电荷的质量不计，故电荷不可能做平抛运动或自由落体运动B、C错误【答案】AD2(2015浙江省效实中学高二检测)如图3612所示，在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v.则()图3612Aa先回到出发点Bb先回到出发点Ca、b同时回到出发点D不能确定【解析】电子再次回到出发点，所用时间为运动的一个周期电子在磁场中运动的周期T，与电子运动速度无关【答案】C3质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图3613中虚线所示，下列表述正确的是() 【导学号：30800046】图3613AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间【解析】根据左手定则可知N带正电，M带负电，A正确；因为r，而M的半径大于N的半径，所以M的速率大于N的速率，B错误；洛伦兹力不做功，C错误；M和N的运行时间都为t，D错误故选A.【答案】A4(2015全国卷)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【解析】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【答案】D5(多选)用回旋加速器加速质子时，所加交变电压的频率为f，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可采用下列哪几种方法 ()A将其磁感应强度增大为原来的2倍B将D形金属盒的半径增大为原来的2倍C将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍D将交变电压的频率增大为原来的4倍【解析】带电粒子从D形盒中射出时的动能Ekmmv带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则最大圆周半径R由可得Ekm，显然，当带电粒子q、m一定时，则EkmR2B2，即Ekm与磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的平方成正比，与加速电场的电压无关，故A、B正确，C、D错误【答案】AB6.如图3614所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为()图3614A1B12C11 D21【解析】正负电荷在磁场中轨迹如图所示，由几何知识，160，2120，则t，所以t1t212.【答案】B7如图3615所示，重力不计、初速度为v的正电荷，从a点沿水平方向射入有明显左边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，若边界右侧的磁场范围足够大，该电荷进入磁场后()图3615A动能发生改变B运动轨迹是一个完整的圆，正电荷始终在磁场中运动C运动轨迹是一个半圆，并从a点上方某处穿出边界向左射出D运动轨迹是一个半圆，并从a点下方某处穿出边界向左射出【解析】洛伦兹力不做功，电荷的动能不变，A不正确；由左手定则知，正电荷刚进入磁场时受到的洛伦兹力的方向向上，电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹是一个半圆，并从a点上方某处穿出边界向左射出，B、D均不正确，C正确【答案】C8.质谱仪原理如图3616所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动求：图3616(1)粒子的速度v为多少？(2)速度选择器的电压U2为多少？(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？【解析】(1)在a中，e被加速电场加速，由动能定理有eU1mv2，得v.(2)在b中，e受到的电场力和洛伦兹力大小相等，即eevB1，代入v值得U2B1d.(3)在c中，e受洛伦兹力作用而做圆周运动，回转半径R，代入v值得R.【答案】(1) (2)B1d(3)能力提升9(多选)如图3617所示，左右边界分别为PP、QQ的匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，一个质量为m、电荷量为q的微观粒子，沿图示方向以速度v0垂直射入磁场，粒子重力不计，欲使粒子不能从边界QQ射出，粒子入射速度v0的最大值可能是() 【导学号：30800047】图3617A. B.C. D.【解析】粒子射入磁场后做匀速圆周运动，由R知，粒子的入射速度v0越大，R越大，当粒子的径迹和边界QQ相切时，粒子刚好不从QQ射出，此时其入射速度v0应为最大，若粒子带正电，其运动轨迹如图甲所示(此时圆心为O点)，容易看出R1sin 45dR1，将R1代入上式得v0，B正确；若粒子带负电，其运动径迹如图乙所示(此时圆心为O点)，容易看出R2R2cos 45d，将R2代入上式得v0，C正确【答案】BC10(多选)如图3618所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场在边长为2R的正方形区域里也有匀强磁场，两个磁场的磁感应强度大小相同两个相同的带电粒子以相同的速率分别从M、N两点射入匀强磁场在M点射入的带电粒子，其速度方向指向圆心；在N点射入的带电粒子，速度方向与边界垂直，且N点为正方形边长的中点，则下列说法正确的是()图3618A带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同B从M点射入的带电粒子可能先飞出磁场C从N点射入的带电粒子可能先飞出磁场D从N点射入的带电粒子不可能比M点射入的带电粒子先飞出磁场【解析】画轨迹草图如图所示，由图可知粒子在圆形磁场中的轨迹长度(或轨迹对应的圆心角)不会大于在正方形磁场中的，故A、B、D正确【答案】ABD11如图3619所示，、为电场和磁场的理想边界，一束电子(电量为e，质量为m，重力不计)由静止状态从P点经过、间的电场加速后垂直到达边界的Q点，匀强磁场的磁感应强度为B，磁场边界宽度为d，电子从磁场边界穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30.求：图3619(1)电子在磁场中运动的时间t；(2)若改变PQ间的电势差，使电子刚好不能从边界射出，则此时PQ间的电势差U是多少？【解析】(1)由洛伦兹力提供向心力可得evB，且T得电子在磁场中运动周期T由几何关系知电子在磁场中运动时间tTT解得t(2)电子刚好不从边界穿出时轨迹与边界相切，运动半径为Rd由evBm得v电子在PQ间由动能定理得eUmv20解得U【答案】(1)(2)12一台质谱仪的工作原理如图3620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3620