2019_2020学年高中物理课时作业18洛伦兹力与现代技术（含解析）粤教版.docx

课时分层作业(十八)洛伦兹力与现代技术(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动已知两粒子的动量大小相等下列说法正确的是()A若q1q2，则它们做圆周运动的半径一定相等B若m1m2，则它们做圆周运动的周期一定相等C若q1q2，则它们做圆周运动的周期一定不相等D若m1m2，则它们做圆周运动的周期一定不相等A粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvBm，解得r，由题意可知：粒子动量p相等、磁感应强度B相等，若q1q2，则两粒子轨道半径相等，故A正确；粒子在磁场中做圆周运动的周期T，若m1m2，由于不知两粒子电荷量关系，如果两粒子电荷量相等，则粒子做圆周运动的周期相等，如果两粒子电荷量不相等，则两粒子做圆周运动的周期不相等，故B错误；粒子在磁场中做圆周运动的周期T，若q1q2，只要两粒子的比荷相等，则粒子做圆周运动的周期相等，故C、D错误2.如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里有一束粒子对准a端射入弯管，粒子的质量、速度不同，但都是一价负粒子，则下列说法正确的是()A只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C只有质量和速度乘积大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C由r可知，在粒子处于相同的磁场和带有相同的电荷量的情况下，粒子做圆周运动的半径取决于粒子的质量和速度的乘积故选项C正确3.如图所示，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()Aa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C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4.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场如图所示为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的P点，设OPx，则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是()B可通过解析式确定图象形状，根据动能定理qUmv2可知，v，粒子在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，qvBm，所以R，x2R，即x，B正确5.如图所示，有界匀强磁场边界线SPMN，速度不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直，穿过b点的粒子，其速度方向与MN成60角，设两粒子从S到a、b所需的时间分别为t1、t2，则t1t2为()A13B43C11D32D画出运动轨迹，过a点的粒子转过90，运动时间为t1；过b点的粒子转过60，运动时间t2，故t1t232，故选项D正确6.1930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，下列说法错误的是()A带电粒子由加速器的中心附近进入加速器B带电粒子由加速器的边缘进入加速器C电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转D带电粒子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关B由回旋加速器的加速原理知，被加速粒子只能由加速器的中心附近进入加速器，从边缘离开加速器，故A正确，B错误；由于在磁场中洛伦兹力不做功，而粒子通过电场时有qUmv2，所以粒子是从电场中获得能量，故C正确；当粒子离开回旋加速器时，半径最大，动能最大，根据半径公式r知，v，则粒子的最大动能Ekmv2，与加速电场的电压无关，故D正确二、非选择题(14分)7.如图所示，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角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，求：(1)匀强磁场的磁感应强度B；(2)穿过第一象限的时间解析(1)作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，由图中几何关系知：Rcos 30a，得RBqvm，得B.(2)带电粒子在第一象限内运动时间t.答案(1)(2)能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1如图为洛伦兹力演示仪的结构图励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节下列说法正确的是()A仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大B仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大C仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大D仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大B电子在加速电场中加速，由动能定理有eUmv电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有eBv0m解得rT可见增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由式可得，电子束的轨道半径变小由式知周期变小，故A、C错误；提高电子枪加速电压，电子束的轨道半径变大，周期不变，故B正确，D错误2.如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子(不计重力)沿平行于直径ab的方向射入磁场区域若粒子射出磁场时与射入磁场时运动方向间的夹角为90，则粒子入射的速度大小为()ABCDB带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出运动轨迹示意图，如图所示，根据几何关系知，粒子运动的轨迹圆的半径为rR根据洛伦兹力提供向心力，有qvBm得r联立得v，故B正确，A、C、D错误3.(多选)如图所示，两个匀强磁场的方向相同，磁感应强度分别为B1、B2，虚线MN为理想边界现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中，其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线，以下说法正确的是()A电子的运动轨迹为PDMCNEPB电子运动一周回到P点所用的时间TCB14B2DB12B2AD由左手定则可知，电子在P点所受的洛伦兹力的方向向上，轨迹为PDMCNEP，选项A正确；由题图得两磁场中轨迹圆的半径比为12，由半径r可得2，选项C错误，选项D正确；运动一周的时间tT1，选项B错误4.如图所示，由Oa、Ob、Oc三个铝制薄板互成120角均匀分开的、三个匀强磁场区域，其磁感应强度分别用B1、B2、B3表示现有带电粒子自a点垂直Oa板沿逆时针方向射入磁场中，带电粒子完成一周运动，假设带电粒子穿过铝质薄板过程中电荷量不变，在三个磁场区域中的运动时间之比为135，轨迹恰好是一个以O为圆心的圆，不计粒子重力，则()A磁感应强度B1B2B3135B磁感应强度B1B2B3531C其在b、c处穿越铝板所损失的动能之比为252D其在b、c处穿越铝板所损失的动能之比为275C带电粒子在磁场中运动的时间为tT在各个区域的圆心角均为根据洛伦兹力提供向心力可得qvBm可得粒子在磁场中运动的周期T所以t，故B，又因为m、q均为定值在三个区域的磁感应强度之比为B1B2B31553，故A、B错误；三个区域的磁场半径相同，为r，又因为动能Ekmv2联立可得Ek，因为q、m和r均相同，故三个区域中运动的动能之比为Ek1Ek2Ek3BBB225259设比例中的每一份为k，则在b处穿越铝板所损失的动能为Ek1225k25k200k在c处穿越铝板所损失的动能为Ek225k9k16k在b、c处穿越铝板所损失的动能之比为Ek1Ek2252，故C正确，D错误二、非选择题(26分)5.(13分)如图所示，、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：(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.(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)6(13分)回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压的大小为U0.周期T.一束该种粒子在t0时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假