课时分层作业18　洛伦兹力与现代技术

1、课时分层作业(十八)洛伦兹力与现代技术基础达标练(15分钟48分)选择题(共8小题，每小题6分)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AD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2水平长直导线中有恒定电流I通过，导线正下方的电子初速度方向与电流方向相同，如图3­6­15所示，则电子的运动情况是()图3­6­15A沿路径Oa运动B沿路径O

2、b运动C沿路径Oc运动D沿路径Od运动D由安培定则知导线下方的磁场方向垂直纸面向外，再由左手定则知电子的运动情况只能是Oc或Od路径而远离导线磁场减弱B减小，由半径公式r，可知r增大，所以只能是Od路径，故D正确3如图3­6­16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3­6­16Aa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质量和电荷量都相等的带电粒子

3、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3­6­17中虚线所示，下列表述正确的是()【导学号：52592123】图3­6­17AM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A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.5.如图3­6­18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

4、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()图3­6­18A13B43C11D32D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. (多选)如图3­6­19所示，为粒子速度选择器的原理示意图，如果粒子所具有的速率v，以下说法正确的是()图3­6­19A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，

5、才能沿直线通过C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过AC带正电粒子沿ab方向从左侧进入场区，所受的电场力竖直向下，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向竖直向上，两个力能平衡，粒子能沿直线通过，若粒子ba方向进入场区，洛伦兹力方向竖直向下，与电场力方向相同，两力不能平衡，则粒子向下偏转，故A正确带负电粒子沿ba方向从右侧进入场区，所受的电场力竖直向上，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向竖直向上，粒子向上偏转，不能沿直线通过场区带负电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过，故B错误由上分析得知，不论粒子电性如何，

6、沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过，故C正确，D错误故选A、C.7(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 () 【导学号：52592124】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AB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

7、电压无关，故A、B正确，C、D错误8如图3­6­20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3­6­20A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C洛伦兹力不做功，电荷的动能不变，A错误；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

8、界向左射出，B、D错误，C正确能力提升练(25分钟52分)一、选择题(共4小题，每小题6分)1(多选)如图3­6­21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A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()图3­6­21A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里C能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越大ACD进入B0的粒子满足，知道粒子电量

9、后，便可求出m的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，A正确；假设粒子带正电，则受电场力向右，故洛伦兹力必向左，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，B错误；由qEqvB，得v，此时离子受力平衡，可沿直线穿过速度选择器，C正确；由，知R越小，荷质比越大，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子圆周运动的半径越小荷质比越大，D正确2(多选)如图3­6­22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，

10、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() 【导学号：52592125】图3­6­22A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ABD假设粒子带负电，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3. (多选)如图3­6­23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

11、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()图3­6­23A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PDMCNFP，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(多选)如图3­6­24，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一部分从c孔射出

12、，一部分从d孔射出，容器处在真空中，下列说法正确的是()图3­6­24A从两孔射出的电子速率之比为vcvd 21B从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比tctd 12C从两孔射出的电子的加速度大小之比acad1D从两孔射出的电子的加速度大小之比acad21ABD设磁场边长为a，如图所示：粒子从c点离开，其半径为rc，粒子从d点离开，其半径为rd；由Bqvm，得出半径公式r，又由运动轨迹知rc2rd，则vcvd21，故A正确； 由T，根据圆心角求出运行时间tT.运行时间td，tc，则tctd12，故B正确向心加速度：a，则acad21，故C错误，D正确二、非选择题(2小题，共

13、28分)5(14分)如图3­6­25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3­6­25(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(14分)回旋加速器的工作原理如图3­6­26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，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，