2024-2025學(xué)年高中物理同步測(cè)練20洛倫茲力的應(yīng)用含解析教科版選修3-1

PAGE10-洛倫茲力的應(yīng)用1、關(guān)于回旋加速器在實(shí)際中的應(yīng)用,下列說(shuō)法不正確的是(

)A.電場(chǎng)的改變周期等于帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期

B.帶電粒子每經(jīng)過(guò)D形盒的縫隙一次就加速一次,加速后在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期不變

C.帶電粒子經(jīng)過(guò)回旋加速器加速,能量不能無(wú)限增大

D.帶電粒子的最大動(dòng)能僅與帶電粒子本身和D形盒半徑有關(guān)2、圓形區(qū)域內(nèi)有如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一束比荷相同的帶電粒子對(duì)準(zhǔn)圓心射入,分別從、兩點(diǎn)射出,下列說(shuō)法正確的是(

)A.點(diǎn)出射粒子速率較小

B.點(diǎn)出射粒子運(yùn)動(dòng)半徑較大

C.點(diǎn)出射粒子磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短

D.點(diǎn)出射粒子速度偏轉(zhuǎn)角較小3、如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng),經(jīng)過(guò)Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng),OC與OB成60°角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)関/3,仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng),不計(jì)重力,則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?

)A.

B.

C.

D.4、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置.其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒,兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并分別與高頻溝通電源兩極相連接,從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速,如圖所示,現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能,下列方法可行的是(

)A.增大金屬盒的半徑

B.減小狹縫間的距離

C.增大高頻溝通電壓

D.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度5、如圖所示是電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。初速度不計(jì)的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入有限邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),最終打在熒光屏上。假如發(fā)覺(jué)電視畫(huà)面幅度與正常的相比偏小,則引起這種現(xiàn)象可能的緣由是(

)A.電子槍放射實(shí)力減弱,電子數(shù)量削減

B.加速電場(chǎng)的電壓過(guò)低,電子速率偏小

C.偏轉(zhuǎn)線圈局部短路,線圈匝數(shù)削減

D.偏轉(zhuǎn)線圈中電流過(guò)大,偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加6、如圖所示,為質(zhì)譜儀測(cè)定帶電粒子質(zhì)量裝置的示意圖.速度選擇器(也稱(chēng)濾速器)中場(chǎng)強(qiáng)的方向豎直向下.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面對(duì)里,分別器中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面對(duì)外.在處有甲、乙、丙、丁四個(gè)一價(jià)正離子垂直于和射入速度選擇器中,若,,在不計(jì)重力的狀況下,則打在、、、四點(diǎn)的離子分別是(

)A.甲、乙、丙、丁

B.甲、丁、乙、丙

C.丙、丁、乙、甲

D.甲、乙、丁、丙7、為了測(cè)量某化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì),該裝置由絕緣材料制成,長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開(kāi)口,在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在上下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N作為電極,污水充溢管口地從左向右流經(jīng)該裝置時(shí),電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積),下列說(shuō)法中正確的是(

)A.若污水中負(fù)離子較多,則N板比M板電勢(shì)高

B.M板電勢(shì)肯定高于N板的電勢(shì)

C.污水中離子濃度越高,電壓表的示數(shù)越大

D.電壓表的示數(shù)U與污水流量Q成反比8、顯像管原理的示意圖如圖所示,當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí),電子束將打在熒光屏正中的點(diǎn),安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng),使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面對(duì)里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?若使電子打在熒光屏上的位置由點(diǎn)漸漸移動(dòng)到點(diǎn),下列改變的磁場(chǎng)能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是(

)

A.B.

C.D.9、在兩個(gè)平行帶電金屬板之間存在著方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里。一束帶正電的粒子從板中間的左側(cè)沿平行于金屬板的方向穿過(guò)(不計(jì)重力),則下列說(shuō)法正確的是(

)A.上極板帶正電

B.上極板帶負(fù)電

C.帶電粒子的速度大小為E/B

D.帶電粒子可能勻加速沿直線穿過(guò)電場(chǎng)10、一個(gè)帶電粒子以初速度垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線,且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行,如圖中的虛線所示.在圖所示的幾種狀況中,可能出現(xiàn)的是(

)A.B.

C.D.11、如圖所示,兩平行金屬板間距為,電勢(shì)差為,板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng);金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng).帶電量為質(zhì)量為的粒子,由靜止起先從正極板動(dòng)身,經(jīng)電場(chǎng)加速后射出,并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).忽視重力的影響,求:1.勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小;2.粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度的大小;3.粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑12、如圖所示,質(zhì)量為,電荷量為的兩個(gè)帶負(fù)電小球、用長(zhǎng)為的絕緣輕桿相連,放置在光滑絕緣水平面上.、寬度為1.5,該區(qū)域中分布著水平向左,大小為的勻強(qiáng)電場(chǎng).起先、系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)地靜止放在點(diǎn)兩側(cè),釋放后,當(dāng)球經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí),勻強(qiáng)電場(chǎng)立即反向且大小不變.求:帶電小球1.獲得的最大加速度;2.進(jìn)入電場(chǎng)前輕桿的彈力;3.、系統(tǒng)最終狀態(tài)獲得的動(dòng)能.1答案及解析：答案：D解析：由回旋加速器原理易知,A對(duì);周期T=與速度無(wú)關(guān),B對(duì);粒子的質(zhì)量隨速度增大而增大,而質(zhì)量改變會(huì)導(dǎo)致其回旋周期改變,從而破壞與電場(chǎng)改變周期的同步,C對(duì);帶電粒子的最大動(dòng)能還與磁場(chǎng)有關(guān),D錯(cuò)。2答案及解析：答案：C解析：帶電粒子沿著有界圓形區(qū)域的半徑射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從點(diǎn)射出的粒子對(duì)應(yīng)的半徑較大,由,得,又因?yàn)閮闪Ｗ拥谋群上嗤?所以半徑越大的粒子的速率越大,AB錯(cuò)誤;由得兩個(gè)粒子的周期相同,粒子所繞的圓弧的圓心角和在有界磁場(chǎng)中出射點(diǎn)與入射點(diǎn)所夾的圓弧的圓心角互補(bǔ),故在點(diǎn)射出的粒子對(duì)應(yīng)的圓心角較小,時(shí)間較短,C正確;速度的偏轉(zhuǎn)角等于所繞圓弧的圓心角,故粒子的速度偏轉(zhuǎn)角較小,D錯(cuò)誤.3答案及解析：答案：B解析：依據(jù)入射點(diǎn)、出射點(diǎn)及速度的方向可確定粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡及圓心的位置,如圖所示.

設(shè)圓形區(qū)域的半徑為,粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為,周期為,則有.其中,粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑

,周期

與速度無(wú)關(guān).當(dāng)粒子的速度變?yōu)闀r(shí),軌道半徑,粒子對(duì)應(yīng)的軌跡圓心為,由幾何關(guān)系知,轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角,所以,正確.

4答案及解析：答案：A解析：5答案及解析：答案：C解析：電視畫(huà)面幅度比正常的偏小,是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小,即電子束的軌道半徑增大。電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的半徑r=mv/qB,當(dāng)電子槍放射實(shí)力減弱,放射的電子數(shù)量削減時(shí),由于運(yùn)動(dòng)的電子速率及磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,所以不會(huì)影響電視畫(huà)面幅度的大小,故A錯(cuò)誤;當(dāng)加速電場(chǎng)電壓過(guò)低,電子速率偏小時(shí),會(huì)導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑減小.從而使偏轉(zhuǎn)角度增大,導(dǎo)致畫(huà)面幅度與正常的相比偏大,故B錯(cuò)誤;當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈局部短路,線圈匝數(shù)削減時(shí).會(huì)導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱,從而使電子運(yùn)動(dòng)半徑增大,電子束的偏轉(zhuǎn)角減小,則畫(huà)面幅度與正常的相比偏小,故C正確;當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈中電流過(guò)大.偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí),會(huì)導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑變小,所以畫(huà)面幅度與正常的相比偏大,故D錯(cuò)誤:6答案及解析：答案：B解析：對(duì)打在的離子,,最小,故為甲離子;對(duì)打在的離子,,最大,故為丁離子;對(duì)打在的離子與打在的離子相比,,由,又,故打在的離子小,即為乙離子.B正確.7答案及解析：答案：B解析：8答案及解析：答案：C解析：高速電子流打在熒光屏上的位置由b點(diǎn)漸漸移動(dòng)到a點(diǎn),可知電子先向下偏轉(zhuǎn),后向上偏轉(zhuǎn),依據(jù)左手定則可知,磁場(chǎng)的方向起先時(shí)垂直紙面對(duì)里,方向?yàn)檎?且漸漸減弱,后來(lái)電子又上偏,磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外,方向?yàn)樨?fù),且漸漸增加,故C正確.9答案及解析：答案：AC解析：10答案及解析：答案：AD解析：圖A中,當(dāng)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),由圖可知,電場(chǎng)力向下,則粒子帶正電,當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由左手定則可得洛倫茲力垂直于速度向上,選項(xiàng)A正確;

圖B中,當(dāng)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),由圖可知,電場(chǎng)力向下,則粒子帶負(fù)電,當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由左手定則可得洛倫茲力垂直速度向下,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;

圖C中,當(dāng)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),由圖可知,電場(chǎng)力向下,則粒子帶正電,當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由左手定則可得洛倫茲力垂直速度向下,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;

圖D中,當(dāng)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),由圖可知,電場(chǎng)力向上,則粒子帶正電,當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由左手定則可得洛倫茲力垂直速度向下,選項(xiàng)D正確.11答案及解析：答案：1.電場(chǎng)強(qiáng)度

2.依據(jù)動(dòng)能定理,有得.

3.粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力供應(yīng)向心力,有,得.解析：本題中帶電粒子在電場(chǎng)中由靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),可由動(dòng)能定理或牛頓其次定律求解,選用動(dòng)能定理進(jìn)行解題更簡(jiǎn)捷.進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速