《（四川專版）2014高考物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 第1部分 第三章 第5節(jié) 洛倫茲力的應(yīng)用（含解析） 新人教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（四川專版）2014高考物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 第1部分 第三章 第5節(jié) 洛倫茲力的應(yīng)用（含解析） 新人教版選修3-1（6頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2014高考人教四川專版物理選修3-1課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 第1部分 第三章 第5節(jié) 洛倫茲力的應(yīng)用 Word版含解析 [課時(shí)跟蹤訓(xùn)練] (滿分60分　時(shí)間30分鐘) 一、選擇題(每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)得5分，選不全得3分，錯(cuò)選不得分，共40分) 1．(2012·廣州高二檢測(cè))一個(gè)電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則此空間(　　) A．一定不存在磁場(chǎng) B．可能只存在電場(chǎng) C．可能存在方向重合的電場(chǎng)和磁場(chǎng) D．可能存在正交的磁場(chǎng)和電場(chǎng) 解析：若電子運(yùn)動(dòng)的方向沿電場(chǎng)線或沿磁場(chǎng)線，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡均為直線，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤，B、C正確；若電場(chǎng)與磁場(chǎng)垂直，電子垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向進(jìn)

2、入混合場(chǎng)中，若洛倫茲力與電場(chǎng)力等大反向，則電子也不偏轉(zhuǎn)，故D正確。 答案：BCD 2．如圖1所示為一“濾速器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平行金 屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板 之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并 圖1 沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′ 射出。不計(jì)重力作用?？赡苓_(dá)到上述目的的辦法是(　　) A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 D．使a板電勢(shì)低于b板

3、，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 解析：a板電勢(shì)高于b板時(shí)，空間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到豎直向上的電場(chǎng)力作用，同時(shí)垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)電子施加豎直向下的洛倫茲力作用，如果電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，則電子沿直線通過該裝置，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。同理，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案：AD 3．(2012·寧波高二檢測(cè))如圖2所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為m，帶電量 為＋q的帶電粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子打至P點(diǎn)，設(shè)OP＝x，能正確反映x與U 之間函數(shù)關(guān)系的x－U圖像是圖3中的(　　) 圖2 圖3 解析：電場(chǎng)加速qU

4、＝mv2，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvB＝m，x＝2r， 所以有x＝，B正確。 答案：B 4．如圖4所示，一束質(zhì)量、速度和帶電荷量不同的正離子垂直地射入 正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子原來的運(yùn)動(dòng)方 向未發(fā)生任何變化，如果讓這些不偏轉(zhuǎn)離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā) 圖4 現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對(duì)這些進(jìn)入后一磁場(chǎng)的離子，可得出結(jié)論(　　) A．它們的動(dòng)能一定各不相同 B．它們的帶電荷量一定各不相同 C．它們的質(zhì)量一定各不相同 D．它們的帶電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同 解析：能夠通過速度選擇器的粒子，說明它們進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)具有相同的速度，而在第二

5、個(gè)磁場(chǎng)中又分裂成幾束，說明它們的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑不同。 由qBv＝m得R＝，在v、B相同時(shí)，只能說明它們的即不同。故D正確。 答案：D 5．如圖5甲所示，一帶電粒子以水平初速度v0(v0<)先后進(jìn)入方向垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，已知電場(chǎng)方向豎直與磁場(chǎng)寬度相同且緊鄰在一起，在帶電粒子穿過電場(chǎng)和磁場(chǎng)的過程中(其所受重力忽略不計(jì))，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子所做的總功為W1；若把電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交重疊，如圖乙所示，粒子仍以初速度v0穿過重疊場(chǎng)區(qū)，在帶電粒子穿過電場(chǎng)和磁場(chǎng)的過程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子所做的總功為W2，比較W1和W2，有(　　) 圖5 A．一定是W1>W2 B．一定是W1＝W2 C．一定是

6、W1W2 解析：洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，只有電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功，且W＝Eq·y，其中y為帶電粒子沿電場(chǎng)力方向偏移的距離，因圖乙中洛倫茲力的存在，使粒子在電場(chǎng)方向上偏移的距離y2比圖甲中偏移的距離y1小，故有W1>W2，A正確。 答案：A 6．如圖6所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電 場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹 縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列表述正確的是(　　) 圖6

7、 A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小 解析：因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，無法用化學(xué)方法進(jìn)行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具，A正確。在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒子沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可知B正確。再由qE＝qvB有v＝E/B，C正確。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0中R＝ 所以＝，D錯(cuò)誤。 答案：ABC 7．美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒 子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范

8、圍內(nèi)經(jīng)過 電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子 方面前進(jìn)了一步。圖7為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間 圖7 的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，如圖所示。帶電粒子從P0處以速 度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn) 動(dòng)。對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是(　　) A．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次 B．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2＝P2P3 C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān) D．加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化 解析：由圖可以看出，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次，A錯(cuò)誤。由R＝和Uq

9、＝mv－mv可知，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功都相同，動(dòng)能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增加量不相同，B錯(cuò)誤。由v＝可知，加速粒子的最大速度與D形盒的半徑R有關(guān)，C正確；由T＝可知，粒子運(yùn)動(dòng)的周期不隨v而變，故D錯(cuò)誤。 答案：C 8．如圖8所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。速 率不同的一束質(zhì)子從邊緣的M點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，關(guān)于質(zhì) 子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)下列說法正確的是(　　) 圖8 A．運(yùn)動(dòng)軌跡越長的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長 B．運(yùn)動(dòng)軌跡越短的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長 C．運(yùn)動(dòng)速率大的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長 D．運(yùn)動(dòng)速率小的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長 解

10、析：根據(jù)質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況做出不同速率的質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由圖和r＝可知，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)速率v1>v2，顯然運(yùn)動(dòng)軌跡s1>s2，θ1<θ2，且質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t∝θ，正確答案為B、D項(xiàng)。 答案：BD 二、非選擇題(每小題10分，共20分) 9．回旋加速器D形盒中央為質(zhì)子源，D形盒的交流電壓為U，靜止質(zhì)子經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入D形盒，其最大軌道半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)子質(zhì)量為m。求： (1)質(zhì)子最初進(jìn)入D形盒的動(dòng)能多大？ (2)質(zhì)子經(jīng)回旋加速器最后得到的動(dòng)能多大？ (3)交流電的頻率是多少？ 解析：(1)粒子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得： eU＝Ek－0，解得Ek＝eU。

11、 (2)質(zhì)子在回旋加速器的磁場(chǎng)中繞行的最大半徑為R，由牛頓第二定律得：evB＝m① 質(zhì)子的最大動(dòng)能：Ekm＝mv2② 解①②式得：Ekm＝ (3)f＝＝ 答案：(1)eU　(2)　(3) 10．(2012·威海模擬)如圖9所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、N 正對(duì)著放置，s1、s2分別為M、N板上的小孔，s1、s2、O三點(diǎn)共線， 它們的連線垂直M、N，且s2O＝R。以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形 區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。D 為收集板，收集板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及兩端點(diǎn)A和C的距離都為2R， 圖9 板兩端點(diǎn)的連線AC垂直M、N板。質(zhì)量為m、

12、帶電量為＋q的粒子，經(jīng)s1進(jìn)入M、N 間的電場(chǎng)后，通過s2進(jìn)入磁場(chǎng)。粒子在s1處的速度和粒子所受的重力均不計(jì)。 (1)當(dāng)M、N間的電壓為Ux時(shí)，求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小vx； (2)要使粒子能夠打在收集板D上，求在M、N間所加電壓的范圍。 解析：(1)粒子從s1到達(dá)s2的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得： qUx＝mv，解得：vx＝ (2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)其速度大小為v，軌道半徑為r，根據(jù)牛頓第二定律得：qvB＝m，粒子在M、N之間運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：qU＝mv2，聯(lián)立解得：U＝ 當(dāng)粒子打在收集板D的A點(diǎn)時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間最長，由幾何關(guān)系可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r1＝R，此時(shí)M、N間的電壓最小，為U1＝ 當(dāng)粒子打在收集板D的C點(diǎn)時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間最短，由幾何關(guān)系可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r2＝R，此時(shí)M、N間的電壓最大，為U2＝ 要使粒子能夠打在收集板D上，在M、N間所加電壓的范圍為≤U≤(或