《2021優(yōu)化方案高二物理魯科選修31 63 洛倫茲力的應(yīng)用 作業(yè) 含解析》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2021優(yōu)化方案高二物理魯科選修31 63 洛倫茲力的應(yīng)用 作業(yè) 含解析(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、優(yōu)化方案高二物理魯科選修31 63 洛倫茲力的應(yīng)用 作業(yè) 含解析
一、選擇題
1.兩個電子以大小不同的初速度沿垂直于磁場的方向射進(jìn)同一勻強(qiáng)磁場中,設(shè)這兩個電子的運動軌道半徑分別為r 1、r 2,運動周期分別為T 1、T 2,則( )
A .r 1=r 2,T 1≠T 2
B .r 1≠r 2,T 1≠T 2
C .r 1=r 2,T 1=T 2
D .r 1≠r 2,T 1=T 2
解析:選D.由半徑公式r =m v qB 知,兩電子速度不同,則r 1≠r 2,由周期公式T =2πm qB
知T 1=T 2,故選D.
2.(福建師大附中高二期末)初速度為零的帶有相同電
2、荷量的兩種粒子,它們的質(zhì)量之比為m 1∶m 2=1∶4,使它們經(jīng)過同一加速電場后,垂直進(jìn)進(jìn)同一個勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動,則它們所受向心力之比F 1∶F 2等于( )
A .2∶1
B .1∶2
C .4∶1
D .1∶4
解析:選A.設(shè)粒子的帶電荷量為q ,經(jīng)電壓為U 的電場加速后,有qU =12
m v 2,而在磁場中偏轉(zhuǎn)的向心力F =q v B ,所以F 1F 2=v 1v 2= m 2m 1=21
,故選A. 3.由幾種不同的粒子組成的帶電粒子束,以相同的速度v 從同一點沿垂直磁場方向射進(jìn)同一勻強(qiáng)磁場,結(jié)果所有的粒子沿同一圓周做勻速圓周運動(不計重力),這是因為( )
3、A .它們具有相同的動能
B .它們具有相同的電荷量
C .它們具有相同的質(zhì)量
D .它們具有相同的比荷
解析:選D.由F =qB v 及F =m v 2
R
知,粒子在磁場中的軌道半徑R =m v qB
,由于B 、v 相同,且沿同一圓周運動,故選D. 4.(多選)如圖所示為質(zhì)譜儀的示意圖,從離子源產(chǎn)生的正負(fù)
離子經(jīng)過加速后進(jìn)進(jìn)偏轉(zhuǎn)磁場.各種離子由于軌道半徑不同,故
分別射到底片上的不同位置,形成各自的譜線.要使氘核的譜線
距離變?yōu)樵瓉淼?倍,可以( )
A .使加速電壓變?yōu)樵瓉淼?倍
B .使加速電壓變?yōu)樵瓉淼?倍
C .使偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍
D
4、 .使偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?/2倍
解析:選AD.根據(jù)動能定理qU =12m v 2和公式r =m v qB ,得r =1B 2mU q
,所以要使距離變?yōu)樵瓉淼?倍,可采取的辦法是A 、D.
5.(西安高二檢測)如圖所示,一帶電小球在一正交電場、磁場區(qū)域里
做勻速圓周運動,電場方向豎直向下,磁場方向垂直紙面向里,則下列說
法正確的是( )
A .小球一定帶正電
B .小球一定帶負(fù)電
C .小球的繞行方向為逆時針
D .改變小球的速度大小,小球?qū)⒉蛔鰣A周運動
解析:選B.帶電小球在正交電場、磁場區(qū)域里做勻速圓周運動.必然有向上的電場力與重力平衡,洛倫茲力提供向心力
5、,所以小球帶負(fù)電,且沿順時針方向運動,改變小球的速
度大小,小球依然是洛倫茲力提供向心力繼續(xù)做圓周運動,所以B 正確,A 、C 、D 錯誤.
6.(2021高考廣東卷)質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M 和N ,以不同的速率經(jīng)小孔S 垂直進(jìn)進(jìn)勻強(qiáng)磁場,運行的半圓軌跡如圖中虛線所示,下列表述正確的是
( )
A .M 帶負(fù)電,N 帶正電
B .M 的速率小于N 的速率
C .洛倫茲力對M 、N 做正功
D .M 的運行時間大于N 的運行時間
解析:選A.由左手定則知M 帶負(fù)電,N 帶正電,選項A 正確;帶電粒子在磁場中做勻
速圓周運動且向心力F 向=F 洛,即m v 2r =q v
6、B 得r =m v qB ,因為M 、N 的質(zhì)量、電荷量都相等,且r M >r N ,所以v M >v N ,選項B 錯誤;M 、N 運動過程中,F(xiàn) 洛始終與v 垂直,F(xiàn) 洛不做功,
選項C 錯誤;由T =2πm qB
知M 、N 兩粒子做勻速圓周運動的周期相等且在磁場中的運動時間均為T 2
,選項D 錯誤.故選A. 7.(多選)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個D 形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D 形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中.設(shè)D 形盒半徑為R .若用回旋加速器加速質(zhì)子時,勻強(qiáng)磁場的磁
7、感應(yīng)強(qiáng)度為B ,高頻交流電頻率為f .則下列說法正確的是
( )
A .質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfR
B .質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)
C .質(zhì)子被加速后的最大速度與
D 形盒的半徑無關(guān)
D .不改變B 和f ,該回旋加速器也能用于加速α粒子
解析:選AB.由于回旋加速器所加交變電壓周期與粒子運動的周期相同,則粒子的最大
速度為2πfR ,A 項正確;由q v B =m v 2R 知質(zhì)子被加速后的最大速度v m =BqR m
,與加速電場的電壓大小無關(guān),與D 形盒的半徑有關(guān),B 項正確,C 項錯誤;因為回旋加速器所加交變電
壓周期與粒子運動周
8、期相同,粒子轉(zhuǎn)動周期T =2πm Bq
,α粒子與質(zhì)子的比荷不相同,故應(yīng)調(diào)節(jié)f 或B ,D 錯誤.故選AB.
8.如圖所示,在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一對正、
負(fù)離子(質(zhì)量、電荷量均相同)以相同速率沿與x 軸成30角的方向從
原點射進(jìn)磁場,則正、負(fù)離子在磁場中運動時間之比為( )
A .1∶2
B .2∶1
C .1∶ 3
D .1∶1
解析:選B.作出軌跡,找出軌跡所對圓心角是解題的要害,如
圖所示.t 1=16T =13πm qB ,t 2=13T =132πm qB
,所以t 2∶t 1=2∶1,故選B.
9.(泉州高二期末)如圖所示,在x 軸上方存在
9、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻
強(qiáng)磁場,一個電子(質(zhì)量為m ,電荷量為q )從x 軸上的O 點以速度v 斜向
上射進(jìn)磁場中,速度方向與 x 軸的夾角為45并與磁場方向垂直.電子
在磁場中運動一段時間后,從x 軸上的P 點射出磁場.(不計重力)則( )
A .電子在磁場中運動的時間為3πm 2q
B B .電子在磁場中運動的時間為πm qB
C .OP 兩點間的距離為2m v qB
D .OP 兩點間的距離為2m v qB
解析:選D.電子偏轉(zhuǎn)的圓心角θ=90,周期T =2πm qB ,故在磁場中的運動時間t =90360
T =πm 2qB ,A 、B 錯誤.軌跡半徑r =m v qB
10、 ,所以O(shè)P 的距離d =2r =2m v qB
,C 錯誤,D 正確.故選D.
☆10.(多選)如圖所示,一質(zhì)子(不計重力)以速度v 穿過互相垂直的電場
和磁場區(qū)域而沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn),則( )
A .若電子以相同速度v 射進(jìn)該區(qū)域,將會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
B .無論何種帶電粒子,只要以相同速度射進(jìn)都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C .若質(zhì)子的速度v ′D .若質(zhì)子的速度v ′>v ,它將向上偏轉(zhuǎn),其運動軌跡既不是圓弧也不是拋物線
解析:選BD.質(zhì)子以速度v 穿過該區(qū)域沒有偏轉(zhuǎn),則質(zhì)子所受洛倫茲力和電場力的合力
為0.即q v B -Eq =0,則v =E B
.正、負(fù)帶電粒子進(jìn)進(jìn)該區(qū)域時,所受電場力和洛
11、倫茲力的方向不同,但對某種帶電粒子二力方向一定相反,只要粒子進(jìn)進(jìn)時速度v =E B
,均不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A 錯誤、B 正確;若質(zhì)子進(jìn)進(jìn)互相垂直的電場和磁場區(qū)域時速度v ′>v ,則q v ′B >Eq ,質(zhì)子上偏,若質(zhì)子進(jìn)進(jìn)互相垂直的電場和磁場區(qū)域時速度v ′二、非選擇題
11.如圖所示,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B =0.2 T ,方向垂直紙面向
里.在磁場中的P 點引進(jìn)一個質(zhì)量為m =2.010-8 kg 、帶電量為q =+
510-6 C 的粒子,并使之以v =10 m/s 的速度垂直于磁場方向開始運動,
運動方向如圖所示,不計粒子重力,磁場足夠大.
(1)請在圖上大致畫出粒子做勻
12、速圓周運動的軌跡;
(2)粒子做勻速圓周運動的半徑和周期為多大.
解析:(1)如圖所示
(2)r =m v qB
=0.2 m T =2πm qB
=0.125 6 s. 答案:(1)見解析圖 (2)0.2 m 0.125 6 s
12.如圖所示,一束電子的電荷量為e ,以速度v 垂直射進(jìn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B 、寬度為d 的有界勻強(qiáng)磁場中,穿過磁場時的速度方向與原來電子的進(jìn)射方向的夾角θ是30,則電子的質(zhì)量是多少?電子穿過磁場的時間又是多少?
解析:電子在勻強(qiáng)磁場中運動時,只受洛倫茲力作用,故其軌跡是圓弧的一部分.又因洛倫茲力與速度v 垂直,
故圓心應(yīng)在電子穿進(jìn)和穿出時洛倫茲力延長線的交點上.從圖中可以瞧出,AB 弧所對的圓心角θ=30=π6,OB 即為半徑r . 由幾何關(guān)系可得:r =d sin θ=2d
由牛頓第二定律得:q v B =m v 2
r ,解得:m =qBr v =2deB
v
帶電粒子通過AB 弧所用的時間,即穿過磁場的時間為:t =θ
2πT =1122πm
Be
=πm 6Be =π
d
3v .
答案:2deB v πd
3v