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1、2022年高中物理第6章磁吃電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用第3節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用自我小測魯科版選修
夯基達(dá)標(biāo)
1.電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列說法正確的是( )
A.速率越大,周期越大
B.速率越小,周期越大
C.速度方向與磁場方向平行
D.速度方向與磁場方向垂直
2.一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場.粒子的一段徑跡如下圖所示.徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧.由于帶電粒子使沿途的空氣電離,粒子的能量逐漸減小(帶電量不變).從圖中情況可以確定 …( )
A.粒子從a到b,帶正電
B.粒子從a到b,帶負(fù)電
C.粒子從b到a,帶正電
D.粒子從b到a,
2、帶負(fù)電
3.如下圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,粒子經(jīng)過a點(diǎn)時(shí),速度與直線ab成60°角,ab與磁場垂直,ab間的距離為d.若粒子能從b點(diǎn)經(jīng)過,則粒子從a到b所用的最短時(shí)間為( )
A. B. C. D.
4.有三束粒子分別是質(zhì)子p(11H)、氚核(31H)和α粒子(42He)粒子束,如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強(qiáng)磁場(磁場方向垂直紙面向里),下面四個(gè)圖中,能正確表示這三束粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是( )
5.用回旋加速器來加速質(zhì)子,為
3、了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來的4倍,原則上可采用下列哪幾種方法 …( )
A.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍
B.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍
C.將D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍
D.將D形金屬盒的半徑增大為原來的4倍
6.如下圖所示,正方形區(qū)域abcd中充滿勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里.一個(gè)氫核從ad邊的中點(diǎn)m沿著既垂直于ad邊又垂直于磁場的方向,以一定速度射入磁場,正好從ab邊中點(diǎn)n射出磁場.將磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,其他條件不變,則這個(gè)氫核射出磁場的位置是…( )
A.在b、n之間某點(diǎn)
4、 B.在n、a之間某點(diǎn)
C.在a點(diǎn) D.在a、m之間某點(diǎn)
能力提升
7.如下圖帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離,從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡.下圖是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的軌跡,a和b是軌跡上的兩點(diǎn),勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里.該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí),其質(zhì)量和電量不變,而動(dòng)能逐漸減少.下列說法正確的是( )
A.粒子先經(jīng)過a點(diǎn),再經(jīng)過b點(diǎn)
B.粒子先經(jīng)過b點(diǎn),再經(jīng)過a點(diǎn)
C.粒子帶負(fù)電
D.粒子帶正電
8.下圖所示是粒子速度選擇器的原理圖,如果粒子所具有的速率,那么( )
A.帶正電
5、粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū),才能沿直線通過
B.帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū),才能沿直線通過
C.不論粒子電性如何,沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū),都能沿直線通過
D.不論粒子電性如何,沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū),都能沿直線通過
9.下圖是磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖.A、B極板間的磁場方向垂直于紙面向里.等離子束從左向右進(jìn)入板間.下列說法正確的是( )
A.A板電勢高于B板,負(fù)載R中電流向上
B.B板電勢高于A板,負(fù)載R中電流向上
C.A板電勢高于B板,負(fù)載R中電流向下
D.B板電勢高于A板,負(fù)載R中電流向下
10.如下圖所示,平行板電容器的極板沿水平方向放置,
6、電子束從電容器左邊正中間a處沿水平方向射入,電子的初速都是v0,在電場力作用下,剛好從圖中c點(diǎn)射出,射出速度為v.現(xiàn)保持電場不變,再加一個(gè)圖示方向的勻強(qiáng)磁場,使電子剛好從圖中d點(diǎn)射出,c、d兩點(diǎn)的位置相對于中線ab是對稱的.則從d點(diǎn)射出的每個(gè)電子的速度是_________________.
11.兩塊金屬a、b平行放置,板間存在與勻強(qiáng)電場正交的勻強(qiáng)磁場,假設(shè)電場、磁場只存在于兩板間的空間區(qū)域.一束電子以一定的初速度v0從兩極板中間沿垂直于電場、磁場的方向射入場中,無偏轉(zhuǎn)地通過場區(qū),如上圖所示.已知板長l=10 cm,兩板間距d=3.0 cm,兩板間電勢差U=150 V,v0=2.0×10
7、7 m/s.
(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.
(2)若撤去磁場,求電子穿過電場時(shí)偏離入射方向的距離,以及電子通過場區(qū)后動(dòng)能增加多少.
(電子所帶電荷量的大小與其質(zhì)量之比=1.76×1011 C/kg,電子電荷量的大小e=1.60×10-19 C)
拓展探究
12.如下圖所示,PN和MQ兩板平行且板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩板間距離及PN和MQ長均為d,一帶正電的質(zhì)子從PN板的正中間O點(diǎn)以速度v0垂直射入磁場,為使質(zhì)子能射出兩板間,試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.(已知質(zhì)子帶電荷量為e,質(zhì)量為m)
參考答案
1答案:D
2答案:C
3答案:C
4解析:三束粒子以相同的速度
8、沿垂直于磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,因此粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則,所以.因此它們的半徑大小之比為:
Rp∶R氚∶Rα=∶∶=1∶3∶2,由此可判斷出C項(xiàng)正確.
答案:C
5解析: , ,故.
答案:AC
6解析:帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)氫核垂直于ad邊從中點(diǎn)m射入,又從ab的中點(diǎn)n射出,則速度必垂直于ab邊,a點(diǎn)為圓心,且.當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,則半徑變?yōu)樵瓉淼?,氫核從a點(diǎn)垂直于ad邊射出,所以C項(xiàng)正確.
答案:C
7解析:因?yàn)榱W拥膭?dòng)能逐漸減小,即它的速率逐漸減小,由可知,粒子的曲率半徑逐漸減小,所以粒子先經(jīng)過a點(diǎn),再經(jīng)過b點(diǎn).A項(xiàng)對,B項(xiàng)錯(cuò).由于粒子向右偏轉(zhuǎn)
9、,根據(jù)左手定則可推斷,粒子帶負(fù)電,C項(xiàng)對,D項(xiàng)錯(cuò).
答案:AC
8解析:按四個(gè)選項(xiàng)要求讓粒子進(jìn)入,洛倫茲力與電場力等大反向抵消了的就能沿直線勻速通過磁場.
答案:AC
9解析:等離子束指的是含有大量正、負(fù)離子,整體呈中性的離子流.進(jìn)入磁場后,正離子受到向上的洛倫茲力向A板偏,負(fù)離子受到向下的洛倫茲力向B板偏.這樣正離子聚集在A板,而負(fù)離子聚集在B板,A板電勢高于B板,電流方向?yàn)锳→R→B.
答案:C
10解析:根據(jù)動(dòng)能定理得,從c點(diǎn)飛出時(shí),,從d點(diǎn)飛出時(shí),,解得.
答案:
11解析:(1)電子進(jìn)入正交的電磁場不發(fā)生偏轉(zhuǎn),則滿足
.
(2)設(shè)電子通過場區(qū)偏轉(zhuǎn)的距離為y1
ΔEk=eEy1==8.8×10-18 J=55 eV.
答案:(1)B=2.5×10-4 T (2)1.1×10-2 m, 55 eV
12解析:分析質(zhì)子在磁場中運(yùn)動(dòng),尋找質(zhì)子射出兩板間的條件.由左手定則確定,質(zhì)子向上偏轉(zhuǎn).質(zhì)子能射出兩板間的條件:
B較弱時(shí),質(zhì)子從M點(diǎn)射出,如下圖所示,此時(shí)軌道的圓心為O′,由平面幾何知識得R2=d2+()2,得: .質(zhì)子在磁場中有,所以,即,
B較強(qiáng)時(shí),質(zhì)子從N點(diǎn)射出,此時(shí)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)了半個(gè)圓周,軌道半徑即,,所以:,即.
綜合上述兩種情況,B的大小為≤B≤.
答案:≤B≤