2019-2020年高中物理 第三章 磁場 第六節(jié) 洛倫茲力與現代技術自我小測 粵教版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 第三章 磁場 第六節(jié) 洛倫茲力與現代技術自我小測 粵教版選修3-1 1如圖所示,x軸上方有垂直紙面向里的勻強磁場.有兩個質量相同,電荷量也相同的帶正、負電的離子(不計重力),以相同速度從O點射入磁場中,射入方向與x軸均夾θ角.則正、負離子在磁場中( ) A.運動時間相同 B.運動軌道半徑相同 C.重新回到x軸時速度大小和方向均相同 D.重新回到x軸時距O點的距離相同 2電子以初速v0垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中,則( ) A.磁場對電子的作用力始終不變 B.磁場對電子的作用力始終不做功 C.電子的動量始終不變 D.電子的動能始終不變 3三個相同的帶電小球1、2、3,在重力場中從同一高度由靜止開始落下,其中小球1通過一附加的水平方向勻強電場,小球2通過一附加的水平方向勻強磁場.設三個小球落到同一高度時的動能分別為E1、E2和E3,忽略空氣阻力,則( ) A.E1=E2=E3 B.E1>E2=E3 C.E1<E2=E3 D.E1>E2>E3 4如圖有一混合正離子束先后通過正交電場磁場區(qū)域Ⅰ和勻強磁場區(qū)域Ⅱ,如果這束正離子流在區(qū)域Ⅰ中不偏轉,進入區(qū)域Ⅱ后偏轉半徑又相同,則說明這些正離子具有相同的( ) A.速度 B.質量 C.電荷 D.比荷 5如圖,在勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域內,電場的場強為E,方向豎直向下,磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里.一質量為m的帶電質點,沿場區(qū)內的一豎直圓周勻速運動,則可判知該帶電質點( ) A.帶有電荷量為的負電荷 B.沿圓周順時針運動 C.運動的角速度為 D.運動的速率為 6質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具,它的構造原理如圖所示,離子源S產生的各種不同正離子束(速度可看做為零),經加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場,到達記錄它的照相底片P上,設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x,可以判斷( ) A.若離子束是同位素,則x越大,離子質量越大 B.若離子束是同位素,則x越大,離子質量越小 C.只要x相同,則離子質量一定相同 D.只要x相同,則離子質量的荷質比一定相同 7一帶電粒子(不計重力)在勻強磁場中的運動軌跡如圖所示,中央MN是一塊薄金屬板,粒子在穿過金屬板時損失了一些動能.該粒子所帶的電荷量不變,由圖可知,該粒子應是帶______電,粒子運動的方向應是沿______方向. 8如圖所示,MN表示真空室中垂直于紙面放置的感光板,它的一側有勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應強度大小為B.一個電荷量為q的帶電粒子從感光板上的狹縫O處以垂直于感光板的初速度v射入磁場區(qū)域,最后到達感光板上的P點.經測量P、O間的距離為l,不計帶電粒子受到的重力.求: (1)帶電粒子所受洛倫茲力的大小 (2)帶電粒子的質量大?。? 9如圖所示,在平面直角坐標系xOy的第一象限內,有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B=2 T.一對電子和正電子從O點沿紙面以相同的速度v射入磁場中,速度方向與磁場邊界Ox成30角,求:電子和正電子在磁場中運動的時間為多少? 10電視機的顯像管中,電子束的偏轉是用磁偏轉技術實現的.電子束經過電壓為U的加速電場后,進入一圓形勻強磁場區(qū),如圖所示.磁場方向垂直于圓面.磁場區(qū)的中心為O,半徑為r.當不加磁場時,電子束將通過O點而打到屏幕的中心M點.為了讓電子束射到屏幕邊緣P,需要加磁場,使電子束偏轉一已知角度θ,此時磁場的磁感應強度B應為多少? 答案 1答案:BCD 2解析:磁場對電子的作用力就是洛倫茲力,方向始終與速度方向垂直,時刻改變,但對電子不做功,所以A錯、B對.動量是矢量,只要速度方向改變動量就會改變,電子做勻速圓周運動,速度大小不變,方向改變,所以動量不斷改變,而動能不變,C錯、D對. 答案:BD 3解析:小球1在電場中受到水平方向的電場力作用,電場力對小球做正功,小球的動能增加;小球2在磁場中運動時受到洛倫茲力作用,但洛倫茲力對小球2不做功,只改變小球2的速度方向;三個小球落到同一高度時重力勢能改變相同(重力做功相同),電場力對小球1做正功,而小球2和小球3只有重力做功,根據動能定理可知小球1的動能最大,小球2和小球3動能相等.正確選項為B. 答案:B 4解析:區(qū)域Ⅰ是速度選擇器,能通過該區(qū)域的粒子必須滿足電場力與洛倫茲力大小相等,即Eq=Bqv,所以所有沿直線通過該區(qū)域的粒子的速度相等.區(qū)域Ⅱ是一個偏轉磁場,粒子進入該區(qū)域后做勻速圓周運動,軌道半徑為R=,由題干得知所有粒子偏轉半徑相同(打在同一點),所以他們的比荷(=)相等.故AD正確. 答案:AD 5解析:帶電質點能夠在豎直平面內做勻速圓周運動,說明質點所受的重力和電場力的合力等于零.即有mg=qE,所以q=mg/E,E向下,電場力向上,質點應帶負電,所以A對.由左手定則可以判定,質點順時針運動,所以B對.由周期公式可以求出角速度為ω=2π/T=qB/m,將q=mg/E代入,可得ω=Bg/E,所以C對.再由半徑公式r=知速度大小與E無關,所以D錯. 答案:ABC 6解析:帶電粒子通過加速電場加速,由動能定理:qU=mv2,得加速后粒子的速度v=.進入質譜儀的磁場中,測得圓周半徑R,由R==.x=2R,若離子束是同位素,則x越大,離子質量越大,A正確,B錯誤;要x相同,則離子質荷比一定相同,而質量不一定相同,選項C錯誤,D正確. 答案:AD 7解析:粒子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力:Bqv=,軌道半徑為:R=,從圖中不難看出上下兩部分半徑不同,速度大半徑就大,又知道粒子在穿過金屬板時有能量損失,所以粒子是從下部穿過金屬板進入上部的,由此可知道粒子運動方向是e→d→c→b→a,用左手定則判斷粒子帶負電. 答案:負 edcba 8解析:(1)帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力f=qvB. (2)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動,設其半徑為R,由牛頓第二定律 qvB=m 帶電粒子做勻速圓周運動的半徑R= 解得m=. 答案:qvB 9答案: 10解析:如下圖所示,電子在磁場中沿圓弧ab運動,圓心為C,半徑為R.以v表示電子進入磁場時的速度,m、e分別表示電子的質量和電荷量,則eU=mv2① evB=② 又有tan=③ 由以上各式解得 B=tan. 答案:tan- 配套講稿:
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