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

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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(gè)電子以大小不同的初速度沿垂直于磁場(chǎng)的方向射進(jìn)同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道半徑分別為r 1、r 2，運(yùn)動(dòng)周期分別為T 1、T 2，則( )A r 1r 2，T 1T 2B r 1r 2，T 1T 2C r 1r 2，T 1T 2D r 1r 2，T 1T 2解析：選D.由半徑公式r m v qB 知，兩電子速度不同，則r 1r 2，由周期公式T 2m qB知T 1T 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荷量的兩種粒子，它們的質(zhì)量之比為m 1m 214，使它們經(jīng)過同一加速電場(chǎng)后，垂直

2、進(jìn)進(jìn)同一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們所受向心力之比F 1F 2等于( )A 21B 12C 41D 14解析：選A.設(shè)粒子的帶電荷量為q ，經(jīng)電壓為U 的電場(chǎng)加速后，有qU 12m v 2，而在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的向心力F q v B ，所以F 1F 2v 1v 2 m 2m 121，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(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向射進(jìn)同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，結(jié)果所有的粒子沿同一圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力)，這是因?yàn)? )A 它們具有相同的動(dòng)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 2R知，粒子在磁

3、場(chǎng)中的軌道半徑R m v qB，由于B 、v 相同，且沿同一圓周運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍D 使偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?/2倍解析：選AD.根據(jù)動(dòng)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(cè))如圖所示，一帶電小球

4、在一正交電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域里做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)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?yàn)槟鏁r(shí)針D 改變小球的速度大小，小球?qū)⒉蛔鰣A周運(yùn)動(dòng)解析：選B.帶電小球在正交電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域里做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必然有向上的電場(chǎng)力與重力平衡，洛倫茲力提供向心力，所以小球帶負(fù)電，且沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，所以B 正確，A 、C 、D 錯(cuò)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(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是(

5、 )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(duì)M 、N 做正功D M 的運(yùn)行時(shí)間大于N 的運(yùn)行時(shí)間解析：選A.由左手定則知M 帶負(fù)電，N 帶正電，選項(xiàng)A 正確；帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且向心力F 向F 洛，即m v 2r q v B 得r m v qB ，因?yàn)镸 、N 的質(zhì)量、電荷量都相等，且r M r N ，所以v M v N ，選項(xiàng)B 錯(cuò)誤；M 、N 運(yùn)動(dòng)過程中，F(xiàn) 洛始終與v 垂直，F(xiàn) 洛不做功，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤；由T 2m qB知M 、N 兩粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等且在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為T 2，選項(xiàng)D 錯(cuò)誤故選A. 7(多選)回旋加速器是加速帶電粒子的

6、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(gè)D 形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)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(chǎng)中設(shè)D 形盒半徑為R .若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(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2fRB 質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)的周期相同，則粒子的最大速度為2fR ，A 項(xiàng)正確；由q v

7、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(chǎng)的電壓大小無關(guān)，與D 形盒的半徑有關(guān)，B 項(xiàng)正確，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)榛匦铀倨魉咏蛔冸妷褐芷谂c粒子運(yùn)動(dòng)周期相同，粒子轉(zhuǎn)動(dòng)周期T 2m Bq，粒子與質(zhì)子的比荷不相同，故應(yīng)調(diào)節(jié)f 或B ，D 錯(cuò)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(chǎng)，一對(duì)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(diǎn)射進(jìn)磁場(chǎng)，則正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為( )A 12B 21C 1 3D 11解析：選B.作出軌跡，找出軌跡所對(duì)圓心角是解題的要害，如圖所示t 116T 13m qB ，t 213T 132m

8、 qB，所以t 2t 121，故選B.9.(泉州高二期末)如圖所示，在x 軸上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)電子(質(zhì)量為m ，電荷量為q )從x 軸上的O 點(diǎn)以速度v 斜向上射進(jìn)磁場(chǎng)中，速度方向與 x 軸的夾角為45并與磁場(chǎng)方向垂直電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，從x 軸上的P 點(diǎn)射出磁場(chǎng)(不計(jì)重力)則( )A 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為3m 2qB B 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為m qBC OP 兩點(diǎn)間的距離為2m v qBD OP 兩點(diǎn)間的距離為2m v qB解析：選D.電子偏轉(zhuǎn)的圓心角90，周期T 2m qB ，故在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t 90360T m 2qB ，A 、B 錯(cuò)誤軌跡半徑r

9、 m v qB ，所以O(shè)P 的距離d 2r 2m v qB，C 錯(cuò)誤，D 正確故選D.10.(多選)如圖所示，一質(zhì)子(不計(jì)重力)以速度v 穿過互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(huì)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(huì)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(yùn)動(dòng)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(chǎng)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(shí)，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向不同，但對(duì)某種帶電粒子二力方向一定相反

10、，只要粒子進(jìn)進(jìn)時(shí)速度v E B，均不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A 錯(cuò)誤、B 正確；若質(zhì)子進(jìn)進(jìn)互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)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(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度v 二、非選擇題11如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 0.2 T ，方向垂直紙面向里在磁場(chǎng)中的P 點(diǎn)引進(jìn)一個(gè)質(zhì)量為m 2.0108 kg 、帶電量為q 5106 C 的粒子，并使之以v 10 m/s 的速度垂直于磁場(chǎng)方向開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，不計(jì)粒子重力，磁場(chǎng)足夠大(1)請(qǐng)?jiān)趫D上大致畫出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡；(2)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期為多大解析：(1)如圖所示 (2)r m v qB0

11、.2 m T 2m qB0.125 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(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與原來電子的進(jìn)射方向的夾角是30，則電子的質(zhì)量是多少？電子穿過磁場(chǎng)的時(shí)間又是多少？解析：電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)洛倫茲力延長線的交點(diǎn)上從圖中可以瞧出，AB 弧所對(duì)的圓心角306，OB 即為半徑r . 由幾何關(guān)系可得：r d sin 2d由牛頓第二定律得：q v B m v 2r ，解得：m qBr v 2deBv帶電粒子通過AB 弧所用的時(shí)間，即穿過磁場(chǎng)的時(shí)間為：t 2T 1122mBem 6Be d3v .答案：2deB v d3v