2021优化方案高二物理鲁科选修31 63 洛伦兹力的应用 作业 含解析

优化方案高二物理鲁科选修31 63 洛伦兹力的应用 作业 含解析 一、选择题1两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射进同一匀强磁场中，设这两个电子的运动轨道半径分别为r 1、r 2，运动周期分别为T 1、T 2，则( )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：选D.由半径公式r m v qB 知，两电子速度不同，则r 1r 2，由周期公式T 2m qB知T 1T 2，故选D.2(福建师大附中高二期末)初速度为零的带有相同电荷量的两种粒子，它们的质量之比为m 1m 214，使它们经过同一加速电场后，垂直进进同一个匀强磁场中做匀速圆周运动，则它们所受向心力之比F 1F 2等于( )A 21B 12C 41D 14解析：选A.设粒子的带电荷量为q ，经电压为U 的电场加速后，有qU 12m v 2，而在磁场中偏转的向心力F q v B ，所以F 1F 2v 1v 2 m 2m 121，故选A. 3由几种不同的粒子组成的带电粒子束，以相同的速度v 从同一点沿垂直磁场方向射进同一匀强磁场，结果所有的粒子沿同一圆周做匀速圆周运动(不计重力)，这是因为( )A 它们具有相同的动能B 它们具有相同的电荷量C 它们具有相同的质量D 它们具有相同的比荷解析：选D.由F qB v 及F m v 2R知，粒子在磁场中的轨道半径R m v qB，由于B 、v 相同，且沿同一圆周运动，故选D. 4(多选)如图所示为质谱仪的示意图，从离子源产生的正负离子经过加速后进进偏转磁场各种离子由于轨道半径不同，故分别射到底片上的不同位置，形成各自的谱线要使氘核的谱线距离变为原来的2倍，可以( )A 使加速电压变为原来的4倍B 使加速电压变为原来的2倍C 使偏转磁场的磁感应强度变为原来的2倍D 使偏转磁场的磁感应强度变为原来的1/2倍解析：选AD.根据动能定理qU 12m v 2和公式r m v qB ，得r 1B 2mU q，所以要使距离变为原来的2倍，可采取的办法是A 、D.5.(西安高二检测)如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是( )A 小球一定带正电B 小球一定带负电C 小球的绕行方向为逆时针D 改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动解析：选B.带电小球在正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动必然有向上的电场力与重力平衡，洛伦兹力提供向心力，所以小球带负电，且沿顺时针方向运动，改变小球的速度大小，小球依然是洛伦兹力提供向心力继续做圆周运动，所以B 正确，A 、C 、D 错误6.(2021高考广东卷)质量和电量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进进匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是( )A M 带负电，N 带正电B M 的速率小于N 的速率C 洛伦兹力对M 、N 做正功D M 的运行时间大于N 的运行时间解析：选A.由左手定则知M 带负电，N 带正电，选项A 正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动且向心力F 向F 洛，即m v 2r q v B 得r m v qB ，因为M 、N 的质量、电荷量都相等，且r M r N ，所以v M v N ，选项B 错误；M 、N 运动过程中，F 洛始终与v 垂直，F 洛不做功，选项C 错误；由T 2m qB知M 、N 两粒子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时间均为T 2，选项D 错误故选A. 7(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中设D 形盒半径为R .若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B ，高频交流电频率为f .则下列说法正确的是( )A 质子被加速后的最大速度不可能超过2fRB 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C 质子被加速后的最大速度与D 形盒的半径无关D 不改变B 和f ，该回旋加速器也能用于加速粒子解析：选AB.由于回旋加速器所加交变电压周期与粒子运动的周期相同，则粒子的最大速度为2fR ，A 项正确；由q v B m v 2R 知质子被加速后的最大速度v m BqR m，与加速电场的电压大小无关，与D 形盒的半径有关，B 项正确，C 项错误；因为回旋加速器所加交变电压周期与粒子运动周期相同，粒子转动周期T 2m Bq，粒子与质子的比荷不相同，故应调节f 或B ，D 错误故选AB.8.如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负离子(质量、电荷量均相同)以相同速率沿与x 轴成30角的方向从原点射进磁场，则正、负离子在磁场中运动时间之比为( )A 12B 21C 1 3D 11解析：选B.作出轨迹，找出轨迹所对圆心角是解题的要害，如图所示t 116T 13m qB ，t 213T 132m qB，所以t 2t 121，故选B.9.(泉州高二期末)如图所示，在x 轴上方存在磁感应强度为B 的匀强磁场，一个电子(质量为m ，电荷量为q )从x 轴上的O 点以速度v 斜向上射进磁场中，速度方向与 x 轴的夹角为45并与磁场方向垂直电子在磁场中运动一段时间后，从x 轴上的P 点射出磁场(不计重力)则( )A 电子在磁场中运动的时间为3m 2qB B 电子在磁场中运动的时间为m qBC OP 两点间的距离为2m v qBD OP 两点间的距离为2m v qB解析：选D.电子偏转的圆心角90，周期T 2m qB ，故在磁场中的运动时间t 90360T m 2qB ，A 、B 错误轨迹半径r m v qB ，所以OP 的距离d 2r 2m v qB，C 错误，D 正确故选D.10.(多选)如图所示，一质子(不计重力)以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则( )A 若电子以相同速度v 射进该区域，将会发生偏转B 无论何种带电粒子，只要以相同速度射进都不会发生偏转C 若质子的速度v D 若质子的速度v v ，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线解析：选BD.质子以速度v 穿过该区域没有偏转，则质子所受洛伦兹力和电场力的合力为0.即q v B Eq 0，则v E B.正、负带电粒子进进该区域时，所受电场力和洛伦兹力的方向不同，但对某种带电粒子二力方向一定相反，只要粒子进进时速度v E B，均不会发生偏转，故A 错误、B 正确；若质子进进互相垂直的电场和磁场区域时速度v v ，则q v B Eq ，质子上偏，若质子进进互相垂直的电场和磁场区域时速度v 二、非选择题11如图所示，匀强磁场磁感应强度为B 0.2 T ，方向垂直纸面向里在磁场中的P 点引进一个质量为m 2.0108 kg 、带电量为q 5106 C 的粒子，并使之以v 10 m/s 的速度垂直于磁场方向开始运动，运动方向如图所示，不计粒子重力，磁场足够大(1)请在图上大致画出粒子做匀速圆周运动的轨迹；(2)粒子做匀速圆周运动的半径和周期为多大解析：(1)如图所示 (2)r m v qB0.2 m T 2m qB0.125 6 s. 答案：(1)见解析图 (2)0.2 m 0.125 6 s 12.如图所示，一束电子的电荷量为e ，以速度v 垂直射进磁感应强度为B 、宽度为d 的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的进射方向的夹角是30，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？解析：电子在匀强磁场中运动时，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分又因洛伦兹力与速度v 垂直， 故圆心应在电子穿进和穿出时洛伦兹力延长线的交点上从图中可以瞧出，AB 弧所对的圆心角306，OB 即为半径r . 由几何关系可得：r d sin 2d由牛顿第二定律得：q v B m v 2r ，解得：m qBr v 2deBv带电粒子通过AB 弧所用的时间，即穿过磁场的时间为：t 2T 1122mBem 6Be d3v .答案：2deB v d3v