2016-2017學(xué)年高中物理第3章磁場(chǎng)第6節(jié)洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)粵教版選修

《2016-2017學(xué)年高中物理第3章磁場(chǎng)第6節(jié)洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)粵教版選修》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2016-2017學(xué)年高中物理第3章磁場(chǎng)第6節(jié)洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)粵教版選修（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．(多選)運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)(無其他場(chǎng))中，可能做的運(yùn)動(dòng)是(　　) A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)　 B．平拋運(yùn)動(dòng) C．自由落體運(yùn)動(dòng) D．勻速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】　若運(yùn)動(dòng)電荷平行磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)，則電荷做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)電荷垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)，則電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A、D正確；由于電荷的質(zhì)量不計(jì)，故電荷不可能做平拋運(yùn)動(dòng)或自由落體運(yùn)動(dòng)．B、C錯(cuò)誤． 【答案】　AD 2．(2015浙江省效實(shí)中學(xué)高二檢測(cè))如圖3612所示，在垂直紙面向里的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有a、b兩個(gè)電子從同一處沿垂直磁感線方向開始運(yùn)動(dòng)，a的初速度為v，b的初速度為2v.則(　　) 圖3612 A．a(chǎn)先回到出發(fā)點(diǎn) B．b先回到出發(fā)點(diǎn) C．a(chǎn)、b同時(shí)回到出發(fā)點(diǎn) D．不能確定 【解析】　電子再次回到出發(fā)點(diǎn)，所用時(shí)間為運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期．電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T＝，與電子運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)． 【答案】　C 3．質(zhì)量和電荷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)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖3613中虛線所示，下列表述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30800046】 圖3613 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】　根據(jù)左手定則可知N帶正電，M帶負(fù)電，A正確；因?yàn)閞＝，而M的半徑大于N的半徑，所以M的速率大于N的速率，B錯(cuò)誤；洛倫茲力不做功，C錯(cuò)誤；M和N的運(yùn)行時(shí)間都為t＝，D錯(cuò)誤．故選A. 【答案】　A 4．(2015全國(guó)卷Ⅰ)兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行．一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力)，從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后，粒子的(　　) A．軌道半徑減小，角速度增大 B．軌道半徑減小，角速度減小 C．軌道半徑增大，角速度增大 D．軌道半徑增大，角速度減小 【解析】　分析軌道半徑：帶電粒子從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后，粒子的速度v大小不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，由公式r＝可知，軌道半徑增大．分析角速度：由公式T＝可知，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期增大，根據(jù)ω＝知角速度減小．選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 5．(多選)用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，所加交變電壓的頻率為f，為了使質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能增加為原來的4倍，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D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍 C．將兩D形金屬盒間的加速電壓增大為原來的4倍 D．將交變電壓的頻率增大為原來的4倍 【解析】　帶電粒子從D形盒中射出時(shí)的動(dòng)能 Ekm＝mv① 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則最大圓周半徑R＝② 由①②可得Ekm＝，顯然，當(dāng)帶電粒子q、m一定時(shí)，則Ekm∝R2B2，即Ekm與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、D形金屬盒的半徑R的平方成正比，與加速電場(chǎng)的電壓無關(guān)，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤． 【答案】　AB 6.如圖3614所示，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)足夠大)，一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速度沿與x軸成30角的方向從原點(diǎn)垂直磁場(chǎng)射入，則負(fù)電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為(　　) 圖3614 A．1∶　　　　　　　 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶1 【解析】　正負(fù)電荷在磁場(chǎng)中軌跡如圖所示，由幾何知識(shí)，θ1＝60，θ2＝120，則t∝θ，所以t1∶t2＝1∶2. 【答案】　B 7．如圖3615所示，重力不計(jì)、初速度為v的正電荷，從a點(diǎn)沿水平方向射入有明顯左邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，若邊界右側(cè)的磁場(chǎng)范圍足夠大，該電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(　　) 圖3615 A．動(dòng)能發(fā)生改變 B．運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)完整的圓，正電荷始終在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) C．運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)上方某處穿出邊界向左射出 D．運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)下方某處穿出邊界向左射出 【解析】　洛倫茲力不做功，電荷的動(dòng)能不變，A不正確；由左手定則知，正電荷剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力的方向向上，電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)上方某處穿出邊界向左射出，B、D均不正確，C正確． 【答案】　C 8.質(zhì)譜儀原理如圖3616所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正電子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．求： 圖3616 (1)粒子的速度v為多少？ (2)速度選擇器的電壓U2為多少？ (3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大？ 【解析】　(1)在a中，e被加速電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理有eU1＝mv2，得v＝. (2)在b中，e受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，即e＝evB1，代入v值得U2＝B1d. (3)在c中，e受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R＝，代入v值得R＝. 【答案】　(1) 　(2)B1d　(3) [能力提升] 9．(多選)如圖3617所示，左右邊界分別為PP′、QQ′的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的微觀粒子，沿圖示方向以速度v0垂直射入磁場(chǎng)，粒子重力不計(jì)，欲使粒子不能從邊界QQ′射出，粒子入射速度v0的最大值可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30800047】 圖3617 A. B. C. D. 【解析】　粒子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由R＝知，粒子的入射速度v0越大，R越大，當(dāng)粒子的徑跡和邊界QQ′相切時(shí)，粒子剛好不從QQ′射出，此時(shí)其入射速度v0應(yīng)為最大，若粒子帶正電，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示(此時(shí)圓心為O點(diǎn))，容易看出R1sin 45＋d＝R1，將R1＝代入上式得v0＝，B正確；若粒子帶負(fù)電，其運(yùn)動(dòng)徑跡如圖乙所示(此時(shí)圓心為O′點(diǎn))，容易看出R2＋R2cos 45＝d，將R2＝代入上式得v0＝，C正確． 【答案】　BC 10．(多選)如圖3618所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在邊長(zhǎng)為2R的正方形區(qū)域里也有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同．兩個(gè)相同的帶電粒子以相同的速率分別從M、N兩點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在M點(diǎn)射入的帶電粒子，其速度方向指向圓心；在N點(diǎn)射入的帶電粒子，速度方向與邊界垂直，且N點(diǎn)為正方形邊長(zhǎng)的中點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) 圖3618 A．帶電粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間可能相同 B．從M點(diǎn)射入的帶電粒子可能先飛出磁場(chǎng) C．從N點(diǎn)射入的帶電粒子可能先飛出磁場(chǎng) D．從N點(diǎn)射入的帶電粒子不可能比M點(diǎn)射入的帶電粒子先飛出磁場(chǎng) 【解析】　畫軌跡草圖如圖所示，由圖可知粒子在圓形磁場(chǎng)中的軌跡長(zhǎng)度(或軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角)不會(huì)大于在正方形磁場(chǎng)中的，故A、B、D正確． 【答案】　ABD 11．如圖3619所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的理想邊界，一束電子(電量為e，質(zhì)量為m，重力不計(jì))由靜止?fàn)顟B(tài)從P點(diǎn)經(jīng)過Ⅰ、Ⅱ間的電場(chǎng)加速后垂直到達(dá)邊界Ⅱ的Q點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)邊界寬度為d，電子從磁場(chǎng)邊界Ⅲ穿出時(shí)的速度方向與電子原來的入射方向夾角為30.求： 圖3619 (1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t； (2)若改變PQ間的電勢(shì)差，使電子剛好不能從邊界Ⅲ射出，則此時(shí)PQ間的電勢(shì)差U是多少？ 【解析】　(1)由洛倫茲力提供向心力可得evB＝，且T＝ 得電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝ 由幾何關(guān)系知電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝T＝T 解得t＝ (2)電子剛好不從邊界Ⅲ穿出時(shí)軌跡與邊界相切，運(yùn)動(dòng)半徑為R＝d 由evB＝m得v＝ 電子在PQ間由動(dòng)能定理得eU＝mv2－0 解得U＝ 【答案】　(1)　(2) 12．一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖3620所示，電荷量均為＋q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為零．這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上．已知放置底片的區(qū)域MN＝L，且OM＝L.某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞，檢測(cè)不到離子，但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子．在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可在QN檢測(cè)到． 圖3620 (1)求原本打在MN中點(diǎn)P的離子質(zhì)量m； (2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域，求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍； 【解析】　(1)離子在電場(chǎng)中加速，qU0＝mv2 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，qvB＝m 解得r0＝ 代入r0＝L，解得m＝. (2)由(1)知，U＝， 離子打在Q點(diǎn)時(shí)，r＝L，得U＝ 離子打在N點(diǎn)時(shí)，r＝L，得U＝ 則電壓的范圍≤U≤. 【答案】　(1)　(2)≤U≤ 7