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1、2022年高中物理第6章磁吃電流和運動電荷的作用第3節(jié)洛倫茲力的應用自我小測魯科版選修
夯基達標
1.電子在勻強磁場中做勻速圓周運動.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
2.一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場.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,帶負電
C.粒子從b到a,帶正電
D.粒子從b到a,
2、帶負電
3.如下圖所示,質量為m、電荷量為q的帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,磁場的磁感應強度為B,粒子經(jīng)過a點時,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點經(jīng)過,則粒子從a到b所用的最短時間為( )
A. B. C. D.
4.有三束粒子分別是質子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磁場(磁場方向垂直紙面向里),下面四個圖中,能正確表示這三束粒子運動軌跡的是( )
5.用回旋加速器來加速質子,為
3、了使質子獲得的動能增加為原來的4倍,原則上可采用下列哪幾種方法 …( )
A.將其磁感應強度增大為原來的2倍
B.將其磁感應強度增大為原來的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中充滿勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里.一個氫核從ad邊的中點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n射出磁場.將磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼?倍,其他條件不變,則這個氫核射出磁場的位置是…( )
A.在b、n之間某點
4、 B.在n、a之間某點
C.在a點 D.在a、m之間某點
能力提升
7.如下圖帶電粒子進入云室會使云室中的氣體電離,從而顯示其運動軌跡.下圖是在有勻強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,勻強磁場B垂直紙面向里.該粒子在運動時,其質量和電量不變,而動能逐漸減少.下列說法正確的是( )
A.粒子先經(jīng)過a點,再經(jīng)過b點
B.粒子先經(jīng)過b點,再經(jīng)過a點
C.粒子帶負電
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方向從左側進入場區(qū),才能沿直線通過
B.帶負電粒子必須沿ba方向從右側進入場區(qū),才能沿直線通過
C.不論粒子電性如何,沿ab方向從左側進入場區(qū),都能沿直線通過
D.不論粒子電性如何,沿ba方向從右側進入場區(qū),都能沿直線通過
9.下圖是磁流體發(fā)電機原理示意圖.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入板間.下列說法正確的是( )
A.A板電勢高于B板,負載R中電流向上
B.B板電勢高于A板,負載R中電流向上
C.A板電勢高于B板,負載R中電流向下
D.B板電勢高于A板,負載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點射出,射出速度為v.現(xiàn)保持電場不變,再加一個圖示方向的勻強磁場,使電子剛好從圖中d點射出,c、d兩點的位置相對于中線ab是對稱的.則從d點射出的每個電子的速度是_________________.
11.兩塊金屬a、b平行放置,板間存在與勻強電場正交的勻強磁場,假設電場、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)求磁感應強度B的大小.
(2)若撤去磁場,求電子穿過電場時偏離入射方向的距離,以及電子通過場區(qū)后動能增加多少.
(電子所帶電荷量的大小與其質量之比=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磁場,兩板間距離及PN和MQ長均為d,一帶正電的質子從PN板的正中間O點以速度v0垂直射入磁場,為使質子能射出兩板間,試求磁感應強度B的大小.(已知質子帶電荷量為e,質量為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入勻強磁場,因此粒子做勻速圓周運動,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項正確.
答案:C
5解析: , ,故.
答案:AC
6解析:帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,當氫核垂直于ad邊從中點m射入,又從ab的中點n射出,則速度必垂直于ab邊,a點為圓心,且.當磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼?倍,則半徑變?yōu)樵瓉淼?,氫核從a點垂直于ad邊射出,所以C項正確.
答案:C
7解析:因為粒子的動能逐漸減小,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,再經(jīng)過b點.A項對,B項錯.由于粒子向右偏轉
9、,根據(jù)左手定則可推斷,粒子帶負電,C項對,D項錯.
答案:AC
8解析:按四個選項要求讓粒子進入,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、負離子,整體呈中性的離子流.進入磁場后,正離子受到向上的洛倫茲力向A板偏,負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,而負離子聚集在B板,A板電勢高于B板,電流方向為A→R→B.
答案:C
10解析:根據(jù)動能定理得,從c點飛出時,,從d點飛出時,,解得.
答案:
11解析:(1)電子進入正交的電磁場不發(fā)生偏轉,則滿足
.
(2)設電子通過場區(qū)偏轉的距離為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:分析質子在磁場中運動,尋找質子射出兩板間的條件.由左手定則確定,質子向上偏轉.質子能射出兩板間的條件:
B較弱時,質子從M點射出,如下圖所示,此時軌道的圓心為O′,由平面幾何知識得R2=d2+()2,得: .質子在磁場中有,所以,即,
B較強時,質子從N點射出,此時質子運動了半個圓周,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≤