1、 淘出优秀的你第13周 洛伦兹力与现代科技1如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率vE/B，那么()A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过2用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用下列哪几种方法()A.将其磁感应强度增大为原来的2倍B.将其磁感应强度增大为原来的4倍C.将D形盒的半径增大为原来的2倍D.将D形盒的半径增大为原来的4倍3在回旋加速器中()
2、A电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋B电场和磁场同时用来加速带电粒子C磁场相同的条件下，回旋加速器的半径越大，则带电粒子获得的动能越大D同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关4如图所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直一带电量为+q，质量为m的粒子（不计重力）以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是（）A若带电粒子带电量为+2q，粒子将向下偏转B若带电粒子带电量为2q，粒子仍能沿直线穿过C若带电粒子速度为2v，粒子不与极板相碰，则从右侧射出时电势能一定增大D若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿
3、过5磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负离子)喷入磁场，A、B两板间便产生电压如果把A、B和用电器连接，A、B就是直流电源的两个电极，设A、B两板间距为d，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是()AA是直流电源的正极BB是直流电源的正极C电源的电动势为BdvD电源的电动势为qvB6如图所示，在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场(未画出)，磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大。一带电微粒进入该区域时
4、，由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线OO通过该区域。带电微粒所受的重力忽略不计，运动过程带电量不变。下列判断正确的是()A微粒从左到右运动，磁场方向向里B微粒从左到右运动，磁场方向向外C微粒从右到左运动，磁场方向向里D微粒从右到左运动，磁场方向向外7如图所示，两平行、正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转。若带电粒子所受重力可忽略不计，仍按上述方式将带电粒子射入两板间，为使其向下偏转，下列措施中可能可行的是()A仅增大带电粒子射入时
5、的速度B仅增大两金属板所带的电荷量C仅减小粒子所带电荷量D仅改变粒子的电性8.如图，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P，进入另一匀强磁场B，最终打在A1A2上下列表述正确的是（ ）A粒子带负电B所有打在A1A2上的粒子，在磁场B中运动时间都相同C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在A1A2上的位置越靠近P，粒子的比荷q/m越大9回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的狭缝中形成的电场使带电粒子每次通过狭缝都得到
6、加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的狭缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核()和粒子()，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有( )A.加速氚核的电源的周期较大，故获得最大动能较大B.加速氚核的电源的周期较大，故获得最大动能较小C.加速氚核的电源的周期较小，故获得最大动能较大D.加速氚核的电源的周期较小，故获得最大动能较小10质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看为零)，经加速电场加速后垂直进入
7、有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断()A若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C只要x相同，则离子质量一定相同D只要x相同，则离子的比荷一定相同11质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动求：(1)粒子的速度v为多少？(2)速度选择器的电压U2为多少？(3)粒子在B2磁
8、场中做匀速圆周运动的半径R为多大？12回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax.求：(1)粒子在盒内做何种运动；(2)所加交变电流频率及粒子角速度；(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能答案精析1【答案】AC【解析】按四个选项要求让粒子进入，洛伦兹力与电场力等大反向抵消了的就能沿直线匀速通过磁场2【答
9、案】AC【解析】粒子在回旋加速器中旋转的最大半径等于D形盒的半径R，由R得粒子最大动能Ekmv2，欲使最大动能为原来的4倍，可将B或R增大为原来的2倍，故A，C正确。3【答案】AC【解析】电场的作用是使粒子加速，磁场的作用是使粒子回旋，故A选项正确，B选项错误；粒子获得的动能Ek，对同一粒子，回旋加速器的半径越大，粒子获得的动能越大，与交流电压的大小无关，故C选项正确，D选项错误4【答案】BC【解析】粒子恰沿直线穿过，电场力和洛伦兹力均垂直于速度，故合力为零，粒子做匀速直线运动；根据平衡条件，有：qvB=qE ，解得：v=E/B，只要粒子速度为E/B ，就能沿直线匀速通过选择器；若带电粒子带电
10、量为+2q，速度不变，仍然沿直线匀速通过选择器；故A错误；若带电粒子带电量为2q，只要粒子速度为E/B ，电场力与洛伦兹力仍然平衡，仍然沿直线匀速通过选择器；故B正确；若带电粒子速度为2v，电场力不变，洛伦兹力变为2倍，故会偏转，克服电场力做功，电势能增加；故C正确；若带电粒子从右侧水平射入，电场力方向不变，洛伦兹力方向反向，故粒子一定偏转，故D错误；5【答案】BC【解析】等离子体喷入磁场，正离子因受向下的洛伦兹力而向下偏转，B是直流电源的正极，则选项B正确；当带电粒子以速度v做匀速直线运动时，qqvB，电源的电动势UBdv，则选项C正确6【答案】B【解析】由微粒恰好能沿水平直线OO通过该区域
11、说明洛伦兹力qvB与电场力qE平衡，微粒受到空气阻力作用，速度逐渐减小，沿运动方向磁场的磁感应强度必须逐渐增大。因此微粒从左到右运动；磁场方向向外，选项B正确。7【答案】ABD【解析】带电粒子在两板之间受电场力与洛伦兹力，但两者的大小不等，且方向不确定。若仅增大带电粒子射入时的速度，可能因为所受的洛伦兹力变大，而使带电粒子将向下偏转，A正确；若仅增大两金属板所带的电荷量，因两极板间的电场强度增大，故带电粒子可能向下偏转，B正确；若仅减小粒子所带的电荷量，则由于粒子所受电场力与洛伦兹力以相同的倍数变化，故带电粒子仍向上偏转，C错误；仅改变粒子的电性，则由于两个力的方向都发生变化，带电粒子将向下偏
12、转，D正确。8.【答案】CD【解析】在磁场B中由左手定则可知，粒子带正电，选项A错误；所有在A1A2上的粒子，在磁场B中的运动时间，粒子的m/q不同，时间t就不同，选项B错误；粒子在速度选择器中有qE=qvB，则，选项C正确；粒子打在A1A2上的位置越靠近P，半径越小，则比荷q/m越大，选项D正确9【答案】B【解析】交流电源的周期等于粒子在D形盒中做匀速圆周运动的周期因为氚核比荷小，所以加速氚核的交流电源的周期较大。粒子在回旋加速器中获得的最大动能而氚核小，所以氚核获得的最大动能较小。故B正确,A、C、D错误。10【答案】AD【解析】由动能定理qUmv2.离子进入磁场后将在洛伦兹力的作用下发生
13、偏转，由圆周运动的知识，有：x2r，故x ，分析四个选项，A、D正确，B、C错误11【答案】(1) (2)B1d (3) 【解析】根据动能定理可求出速度v，根据电场力和洛伦兹力相等可得到U2，再根据电子在磁场中做匀速圆周运动的知识可求得半径R.(1)在a中，正电子被加速电场U加速，由动能定理有eU1mv2，得v.(2)在b中，正电子受到的电场力和洛伦兹力大小相等，即eevB1，代入v值，得U2B1d .(3)在c中，正电子受洛伦兹力作用而做圆周运动，回转半径R.12【答案】(1)匀速圆周运动 (2) (3)【解析】(1)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大(2)粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，因为T，回旋频率f，角速度2f.(3)由牛顿第二定律知qBvmax则Rmax，vmax最大动能E 联系电话：4000-916-716
