1819 課時分層作業(yè)21　洛倫茲力的應用

1、課時分層作業(yè)(二十一)洛倫茲力的應用基礎達標練(15分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1如圖6­3­11所示，MN為鋁質薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強磁場(未畫出)一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出，從Q點穿越鋁板后到達PQ的中點O.已知粒子穿越鋁板時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變不計重力鋁板上方和下方的磁感應強度大小之比為() 【導學號：46242239】A2B.C1D.圖6­3­11D根據題圖中的幾何關系及帶電粒子在勻強磁場中的運動性質可知：帶電粒子在鋁板上方做勻速圓周運動的軌道半徑r

2、1是其在鋁板下方做勻速圓周運動的軌道半徑r2的2倍設粒子在P點的速度為v1，根據牛頓第二定律可得qv1B1，則B1；同理，B2，則，D正確，A、B、C錯誤2(多選)有一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖6­3­12所示為它的發(fā)電原理圖：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的微粒，而整體呈中性)沿圖所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就聚集了電荷在磁極配置如圖所示的情況下，下列說法正確的是()圖6­3­12AA板帶正電B有電流從b經用電器流向aC金屬板A、B間的電場方向向下D等離子體發(fā)生偏轉的原因是離子所受洛倫茲力

3、大于所受靜電力BD等離子體射入磁場后，由左手定則知正離子受到向下的洛倫茲力向B板偏轉，故B板帶正電，B板電勢高，電流方向從b流向a，電場的方向由B板指向A板，A、C錯誤，B正確；當BvqEq時離子發(fā)生偏轉，故D正確3如圖6­3­13所示的圓形區(qū)域內，勻強磁場方向垂直于紙面向里有一束速率各不相同的質子自A點沿半徑方向射入磁場，這些質子在磁場中()A運動時間越長，其軌道對應的圓心角越大B運動時間越長，其軌道越長C運動時間越短，射出磁場區(qū)域時速度越小D運動時間越短，射出磁場區(qū)域時速度的偏向角越大圖6­3­13A質子的速度越小，運動半徑越小，在磁場中運動的時間越

4、長，軌跡對應的圓心角越大，但運動軌跡不一定長；同理，速度越大，半徑越大，在磁場中運動時間越短，速度的偏向角越小故選項A正確4現代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子，其示意圖如圖6­3­14所示，其中加速電壓恒定質子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經勻強磁場偏轉后從出口離開磁場若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應強度增加到原來的12倍此離子和質子的質量比約為() 【導學號：46242240】A11 B12 C121 D144圖6­3­14D帶電粒子在加速電場中運動時，有qUmv2，

5、在磁場中偏轉時，其半徑r，由以上兩式整理得：r.由于質子與一價正離子的電荷量相同，B1B2112，當半徑相等時，解得：144，選項D正確二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5(12分)如圖6­3­15所示，一束電子(電荷量為e)以速度v0垂直射入磁感應強度為B、寬為d的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角為30°，求電子的質量和電子穿過磁場的時間圖6­3­15解析電子在磁場中只受洛倫茲力作用，故其軌跡是一段圓弧，又因為F洛v，故圓心在電子射入和穿出磁場時受到洛倫茲力作用線的交點上，如圖中O點由幾何知識知，所對應的圓心角30&

6、#176;，OC為半徑，所以r2d，又由r得m.又因為對應的圓心角是30°，所以電子穿過磁場的時間是tT·.答案6(14分)如圖6­3­16所示，兩平行金屬板間距為d，電勢差為U，板間電場可視為勻強電場；金屬板下方有一磁感應強度為B的勻強磁場帶電量為q、質量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經電場加速后射出，并進入磁場做勻速圓周運動忽略重力的影響，求：(1)勻強電場場強E的大??；(2)粒子從電場射出時速度v的大??；(3)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑R. 【導學號：46242241】圖6­3­16解析(1)勻強電場場強E.(2)根

7、據動能定理qUmv2解得v.(3)根據洛倫茲力提供向心力qvBm解得R.答案(1)(2)(3)能力提升練(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1(多選)如圖6­3­17為某磁譜儀部分構件的示意圖圖中，永磁鐵提供勻強磁場，硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡宇宙射線中有大量的電子、正電子和質子當這些粒子從上部垂直進入磁場時，下列說法正確的是()A電子與正電子的偏轉方向一定不同B電子與正電子在磁場中運動軌跡的半徑一定相同C僅依據粒子運動軌跡無法判斷該粒子是質子還是正電子D粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越小圖6­3­

8、;17AC電子與正電子電性相反，若入射速度方向相同，由左手定則可判定電子和正電子受力方向相反，所以偏轉方向相反，選項A正確；根據r可知，由于電子和正電子垂直進入磁場的速度未知，故軌跡半徑不一定相同，選項B錯誤；由于質子和正電子在磁場中的受力方向一樣，所以僅憑粒子的運動軌跡無法判斷它們是質子還是正電子，故選項C正確；根據Ekmv2和r得r，可見粒子的動能越大時，軌跡半徑越大，選項D錯誤2如圖6­3­18所示為回旋加速器的工作原理示意圖，D形金屬盒置于真空中，半徑為R，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應強度大小為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻交流電的頻率為f，加速電壓為U，若中心

9、粒子源處產生的初速度為0的質子(質量為m，電荷量為e)在加速器中被加速不考慮相對論效應，則下列說法正確的是()圖6­3­18A加速的粒子獲得的最大動能隨加速電壓U的增大而增大B不改變磁感應強度大小B和交流電的頻率f，該加速器一定可加速其他帶正電荷的粒子C質子被加速后的最大速度不能超過2RfD質子第二次和第一次經過D形盒間狹縫后軌道半徑之比為21C粒子做圓周運動的最大半徑等于D形盒半徑，根據半徑公式R和Ekmv2可知，最大動能與加速電場無關，選項A錯；回旋加速器所加交流電周期等于粒子做圓周運動的周期T，其他帶正電荷的粒子和質子的周期不一定相同，選項B錯；質子加速后做圓周運動的

10、最大半徑為R，在磁場中做圓周運動的頻率為f，根據速度公式v可知最大速度為2Rf，選項C對；根據動能定理可知，質子第二次和第一次經過D形盒間狹縫后的速度之比為1，軌道半徑之比為1，選項D錯3(多選)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，圖6­3­19中的正方形為其邊界一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不計重力下列說法正確的是() 【導學號：46242242】A入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同C在磁場中運動時間相同的

11、粒子，其運動軌跡一定相同D在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大圖6­3­19BD由于粒子比荷相同，由R可知速度相同的粒子軌跡半徑相同，運動軌跡也必相同，B正確對于入射速度不同的粒子在磁場中可能的運動軌跡如圖所示，由圖可知，粒子的軌跡直徑不超過磁場邊界一半時轉過的圓心角都相同，運動時間都為半個周期，而由T知所有粒子在磁場運動周期都相同，A、C皆錯誤再由tT可知D正確4(多選)長為L的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，板間距離也為L，極板不帶電現有質量為m，電荷量為q的帶正電粒子(重力不計)，從左邊極板間中點處垂直磁場以速度v水平入射，如圖

12、6­3­20所示欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()A使粒子速度vB使粒子速度vC使粒子速度vD使粒子速度v圖6­3­20AB粒子恰好從右邊穿出時圓心在O點，有rL22，解得r1L又因為r1，得v1，所以v時粒子能從右邊穿出粒子恰好從左邊穿出時圓心在O點，有r2×，由r2得v2故v時粒子能從左邊穿出二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5(12分)一個質量為m、電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點以速度v沿與x正方向成60°角的方向射入第象限內的勻強磁場中，并恰好垂直于y軸射出第象限(如圖6­3­21)

13、，求：圖6­3­21(1)射出點的坐標；(2)勻強磁場的磁感應強度；(3)帶電粒子在磁場中運動的時間. 【導學號：46242243】解析(1)過P作v的垂線交y軸于點O，則O為粒子圓周運動的圓心，如圖所示，可得rOP所以OOrcos 60°所以射出點坐標為(0，a)(2)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動洛倫茲力提供向心力qvBm得B.(3)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期T弧所對的圓心角粒子在磁場中運動的時間tT·.答案(1)(0，a)(2)(3)6(14分)在如圖6­3­22所示的平面直角坐標系xOy中，有一個圓形區(qū)域的勻強磁場(圖中未畫出)，磁場方向垂直于xOy平面，O點為該圓形區(qū)域邊界上的一點現有一質量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計重力)從O點以初速度v0沿x軸正方向進入磁場，已知粒子經過y軸上P點時速度方向與y軸正方向夾角為30°，OPL，求：(1)磁感應強度的大小和方向