高考物理一輪復習 洛倫茲力的應(yīng)用練習題

洛倫茲力的應(yīng)用練習題一、選擇題1.如圖所示,電視顯像管中有一個電子槍,工作時它能發(fā)射電子,熒光屏被電子束撞擊就能發(fā)光。在偏轉(zhuǎn)區(qū)有垂直于紙面的磁場B1和平行于紙面沿豎直方向的磁場B2,就是靠這樣的磁場來使電子束偏轉(zhuǎn),使整個熒光屏發(fā)光。某顯像管經(jīng)檢測僅有一處故障:磁場B1不存在,則熒光屏上()A.不亮 B.僅有一條水平亮線C.僅有一個中心亮點 D.僅有一條豎直亮線2.下面甲圖是示波器的結(jié)構(gòu)示意圖,乙圖是電視機顯像管的結(jié)構(gòu)示意圖。二者相同的部分是電子槍(使電子加速形成電子束)和熒光屏(電子打在上面形成亮斑);不同的是使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)的部分:分別是勻強電場(偏轉(zhuǎn)電極)和勻強磁場(偏轉(zhuǎn)線圈),即示波器是電場偏轉(zhuǎn),顯像管是磁場偏轉(zhuǎn)。設(shè)某次電子束從電子槍射出后分別打在甲、乙兩圖中的P點。則在此過程中,下列說法錯誤的是()甲乙A.以上兩種裝置都體現(xiàn)了場對運動電荷的控制B.甲圖中電子動能發(fā)生了變化,乙圖中電子的動能沒有變化C.甲圖中電子動能發(fā)生了變化,乙圖中電子的動能也發(fā)生了變化D.甲圖中電子的動量發(fā)生了變化,乙圖中電子的動量也發(fā)生了變化3.(多選)質(zhì)譜儀是測帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器,它的工作原理是帶電粒子(不計重力)經(jīng)同一電場加速后垂直進入同一勻強磁場做圓周運動,然后利用相關(guān)規(guī)律計算出帶電粒子的質(zhì)量。其工作原理如圖所示,虛線為某粒子的運動軌跡,由圖可知()A.此粒子帶負電B.若只增大加速電壓U,則半徑r變大C.若只增大入射粒子的質(zhì)量,則半徑r變小D.x越大,則粒子的質(zhì)量與電荷量之比一定越大4.質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖,現(xiàn)利用質(zhì)譜儀對氫元素進行測量。讓氫元素三種同位素的離子從容器A下方的小孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場中,加速后垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。氫的三種同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。則下列判斷正確的是()A.進入磁場時速度從大到小排列的順序是氕、氘、氚B.進入磁場時動能從大到小排列的順序是氕、氘、氚C.在磁場中運動時間由大到小排列的順序是氕、氘、氚D.a、b、c三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氕、氘、氚5.現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速,經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)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(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后與質(zhì)子從同一出口離開磁場,需將磁感應(yīng)強度增加到原來的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A.11 B.12 C.121 D.1446.(多選)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場,使粒子在每次通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強磁場中,如圖所示。要增大帶電粒子射出時的動能,下列說法中正確的是()A.增大勻強電場間的加速電壓B.增大磁場的磁感應(yīng)強度C.減小狹縫間的距離D.增大D形金屬盒的半徑7.橫截面為矩形的載流金屬導線置于磁場中,導線中電流方向向右,如圖所示,將出現(xiàn)下列哪種情況()A.在b表面聚集正電荷,而a表面聚集負電荷B.在a表面聚集正電荷,而b表面聚集負電荷C.開始通電時,電子做定向移動并向b偏轉(zhuǎn)D.兩個表面電勢不同,a表面電勢較高8.中國科學家發(fā)現(xiàn)了量子反常霍爾效應(yīng),楊振寧稱這一發(fā)現(xiàn)是諾貝爾獎級的成果。如圖所示,厚度為h、寬度為d的金屬導體,當磁場方向與電流方向垂直時,在導體上、下表面會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。下列說法正確的是()A.上表面的電勢高于下表面的電勢B.僅增大h時,上、下表面的電勢差增大C.僅增大d時,上、下表面的電勢差減小D.僅增大電流I時,上、下表面的電勢差減小9.如圖所示為一速度選擇器,內(nèi)有一磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場,一束粒子流以速度v水平射入,為使粒子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)(不計重力),則磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強電場,關(guān)于此電場場強大小和方向的說法中,正確的是()A.大小為BvB.大小為BvC.大小為Bv,方向向下,與粒子帶何種電荷無關(guān)D.大小為Bv,方向向上,與粒子帶何種電荷無關(guān)10.如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后,進入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)有相互正交的勻強磁場和勻強電場,其中磁感應(yīng)強度為B,電場強度為E,平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場。下列說法正確的是()A.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里B.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于BC.比荷qmD.粒子從P點運動到膠片A1A2的時間為2π11.回旋加速器的核心部分是真空室中的兩個相距很近的D形金屬盒,把它們放在勻強磁場中,磁場方向垂直于盒面向下。連接好高頻交流電源后,兩盒間的窄縫中能形成周期性變化的電場,帶電粒子在磁場中做圓周運動,每次通過兩盒間的窄縫時都能被加速,直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置引出,如果用同一回旋加速器分別加速氚核(13H)和α粒子A.加速氚核的交流電源的周期較大,氚核獲得的最大動能較大B.加速氚核的交流電源的周期較小,氚核獲得的最大動能較大C.加速氚核的交流電源的周期較大,氚核獲得的最大動能較小D.加速氚核的交流電源的周期較小,氚核獲得的最大動能較小12.如圖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(yīng)強度大小為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直,方向向下,高頻交流電的頻率為f,加速電壓為U,若中心粒子源S處產(chǎn)生的初速度為0的質(zhì)子(質(zhì)量為m,電荷量為e)在加速器中被加速。則下列說法正確的是()A.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(yīng)強度B和交流電的頻率f,該加速器一定可以加速其他帶正電荷的粒子C.質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過2πRfD.質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過D形盒間狹縫后軌道半徑之比為2∶113.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時,利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度,電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成,磁極間的磁場是均勻的。使用時,兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖所示,由于血液中的正、負離子隨血流一起在磁場中運動,電極a、b之間會有微小電勢差,在達到平衡時,血管內(nèi)部的電場可看作勻強電場,血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中,兩觸點間的距離為3.0mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點間的電勢差為160μV,磁感應(yīng)強度的大小為0.04T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負為()A.1.3m/s,a正、b負 B.2.7m/s,a正、b負C.1.3m/s,a負、b正 D.2.7m/s,a負、b正14.電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導電液體(如污水)在管中的流量(在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積)。為了簡化,假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道,其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c,流量計的兩端與輸送流體的管道相連接(圖中虛線)。圖中流量計的上、下兩面是金屬材料,前、后兩面是絕緣材料?，F(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場,磁場方向垂直于前、后兩面。當導電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時,在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻為R的電流表的兩端連接,I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ,不計電流表的內(nèi)阻,則可求得流量為()A.IBaR+C.IBcR+15.(多選)兩帶電油滴在豎直向上的勻強電場E和垂直紙面向里的勻強磁場B正交的空間做豎直平面內(nèi)的勻速圓周運動,如圖所示,則兩油滴一定相同的是()A.帶電性質(zhì) B.運動周期C.運動半徑 D.運動速率16.(多選)如圖所示為垂直紙面向里的勻強磁場,若在空間中加一與磁場方向垂直的水平勻強電場,某帶電小球剛好沿圖中的虛線PQ做直線運動。則下列判斷正確的是()A.帶電小球的速度一定不變B.帶電小球的速度可能增大C.如果小球帶正電荷,則電場的方向應(yīng)水平向右D.如果小球帶負電荷,小球一定是從Q點向P點運動17.如圖所示,足夠長的豎直絕緣管內(nèi)壁粗糙程度處處相同,處在方向彼此垂直的勻強電場和勻強磁場中,電場強度和磁感應(yīng)強度的大小分別為E和B,一個質(zhì)量為m,電荷量為+q的小球從靜止開始沿管下滑,下列關(guān)于小球所受彈力N、運動速度v、運動加速度a、運動位移x、運動時間t之間的關(guān)系圖像可能正確的是()二、計算題18.回旋加速器是用于加速帶電粒子,使之獲得很大動能的儀器,其核心部分是兩個D形金屬扁盒,兩盒分別和一高頻交流電源兩端相接,以便在盒間狹縫中形成周期性變化的電場,使粒子每次穿過狹縫都得到加速;兩盒放在勻強磁場中,磁場方向垂直于盒底面,磁感應(yīng)強度大小為B。粒子源置于盒的圓心附近,若粒子源射出粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,粒子最大回旋半徑為Rm,其運動軌跡如圖所示,問:(1)粒子在盒內(nèi)做何種運動?(2)粒子在兩盒間狹縫內(nèi)做何種運動?(3)所加交變電壓頻率為多大?粒子運動角速度為多大?(4)粒子離開加速器時速度為多大?19.如圖所示為一速度選擇器(也稱為濾速器)的原理圖。K為電子槍,由槍中沿KA方向射出的電子,速率大小不一。當電子通過方向互相垂直的勻強電場和磁場后,只有一定速率的電子能沿直線前進,并通過小孔S。設(shè)產(chǎn)生勻強電場的平行板間的電壓為300V,間距d為5cm,垂直紙面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.06T,問:(1)磁場的指向應(yīng)該垂直于紙面向里還是向外?(2)速率為多大的電子才能通過小孔S?2