魯科物理選修31第6章第3節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用練習(xí)題目

1、第6章 第3節(jié)(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！)1在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則()A粒子的速率加倍，周期減半B粒子速率不變，軌道半徑減半C粒子的速度減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D粒子速度不變，周期減半【解析】洛倫茲力不做功，故粒子速率不變，由Rmv/Bq知，B2B0時(shí)RR0/2.同理，TT0/2.【答案】BD2兩個(gè)電子以大小不同的初速度沿垂直磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中設(shè)r1、r2為這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道半徑，T1、T2是它們的運(yùn)動(dòng)周期，則()Ar1r2，T1T2 Br1r2，T1T2Cr1r2，T1T

2、2 Dr1r2，T1T2【解析】同種粒子在同一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，Rv而T與v無(wú)關(guān)【答案】D3如右圖所示，ab是一彎管，其中心線是半徑為R的一段圓弧將彎管置于給定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于圓弧所在的平面(即紙面)，并且指向紙外，有一束粒子對(duì)準(zhǔn)a端射入彎管，若粒子有不同的質(zhì)量，不同的速度，但都是一價(jià)的正離子，則能沿中心線通過彎管的粒子必須()A速度大小一定B質(zhì)量大小一定C質(zhì)量與速度乘積的大小一定D動(dòng)能大小一定【解析】粒子的軌道半徑相等，由Rmv/Bq知在R、B、q相等時(shí)，mv一定相等【答案】C4帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡，如右圖所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀察到的粒子的軌

3、跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直紙面向里該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動(dòng)能逐漸減小下列說法正確的是()A粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn)B粒子先經(jīng)過b點(diǎn)，再經(jīng)過a點(diǎn)C粒子帶負(fù)電D粒子帶正電【解析】本題考查的知識(shí)點(diǎn)為左手定則、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的半徑與速率的關(guān)系從粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡可以判斷，粒子在a點(diǎn)的曲率半徑大于在b點(diǎn)的曲率半徑由R知，半徑越小速度越小，所以粒子在b點(diǎn)的速度小于在a點(diǎn)的速度，故粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn)，A項(xiàng)正確B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負(fù)電，C項(xiàng)正確D項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】AC5用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來的4倍，可采用下列哪幾種方法()A

4、將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍B將其磁感應(yīng)強(qiáng)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【解析】由R及Ekmv2，得Ek.【答案】AC6電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)方向平行D速度方向與磁場(chǎng)方向垂直【解析】帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力是由洛倫茲力提供的，因此由牛頓第二定律得：fBqv，又T.所以得T，由此可以確定，帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與速率無(wú)關(guān)，則AB錯(cuò)；由左手定則可確定帶電粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向與磁場(chǎng)的方向是垂直的關(guān)系，則C錯(cuò)D對(duì)【答案

5、】D7如右圖所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過區(qū)域的時(shí)間為t.若加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出時(shí)偏離原方向60°，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的()A帶電粒子的比荷B帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期C帶電粒子的初速度D帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑【答案】AB8.如右圖所示，在垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向發(fā)射出兩個(gè)電子1和2，其速度分別為v1和v2.如果v22v1，則1和2的軌道半徑之比r1r2及周期之比T1T2分別為()Ar1r212，T1T212Br1r212，T1T211Cr1r

6、221，T1T211Dr1r211，T1T221【解析】因?yàn)榱Ｗ釉诖艌?chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑rmv/qB，周期T2m/qB，所以r1r2v1v212，T1T211【答案】B9如圖所示，直角三角形ABC中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相同的兩個(gè)粒子沿AB方向射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則()A從P射出的粒子速度大B從Q射出的粒子速度大C從P射出的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)D兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng)【解析】作出各自的軌跡如右圖所示，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)知，分別從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，半徑R1<R2，所以，從Q點(diǎn)射出的粒子速度大，B正確；根據(jù)圖示，可知兩

7、個(gè)圓心角相等，所以，從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等正確選項(xiàng)應(yīng)是B、D.【答案】BD10如右圖所示，長(zhǎng)為l的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；板間距離也為l，板不帶電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從左邊極板間中點(diǎn)處垂直于磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的方法是()A使粒子的速度v<B使粒子的速度v>C使粒子的速率v>D使粒子的速度<v<【解析】粒子不打在極板上的狀態(tài)有兩種：從右上角極板邊緣區(qū)射出或從左下角極板邊緣區(qū)射出注意第二種情況下粒子運(yùn)動(dòng)的軌道是半圓【答案】AB11如右圖所示，一帶電荷量為2.0&

8、#215;109C，質(zhì)量為1.8×1016 kg的粒子，在直線上一點(diǎn)O沿30°方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)過1.5×105s后到達(dá)直線上另一點(diǎn)P.求：(1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(3)若OP之間的距離為0.1 m，則粒子的運(yùn)動(dòng)速度多大？【解析】粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，受洛倫茲力的作用，重力很小可忽略，將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡如右圖所示由幾何關(guān)系可知OP弦的圓心夾角60°.粒子從O點(diǎn)出發(fā)經(jīng)歷大圓弧到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間已知，則可求粒子運(yùn)動(dòng)周期由周期公式可求磁感應(yīng)強(qiáng)度B，已知OP的長(zhǎng)度可求半徑R，進(jìn)而求粒子運(yùn)動(dòng)速度(1)作出粒子軌跡，由圖知粒

9、子由O到P大圓弧所對(duì)圓心角為300°，則.周期Tt×1.5×106 s1.8×106 s.(2)Rrcot 30°r又R，所以BB(3)粒子在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間tT×.【答案】(1)(2)B(3)12.如右圖所示，在電腦顯示器的真空示波管內(nèi)，控制電子束掃描的偏轉(zhuǎn)場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域是寬度為3.0 cm的矩形，右邊界距熒光屏20.0 cm，高度足夠某段時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B4.55×103 T不變電子初速度不計(jì)，經(jīng)U4 550V電壓加速后沿中心線射入磁場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)后打在屏上產(chǎn)生亮點(diǎn)(若無(wú)磁場(chǎng)，亮點(diǎn)在屏中心)，已知電子的質(zhì)量m0.91×1030 kg，電荷量e1.6×1019 C.(1)在圖中大致畫出電子運(yùn)動(dòng)的徑跡；(2)求亮點(diǎn)偏離熒光屏中心的距離【解析】(1)電子運(yùn)動(dòng)的徑跡如下圖所示：(2)電子經(jīng)U加速