2018版高中物理 第3章 打開(kāi)電磁學(xué)的大門 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)10 洛倫茲力的應(yīng)用 魯科版選修1-1

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1、學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十) 洛倫茲力的應(yīng)用 (建議用時(shí):45分鐘) 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1.如圖3310所示是陰極射線管的示意圖,接通電源后,會(huì)有電子從陰極K射向陽(yáng)極A,并在熒光屏上形成一條亮線要使熒光屏上的亮線向下偏轉(zhuǎn),下列措施中可行的是()圖3310A加一方向平行紙面向上的磁場(chǎng)B加一方向平行紙面向下的磁場(chǎng)C加一方向垂直紙面向里的磁場(chǎng)D加一方向垂直紙面向外的磁場(chǎng)【解析】要使熒光屏上的亮線向下偏轉(zhuǎn),就是使電子向下偏轉(zhuǎn),由左手定則由于電子帶負(fù)電,所以四指應(yīng)指向左,拇指指向下,可得手心朝外,即應(yīng)加一方向垂直紙面向里的磁場(chǎng)【答案】C2(多選)帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物理原理可運(yùn)用于各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)和電器中,下面利用了此物

2、理原理的裝置有()A磁流體發(fā)電機(jī)B電子顯像管C回旋加速器 D洗衣機(jī)【解析】磁流體發(fā)電機(jī)是利用帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力向A、B兩極偏轉(zhuǎn),從而保證A、B兩極間有足夠的正負(fù)電荷形成電源兩極;電子顯像管是利用磁場(chǎng)中電子受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)打到熒光屏上顯像;回旋加速器是利用帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半周達(dá)到回旋再加速的目的;洗衣機(jī)是磁場(chǎng)對(duì)電流產(chǎn)生安培力,從而使洗衣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),故選A、B、C.【答案】ABC3如圖3311所示,平行金屬板上板帶負(fù)電,下板帶等量正電,兩板間還有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度v0垂直于電場(chǎng)線和磁感線射入,恰能沿直線穿過(guò)此區(qū)域若使磁場(chǎng)增強(qiáng),其他條件不變,粒子仍以v0垂直射入

3、,則粒子落到極板上設(shè)落到極板上時(shí)速度為v,則()圖3311Avv0Bvv0Cvv0D因?yàn)榱W与娦晕粗圆荒艽_定【解析】磁場(chǎng)增強(qiáng)、洛倫茲力大于電場(chǎng)力,電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,速度減小,故選C.【答案】C4.顯像管的結(jié)構(gòu)如圖3312所示,電子槍是由安裝在真空玻璃管內(nèi)的一個(gè)陰極、一個(gè)陽(yáng)極而組成的,陰極接高壓電源的負(fù)極,陽(yáng)極接正極從陰極產(chǎn)生的電子,在兩極之間的電場(chǎng)力的作用下從陰極加速飛向陽(yáng)極,并從陽(yáng)極射進(jìn)由偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi),電子束在豎直方向偏離中心,打在熒光屏上的A點(diǎn),偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該沿什么方向()圖3312A垂直紙面向外B豎直向上C垂直紙面向內(nèi)D豎直向下【解析】由圖知,電子束受到的洛倫茲力方向向

4、上,電子帶負(fù)電,應(yīng)用左手定則時(shí)注意四指的指向應(yīng)該是電子運(yùn)動(dòng)的反方向,所以由左手定則可判定,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外【答案】A5.如圖3313所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電時(shí)銅板中電子流方向向上,由于磁場(chǎng)作用,則()圖3313A板左側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)B板左側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)C板右側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)D板右側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)【解析】由左手定則判斷,電子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)【答案】D6(多選)在回旋加速器中,下列說(shuō)法正確的是()A電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子,磁場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)B電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子C在確定的交流電壓下,回旋加速

5、器D形金屬盒的半徑越大,同一帶電粒子獲得的動(dòng)能就越大D同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與交流電源的電壓有關(guān),而與交流電的頻率無(wú)關(guān)【解析】回旋加速器中,電場(chǎng)使帶電粒子加速,磁場(chǎng)只使帶電粒子偏轉(zhuǎn),故A對(duì),B錯(cuò);同一粒子獲得的最大動(dòng)能Ekmmv2知取決于回旋半徑,與交流電壓、頻率均無(wú)關(guān),故C對(duì),D錯(cuò)【答案】AC7. (多選)目前世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī),如圖3314表示它的原理:將一束等離子體(包含正、負(fù)離子)噴射入磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B,于是金屬板上就會(huì)聚集電荷,產(chǎn)生電壓以下說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18152073】圖3314AB板帶正電BA板帶正電C其他條件不變,只增

6、大射入速度,UAB增大D其他條件不變,只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度,UAB增大【解析】根據(jù)左手定則,正離子進(jìn)入磁場(chǎng)受到的洛倫茲力向下,A正確,B錯(cuò)誤最后,離子受力平衡有qBvq,可得UABBvd,C、D正確【答案】ACD8如圖3315所示,一帶負(fù)電的粒子從上向下射入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)并存的區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若使該粒子做勻速運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)強(qiáng)度方向應(yīng)(不計(jì)重力)()圖3315A與磁場(chǎng)方向平行且向里B與磁場(chǎng)方向平行且向外C與磁場(chǎng)方向垂直且向左D與磁場(chǎng)方向垂直且向右【解析】由左手定則可知,此粒子所受洛倫茲力方向水平向左,要使粒子做勻速運(yùn)動(dòng),粒子所受電場(chǎng)力應(yīng)向右,由于粒子帶負(fù)電,故電場(chǎng)強(qiáng)度方向與磁場(chǎng)方向垂

7、直且向左【答案】C能力提升9.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí),利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成,磁極間的磁場(chǎng)是均勻的使用時(shí),兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖3316所示由于血液中的正、負(fù)離子隨血液一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差在達(dá)到平衡時(shí),血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng),血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零在某次監(jiān)測(cè)中,兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 V,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為()圖3316A1

8、.3 m/s,a正、b負(fù)B2.7 m/s,a正、b負(fù)C1.3 m/s,a負(fù)、b正D2.7 m/s,a負(fù)、b正【解析】依據(jù)左手定則,正離子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用向上偏,負(fù)離子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用向下偏,因此電極a、b的正負(fù)為a正、b負(fù);當(dāng)穩(wěn)定時(shí),血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零,則qEqvB,可得v1.3 m/s,A對(duì)【答案】A10(多選)如圖3317所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后,進(jìn)入速度選擇器,速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度為B和E.平板S上有可讓粒子通過(guò)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(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)則下列表

9、述正確的是()圖3317A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小【解析】由加速電場(chǎng)可知粒子所受電場(chǎng)力向下,即粒子帶正電,在速度選擇器中,電場(chǎng)水平向右,洛倫茲力水平向左,因此速度選擇器中磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,B正確;粒子經(jīng)過(guò)速度選擇器時(shí)滿足qEqvB,可知能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于,C錯(cuò)誤帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)有R,可見(jiàn)當(dāng)v相同時(shí),R,所以可以用來(lái)區(qū)分同位素,且R越大,比荷就越小,A正確,D錯(cuò)誤【答案】AB11如圖3318所示,在真空中勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向

10、垂直于紙面向里,三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷,其中a靜止,b向右做勻速運(yùn)動(dòng),c向左做勻速運(yùn)動(dòng),則三個(gè)油滴中_最重,_最輕圖3318【解析】由a靜止知,三個(gè)球帶的是負(fù)電,再由左手定則和物體的平衡條件對(duì)a球有GaqE,對(duì)b球有GbqvbBqE,對(duì)c球有GcqEqvcB,比較以上三式知最重的是c球,最輕的是b球【答案】cb12回旋加速器D形盒中央為質(zhì)子流,D形盒間的加速電壓為U2104V.靜止質(zhì)子經(jīng)電場(chǎng)加速后,進(jìn)入D形盒,其最大軌道半徑R1 m若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.5 T,問(wèn):質(zhì)子最初進(jìn)入D形盒的動(dòng)能多大?質(zhì)子經(jīng)回旋加速器得到的最大動(dòng)能多大?(已知質(zhì)子的質(zhì)量m1.671027kg,電荷量q1.61019C) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18152074】【解析】質(zhì)子從靜止加速進(jìn)入D形盒時(shí)的動(dòng)能EkqU1.610192104J3.21015J,當(dāng)半徑達(dá)最大時(shí),動(dòng)能最大由qvBm得最大速度vm,最大動(dòng)能EkmmvJ1.721011J.【答案】3.21015J1.721011J6

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