2018版高中物理 第3章 打開電磁學(xué)的大門 學(xué)業(yè)分層測評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)分層測評(十) 洛倫茲力的應(yīng)用 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.如圖3-3-10所示是陰極射線管的示意圖，接通電源后，會有電子從陰極K射向陽極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3-3-10 A．加一方向平行紙面向上的磁場 B．加一方向平行紙面向下的磁場 C．加一方向垂直紙面向里的磁場 D．加一方向垂直紙面向外的磁場 【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． 【答案】　C 2．(多

2、選)帶電粒子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物理原理可運(yùn)用于各種科學(xué)實驗和電器中，下面利用了此物理原理的裝置有(　　) 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中偏轉(zhuǎn)半周達(dá)到回旋再加速的目的；洗衣機(jī)是磁場對電流產(chǎn)生安培力，從而使洗衣機(jī)轉(zhuǎn)動，故選A、B、C. 【答案】　ABC 3．如圖3-3-11所示，平行金屬板上板帶負(fù)電，下板帶等量正電，兩板

3、間還有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場．一帶電粒子(不計重力)以速度v0垂直于電場線和磁感線射入，恰能沿直線穿過此區(qū)域．若使磁場增強(qiáng)，其他條件不變，粒子仍以v0垂直射入，則粒子落到極板上．設(shè)落到極板上時速度為v，則(　　) 圖3-3-11 A．v＝v0　　　 B．v>v0 C．v

4、下從陰極加速飛向陽極，并從陽極射進(jìn)由偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場內(nèi)，電子束在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上的A點，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向(　　) 圖3-3-12 A．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上，電子帶負(fù)電，應(yīng)用左手定則時注意四指的指向應(yīng)該是電子運(yùn)動的反方向，所以由左手定則可判定，磁場方向垂直紙面向外． 【答案】　A 5.如圖3-3-13所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場中，通電時銅板中電子流方向向上，由于磁場作用，則(　　) 圖3-3-13 A．板左側(cè)聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢 B．板左側(cè)

5、聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢 C．板右側(cè)聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢 D．板右側(cè)聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢 【解析】　由左手定則判斷，電子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)． 【答案】　D 6．(多選)在回旋加速器中，下列說法正確的是(　　) A．電場用來加速帶電粒子，磁場使帶電粒子偏轉(zhuǎn) B．電場和磁場同時用來加速帶電粒子 C．在確定的交流電壓下，回旋加速器D形金屬盒的半徑越大，同一帶電粒子獲得的動能就越大 D．同一帶電粒子獲得的最大動能只與交流電源的電壓有關(guān)，而與交流電的頻率無關(guān) 【解析】　回旋加速器中，電場使帶電粒子加速，磁場只使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，故A對，B錯；同一粒子獲

6、得的最大動能Ekm＝mv2＝知取決于回旋半徑，與交流電壓、頻率均無關(guān)，故C對，D錯． 【答案】　AC 7. (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3-3-14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，在磁場中有兩塊金屬板A、B，于是金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓．以下說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18152073】 圖3-3-14 A．B板帶正電 B．A板帶正電 C．其他條件不變，只增大射入速度，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)入磁場受到的洛倫茲力向下，A正確，B錯誤．最

7、后，離子受力平衡有qBv＝q，可得UAB＝Bvd，C、D正確． 【答案】　ACD 8．如圖3-3-15所示，一帶負(fù)電的粒子從上向下射入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場并存的區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若使該粒子做勻速運(yùn)動，電場強(qiáng)度方向應(yīng)(不計重力)(　　) 圖3-3-15 A．與磁場方向平行且向里 B．與磁場方向平行且向外 C．與磁場方向垂直且向左 D．與磁場方向垂直且向右 【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，粒子所受電場力應(yīng)向右，由于粒子帶負(fù)電，故電場強(qiáng)度方向與磁場方向垂直且向左． 【答案】　C [能力提升] 9.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時

8、，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3-3-16所示．由于血液中的正、負(fù)離子隨血液一起在磁場中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差．在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看做勻強(qiáng)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3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160 μV，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3-3-16 A．1.3 m/

9、s，a正、b負(fù) B．2.7 m/s，a正、b負(fù) C．1.3 m/s，a負(fù)、b正 D．2.7 m/s，a負(fù)、b正 【解析】　依據(jù)左手定則，正離子在磁場中受到洛倫茲力作用向上偏，負(fù)離子在磁場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，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零，則qE＝qvB，可得v＝＝＝1.3 m/s，A對． 【答案】　A 10．(多選)如圖3-3-17所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度為B和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

10、方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場．則下列表述正確的是(　　) 圖3-3-17 A．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方向垂直紙面向外 C．能通過狹縫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】　由加速電場可知粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場水平向右，洛倫茲力水平向左，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，B正確；粒子經(jīng)過速度選擇器時滿足qE＝qvB，可知能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于，C錯誤．帶電粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動時有R＝，可見當(dāng)v相同時，R∝，所以可以用來區(qū)分同位素，且R越大，比荷就越小

11、，A正確，D錯誤． 【答案】　AB 11．如圖3-3-18所示，在真空中勻強(qiáng)電場的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，三個油滴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，c向左做勻速運(yùn)動，則三個油滴中________最重，________最輕． 圖3-3-18 【解析】　由a靜止知，三個球帶的是負(fù)電，再由左手定則和物體的平衡條件對a球有Ga＝qE，對b球有Gb＋qvbB＝qE，對c球有Gc＝qE＋qvcB，比較以上三式知最重的是c球，最輕的是b球． 【答案】　c　b 12．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U＝2×104V.靜止質(zhì)子經(jīng)電場加速后，進(jìn)入D形盒，其最大軌道半徑R＝1 m．若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.5 T，問：質(zhì)子最初進(jìn)入D形盒的動能多大？質(zhì)子經(jīng)回旋加速器得到的最大動能多大？(已知質(zhì)子的質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，電荷量q＝1.6× 10－19C) 【導(dǎo)學(xué)號：18152074】 【解析】　質(zhì)子從靜止加速進(jìn)入D形盒時的動能 Ek＝qU＝1.6×10－19×2×104J＝3.2×10－15J， 當(dāng)半徑達(dá)最大時，動能最大． 由qvB＝m得最大速度vm＝，最大動能 Ekm＝mv＝ ＝J≈1.72×10－11J. 【答案】　3.2×10－15J　1.72×10－11J 6