课后素养落实（三）洛伦兹力与现代技术（建议用时：40分钟）组基础巩固练题组一

课后素养落实（三）洛伦兹力与现代技术 （建议用时：40分钟） 组基础巩固练］ 题组一带电粒子在磁场中的运动 1. 如图所示，沥是一弯管，其中心线是半径为&的一段圆弧，将它置于一 给定的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。有一束粒子对准a端射入弯管， 粒子的质量、速度不同，但都是一价负粒子，则下列说法正确的是（） ab X X XXX X A. 只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 B. 只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 C. 只有质量和速度乘积大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 D. 只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 C ［由「=诵可知，在粒子处于相同的磁场和带有相同的电量的情况下， 粒子做圆周运动的半径取决于粒子的质量和速度的乘积。故选项C正确。］ 2. 如图所示，在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中，有3两个电子 从同一处沿垂直磁感线方向开始运动,a的初速度为p, b的初速度为2海则（） A. a先回到出发点 C. a、力同时回到出发点 B.力先回到出发点 D.不能确定 X X X X X X X X X X 2v xB X X X X r X X X X 济 如 X X X X X X X X C ［电子再次回到出发点，所用时间为运动的一个周期。电子在磁场中运 动的周期T=~^,与电子运动速度无关。］ 3. 如图所示，有界匀强磁场边界线SP〃肱N,速度不同的同种带电粒子从 S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度81与垂直，穿过b 点的粒子，其速度方向与成60。角，设两粒子从S到a、力所需的时间分别 为tl、t2,则代，2为（） 5 -X x „x X X X D X X *0。 V2 4 : 3 3 : 2 x x x a x b X I V\ A. 1： 3B. C. 1： 1D. D ［画出运动轨迹，过a点的粒子转过90。，运动时间为”=孚；过力点的 粒子转过60°,运动时间t2=*,故H ：坯=3 ： 2,故选项D正确。］ 4. 如图为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸 面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可 通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列 说法正确的是（） 励磁线圈_匕石=0 （前后各一 A. 仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大 B. 仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大 D. 仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 B ［电子在加速电场中加速，由动能定理有eU=^mvl① 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有eBvo=itr^ ② 解得「=%=专③ Inm t=K 可见增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由③式可得，电子束 的轨道半径变小。由④式知周期变小，故A、C错误；提高电子枪加速电压，电 子束的轨道半径变大，周期不变，故B正确，D错误。］ 5. 如图，半径为&的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应 强度大小为B,方向垂直于纸面向里。一电量为q（q>0）、质量为〃的粒子（不计 重力）沿平行于直径ab的方向射入磁场区域。若粒子射出磁场时与射入磁场时运 动方向间的夹角为90。，则粒子入射的速度大小为（） b ，& X : X X、 、 •I、 1I、 > XXI XXI ,I< !♦B： ：XX• XX» C.燮D.皿 mm B ［带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出运动轨迹示意图，如图所示, 根据几何关系知，粒子运动的轨迹圆的半径为r=A① 0 根据洛伦兹力提供向心力，有qvB=m— 联立①②得。=亨，故B正确，A、C、D错误。］ 6. 如图所示，一个质量为m,电量为一q,不计重力的带电粒子从x轴上 的P（a,0）点以速度P,沿与x轴正方向成60。角的方向射入第一象限内的匀强磁 场中，并恰好垂直于7轴射出第一象限，求： (1) 匀强磁场的磁感应强度B； (2) 穿过第一象限的时间。 ［详细分析］⑴作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，由图中几何关系 知： 衣cos 30°=。，得 /?=卖 Bqv=nr^9 得 _mv_yj3mv qR— 2qa ° (2)带电粒子在第一象限内运动时间 120° 2nm 4y［3na =360。・晚=9v ° ［答剩(膏淄 题组二回旋加速器 7. 1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台 加速器由两个铜质D形盒Di、D2构成，其间留有空隙，下列说法错误的是() A. 带电粒子由加速器的中心附近进入加速器 B. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器 C. 电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转 D. 带电粒子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关 B ［由回旋加速器的加速原理知，被加速粒子只能由加速器的中心附近进 入加速器，从边缘离开加速器，故A正确，B错误；由于在磁场中洛伦兹力不 做功，而粒子通过电场时有qU=^mv2,所以粒子是从电场中获得能量，故C正 确；当粒子离开回旋加速器时，半径最大，动能最大，根据半径公式「=瓦■知， 则粒子的最大动能Ek=,与加速电场的电压无关，故D triz乙 nr 正确。］ 题组三质谱仪 8. （2020-山东日照高二期末）质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种 仪器，它的工作原理是带电粒子（不计重力，初速度为0）经同一电场加速后，垂 直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量。其 工作原理如图所示。虚线为某粒子运动轨迹，由图可知（） O u :g. A. 此粒子带负电 B. 下极板S2比上极板Si电势高 C. 若只减小加速电压U,则半径r变大 D. 若只减小入射粒子的质量，则半径r变小 D ［由粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则可知，该粒子带正电，故A 错误；带正电粒子经过电场加速，则下极板S2比上极板Si电势低，故B错误； 根据动能定理得qU=^mv2,由qvB=nr^^。若只减小加速电压U, 则半径r减小，故C错误；若只减小粒子的质量，则半径减小，故D正确。］ 9. （多选）如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后， 进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场 的场强分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶 片AiA2o平板S下方有磁感应强度为8o的匀强磁场。下列表述正确的是（） 加速电场二 B 速度选择器 +—— E 1力2 P A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于攵 D. 粒