【推荐K12】2018版高中物理第3章打开电磁学的大门学业分层测评10洛伦兹力的应用鲁科版选修1_1

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学业分层测评(十) 洛伦兹力的应用
(建议用时:45 分钟) [学业达标] 1.如图 3?3?10 所示是阴极射线管的示意图,接通电源后,会有电子从阴极 K 射向阳极

A, 并在荧光屏上形成一条亮线. 要使荧光屏上的亮线向下偏转, 下列措施中可行的是(

)

图 3?3?10 A.加一方向平行纸面向上的磁场 B.加一方向平行纸面向下的磁场 C.加一方向垂直纸面向里的磁场 D.加一方向垂直纸面向外的磁场 【解析】 要使荧光屏上的亮线向下偏转,就是使电子向下偏转,由左手定则由于电子 带负电,所以四指应指向左,拇指指向下,可得手心朝外,即应加一方向垂直纸面向里的磁 场. 【答案】 C 2.(多选)带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中,下 面利用了此物理原理的装置有( )

A.磁流体发电机

B.电子显像管

C.回旋加速器

D.洗衣机

【解析】 磁流体发电机是利用带电粒子在磁场中受洛伦兹力向 A、B 两极偏转,从而 保证 A、B 两极间有足够的正负电荷形成电源两极;电子显像管是利用磁场中电子受洛伦兹 力偏转打到荧光屏上显像; 回旋加速器是利用带电粒子在磁场中偏转半周达到回旋再加速的 目的;洗衣机是磁场对电流产生安培力,从而使洗衣机转动,故选 A、B、C. 【答案】 ABC 3.如图 3?3?11 所示,平行金属板上板带负电,下板带等量正电,两板间还有垂直纸面 精品学习文件教育资料

精品学习文件教育资料 向外的匀强磁场.一带电粒子(不计重力)以速度 v0 垂直于电场线和磁感线射入,恰能沿直 线穿过此区域. 若使磁场增强, 其他条件不变, 粒子仍以 v0 垂直射入, 则粒子落到极板上. 设 落到极板上时速度为 v,则( )

图 3?3?11 A.v=v0 C.v<v0 B.v>v0 D.因为粒子电性未知,所以不能确定

【解析】 磁场增强、洛伦兹力大于电场力,电场力做负功,动能减小,速度减小,故 选 C. 【答案】 C 4.显像管的结构如图 3?3?12 所示,电子枪是由安装在真空玻璃管内的一个阴极、一个 阳极而组成的,阴极接高压电源的负极,阳极接正极.从阴极产生的电子,在两极之间的电 场力的作用下从阴极加速飞向阳极, 并从阳极射进由偏转线圈产生的磁场内, 电子束在竖直 方向偏离中心,打在荧光屏上的 A 点,偏转磁场应该沿什么方向( )

图 3?3?12 A.垂直纸面向外 C.垂直纸面向内 B.竖直向上 D.竖直向下

【解析】 由图知,电子束受到的洛伦兹力方向向上,电子带负电,应用左手定则时注 意四指的指向应该是电子运动的反方向,所以由左手定则可判定,磁场方向垂直纸面向外. 【答案】 A 5.如图 3?3?13 所示,铜质导电板置于匀强磁场中,通电时铜板中电子流方向向上,由 于磁场作用,则( )

图 3?3?13 A.板左侧聚集较多电子,使 b 点电势高于 a 点电势 精品学习文件教育资料

精品学习文件教育资料 B.板左侧聚集较多电子,使 a 点电势高于 b 点电势 C.板右侧聚集较多电子,使 b 点电势高于 a 点电势 D.板右侧聚集较多电子,使 a 点电势高于 b 点电势 【解析】 由左手定则判断,电子向右侧偏转. 【答案】 D 6.(多选)在回旋加速器中,下列说法正确的是( A.电场用来加速带电粒子,磁场使带电粒子偏转 B.电场和磁场同时用来加速带电粒子 C.在确定的交流电压下,回旋加速器 D 形金属盒的半径越大,同一带电粒子获得的动 能就越大 D.同一带电粒子获得的最大动能只与交流电源的电压有关,而与交流电的频率无关 【解析】 回旋加速器中,电场使带电粒子加速,磁场只使带电粒子偏转,故 A 对,B 1 2 qBR 错;同一粒子获得的最大动能 Ekm= mv = 知取决于回旋半径,与交流电压、频率均无 2 2m 关,故 C 对,D 错. 【答案】 AC 7. (多选)目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机, 如图 3?3?14 表示它的 原理:将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场,在磁场中有两块金属板 A、B,于是 金属板上就会聚集电荷,产生电压.以下说法正确的是( ) 【导学号:18152073】
2 2 2

)

图 3?3?14 A.B 板带正电 B.A 板带正电 C.其他条件不变,只增大射入速度,UAB 增大 D.其他条件不变,只增大磁感应强度,UAB 增大 【解析】 根据左手定则,正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下,A 正确,B 错误.最 后,离子受力平衡有 qBv=q 【答案】 ACD 8. 如图 3?3?15 所示, 一带负电的粒子从上向下射入相互垂直的匀强电场和匀强磁场并 存的区域,磁感应强度为 B,若使该粒子做匀速运动,电场强度方向应(不计重力)( )

UAB ,可得 UAB=Bvd,C、D 正确. d

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图 3?3?15 A.与磁场方向平行且向里 B.与磁场方向平行且向外 C.与磁场方向垂直且向左 D.与磁场方向垂直且向右 【解析】 由左手定则可知, 此粒子所受洛伦兹力方向水平向左, 要使粒子做匀速运动, 粒子所受电场力应向右,由于粒子带负电,故电场强度方向与磁场方向垂直且向左. 【答案】 C [能力提升] 9.医生做某些特殊手术时, 利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度. 电磁血流计由 一对电极 a 和 b 以及一对磁极 N 和 S 构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极 a、b 均与血管壁接触, 两触点的连线、 磁场方向和血流速度方向两两垂直, 如图 3?3?16 所示. 由 于血液中的正、负离子随血液一起在磁场中运动,电极 a、b 之间会有微小电势差.在达到 平衡时,血管内部的电场可看做匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为 零.在某次监测中,两触点间的距离为 3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差 为 160 μ V, 磁感应强度的大小为 0.040 T. 则血流速度的近似值和电极 a、 b 的正负为( )

图 3?3?16 A.1.3 m/s,a 正、b 负 C.1.3 m/s,a 负、b 正 B.2.7 m/s,a 正、b 负 D.2.7 m/s,a 负、b 正

【解析】 依据左手定则,正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏,负离子在磁场中 受到洛伦兹力作用向下偏,因此电极 a、b 的正负为 a 正、b 负;当稳定时,血液中的离子 所受的电场力和磁场力的合力为零,则 qE=qvB,可得 v= = 【答案】 A 10. (多选)如图 3?3?17 所示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和匀强电场的强度为 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 A1A2.平板 S 下方有磁感应强度为 B0 的匀强 磁场.则下列表述正确的是( 精品学习文件教育资料 )

E U =1.3 m/s,A 对. B Bd

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图 3?3?17 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

B E

D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P,粒子的比荷越小 【解析】 由加速电场可知粒子所受电场力向下,即粒子带正电,在速度选择器中,电 场水平向右,洛伦兹力水平向左,因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外,B 正确;粒子 经过速度选择器时满足 qE=qvB,可知能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于 ,C 错误.带电 粒子进入磁场做匀速圆周运动时有 R= ,可见当 v 相同时,R∝ ,所以可以用来区分同位 素,且 R 越大,比荷就越小,A 正确,D 错误. 【答案】 AB 11.如图 3?3?18 所示,在真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直于纸面 向里,三个油滴 a、b、c 带有等量同种电荷,其中 a 静止,b 向右做匀速运动,c 向左做匀 速运动,则三个油滴中________最重,________最轻.

E B

mv qB

m q

图 3?3?18 【解析】 由 a 静止知,三个球带的是负电,再由左手定则和物体的平衡条件对 a 球有

Ga=qE,对 b 球有 Gb+qvbB=qE,对 c 球有 Gc=qE+qvcB,比较以上三式知最重的是 c 球,
最轻的是 b 球. 【答案】 c

b
4

12.回旋加速器 D 形盒中央为质子流,D 形盒间的加速电压为 U=2×10 V.静止质子经 电场加速后,进入 D 形盒,其最大轨道半径 R=1 m.若磁场的磁感应强度 B=1.5 T,问: 质子最初进入 D 形盒的动能多大?质子经回旋加速器得到的最大动能多大?(已知质子的质 量 m=1.67×10
-27

kg,电荷量 q=1.6×

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-19

C) 【导学号:18152074】

【解析】 质子从静止加速进入 D 形盒时的动能

Ek=qU=1.6×10-19×2×104J=3.2×10-15J,
当半径达最大时,动能最大.

v2 qBRm 由 qvB=m 得最大速度 vm= ,最大动能 R m
1 B2q2R2 m Ekm= mv2 m= 2 2m = 1.5
2 -19 2

×1

2

2×1.67×10

-27

J≈1.72×10
-11

-11

J.

【答案】 3.2×10

-15

J 1.72×10

J

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