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(cè)評(píng)10 洛倫茲力的應(yīng)用 魯科版選修1-1

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，則粒子落到極板上設(shè)落到極板上時(shí)速度為v，則()圖3­3­11Avv0Bv>v0Cv<v0D因?yàn)榱Ｗ与娦晕粗?，所以不能確定【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3­3­16A1.3 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U2×104V.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m1.67×1027kg，電荷量q1.6×1019C) 【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EkqU1.6×1019×2×104J3.2×1015J，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EkmmvJ1.72×1011J.【答案】3.2×1015J1.72×1011J6