课后提升练 (5) 洛伦兹力的应用（Word练习）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

课后提升练 (五)　洛伦兹力的应用 [对应学生用书P107] 1．下面甲图是示波器的结构示意图，乙图是电视机显像管的结构示意图。二者相同的部分是电子枪(给电子加速形成电子束)和荧光屏(电子打在上面形成亮斑)；不同的是使电子束发生偏转的部分：分别是匀强电场(偏转电极)和匀强磁场(偏转线圈)，即示波器是电场偏转，显像管是磁场偏转。设某次电子束从电子枪射出后分别打在甲、乙两图中的P点。则在此过程中，下列说法错误的是(　　) A．以上两种装置都体现了场对运动电荷的控制 B．甲图中电子的动能发生了变化，乙图中电子的动能没有变化 C．甲图中电子的动能发生了变化，乙图中电子的动能也发生了变化 D．甲图中电子的动量发生了变化，乙图中电子的动量也发生了变化 C　解析：以上两种装置都能使电子发生偏转，体现了场对运动电荷的控制，A正确；甲图中电场对电子做功，电子的动能发生了变化，乙图中洛伦兹力对电子不做功，则电子的动能没有变化，B正确，C错误；甲图中电子的速度大小及方向都变化，则动量发生了变化，乙图中电子的速度大小不变，但是方向变化，则电子的动量也发生了变化，D正确。 2．(2021·北京东城高二期末)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙。下列说法正确的是(　　) A．带电粒子由加速器的边缘进入加速器 B．带电粒子每次进入D形盒时做加速圆周运动 C．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 D．经过半个圆周后带电粒子再次到达两盒间的缝隙时，两盒间的电压恰好改变正负 D　解析：被加速粒子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器， A错误；粒子垂直进入磁场，由洛伦兹力提供向心力，粒子在磁场中做匀速圆周运动，B错误；粒子在磁场中运动的周期T＝，因此被加速的粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与半径无关，C错误；回旋加速器的原理就是经过半个圆周后再次到达两盒间的缝隙处，控制两盒间的电势差，使其恰好改变正负，于是粒子经过盒缝时再次被加速，如此反复，粒子的速度就能增加到最大，D正确。 3．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是(　　) A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚 D．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚 A　解析：氢元素的三种同位素离子均带正电，电荷量大小均为e，经过加速电场，由动能定理有：eU＝Ek＝mv2，故离子进入磁场中的动能相同，且质量越大的离子速度越小，A正确，B错误；三种离子进入磁场后，洛伦兹力充当向心力，evB＝m，解得R＝＝，可知质量越大的离子做圆周运动的半径越大，D错误；在磁场中运动时间均为半个周期，故t＝T＝，可知离子质量越大运动时间越长，C错误。 4．质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如图为质谱仪的原理图。设想有一个静止的质量为m、电荷量为q的带电粒子 (不计重力)，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的P点，设OP＝x，则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是(　　) B　解析：带电粒子先经加速电场加速，故qU＝mv2，进入磁场后偏转，OP＝x＝2r＝，两式联立得，OP＝x＝∝，B正确。 5．(2021·浙江杭州高二期中)如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强恒定，且被限制在板A、C之间，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示。P1、P2、P3为带电粒子轨迹与AP0延长线的交点。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是(　　) A．带电粒子每运动一周被加速两次 B．D形盒中的磁场方向垂直纸面向外 C．粒子每运动一周直径的增加量越来越小 D．加速电场的方向需要做周期性变化 C　解析：由题意可知，带电粒子每运动一周在板A、C之间被加速一次，加速电场方向不需要周期性变化，A、D错误；带电粒子从A到C被加速，故粒子带正电，在磁场中由左手定则可知，D形盒中的磁场方向垂直纸面向内，B错误；在磁场中，由洛伦兹力作为向心力可得qvB＝m，可得r＝，从P1到P2直径的增加量为Δx＝2(r2－r1)＝2，在电场中加速过程，