(练习)3 课时分层训练(三) 洛伦兹力的应用-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

课时分层训练(三)　洛伦兹力的应用 知识点1　洛伦兹力的应用 1．(多选)目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷。在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是(　　) A．A板带正电 B．有电流从b经电阻R流向a C．金属板A、B间的电场方向向下 D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受静电力 BD　解析：由左手定则知，正粒子向B板偏转，负粒子向A板偏转，A板带负电，则电流从b经电阻R流向a，金属板间的电场方向向上，等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受静电力，故选项B、D正确。 2．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是(　　) A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C．高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变电流 D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子 A　解析：由T＝，T＝，可得质子被加速后的最大速度为2πfR，不可能超过2πfR，质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关，选项A正确，B错误；高频电源可以使用正弦式交变电流，选项C错误；要加速α粒子，高频交流电周期必须变为α粒子在其中做圆周运动的周期，即T＝，故选项D错误。 知识点2　复合场问题 3．如图所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量的异种电荷，a板带正电，b板带负电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动方向是(　　) A．沿竖直方向向下 B．沿竖直方向向上 C．沿水平方向向左 D．沿水平方向向右 D　解析：正电荷受到的静电力竖直向下，重力也竖直向下，做直线运动时，必须是洛伦兹力与这两个力方向相反，且大小与这两个力的合力大小相等，液滴所受的洛伦兹力方向竖直向上，由左手定则可知，液滴必须沿水平方向向右做匀速直线运动，故D正确。 4．(多选)如图所示，平行板电容器的两板与电源相连，板间同时有电场和垂直于纸面向里的匀强磁场B。一个带电荷量为＋q的粒子以初速度v0从两板中间沿垂直于电场和磁场的方向进入，穿出时粒子的动能减小了，若要使这个带电粒子以v0沿原方向做匀速直线运动，可采用的方法是(　　) A．减小平行板的正对面积 B．增大电源电压 C．减小磁感应强度B D．增大磁感应强度B BC　解析：粒子在两板间运动时，所受的静电力方向竖直向下，洛伦兹力向上，粒子的动能减小了，说明粒子克服静电力做功，向上偏转了，静电力小于洛伦兹力，若要让粒子做匀速直线运动，静电力与洛伦兹力必须平衡，即增大静电力或减小洛伦兹力。故B、C正确。 5．(多选)如图所示，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，已知一离子在静电力和洛伦兹力的共同作用下，从静止开始沿曲线acb运动，到达b点时速度为零，c为运动的最低点(不计重力)，则(　　) A．离子带负电 B．a、b两点位于同一高度 C．离子在c点的速度最大 D．离子到达b点后将沿原曲线返回 BC　解析：由离子的运动轨迹可知离子带正电，A错误；离子在a、b两点的速度均为零，洛伦兹力不做功，所以a、b两点必在同一等势面上，位于同一高度，B正确；由a到c的过程中，静电力做功最多，所以离子在c点的速度最大，C正确；离子到达b点后，将继续重复同样的轨迹，但向右偏转，D错误。 6．速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中3S0A＝2S0C，则下列说法正确的是(　　) A．甲中粒子带正电，乙中粒子带负电 B．甲中粒子的比荷大于乙中粒子的比荷 C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D．若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为 3∶2 B　解析：粒子束甲在磁场中向上偏转，粒子束乙在磁场中向下偏转，根据左手定则知，粒子束甲带负电，粒子束乙带正电，故A错误；根据洛伦兹力提供向心力，qvB＝m，得r＝，r甲<r乙，则甲中粒子的比荷大于乙中粒子的比荷，B正确；能通过狭缝S0的带电粒子，根据平衡条件可得qE＝qvB1，得速率v＝，故C错误；若甲、乙两束粒子的电荷量相等，由r＝知，甲、乙两束粒子的质量比为 2∶3，故D错误。 7．如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道，K为