第1章 第3节 洛伦兹力的应用-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课时作业word（鲁科版）

第3节　洛伦兹力的应用 课时作业·巩固提升 基础巩固 一、选择题 1.显像管的工作原理图如图所示,图中阴影区域没有磁场时,从电子枪发出的电子打在荧光屏正中的O点。为使电子在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,阴影区域所加磁场的方向是(　D　) A.竖直向上 B.竖直向下 C.垂直于纸面向里 D.垂直于纸面向外 解析:电子向上偏,根据左手定则可知,磁场的方向垂直于纸面向外,D正确。 2.下列关于回旋加速器的相关说法正确的是(　D　) A.回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子加速的 B.被加速的粒子获得的最大动能是由通过交变电场的次数决定的 C.增大缝隙间交变电压的值就能使被加速的粒子获得的最大动能 增大 D.如果磁场保持不变,加速比荷不同的带电粒子时必须调节缝隙间交变电场的频率 解析:回旋加速器是利用电场对运动电荷的作用使带电粒子加速的,故A错误;根据qvB=m,解得v=,带电粒子射出时的动能为Ek= mv2=,与通过交变电场的次数无关,与缝隙间交变电压的值也无关,故B、C错误;交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等,带电粒子在匀强磁场中运动的周期T=,所以比荷不同的带电粒子,在同一磁场中运动的周期不相等,所以如果磁场保持不变,加速比荷不同的带电粒子,必须要调节交变电场的频率,故D正确。 3.质谱仪主要由加速电场和偏转磁场组成,其原理图如图所示。设想有一个静止的带电粒子P(不计重力),经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到底片上的D点,设OD=x,则图中能正确反映x2与U之间函数关系的是(　A　) 解析:根据动能定理qU=mv2得v=。粒子在磁场中偏转,洛伦兹力提供向心力,qvB=m,则r=,又x=2r,联立以上各式得x=,知x2∝U,故A正确,B、C、D错误。 4.(2022·四川成都期末)如图所示,一个粒子源发出很多种带电粒子,经速度选择器后仅有甲、乙、丙、丁四种粒子沿平行于纸面的水平直线穿过竖直挡板MN上的小孔O,之后进入正方形虚线框内,虚线框内分布着垂直于纸面向里的匀强磁场,四种粒子的运动轨迹如图所示,则关于速度选择器两极板间磁场方向和四种粒子的比荷大小说法正确的是(　A　) A.垂直于纸面向里,甲的比荷最大 B.垂直于纸面向里,丙的比荷最大 C.垂直于纸面向外,丙的比荷最大 D.垂直于纸面向外,丁的比荷最大 解析:由题图可知甲、乙粒子向上偏转,根据左手定则可知,甲、乙粒子带正电,所以甲、乙粒子在速度选择器中所受电场力向下,则所受洛伦兹力向上,所以速度选择器两极板间磁场方向垂直于纸面向里;设粒子在磁场中运动的半径为R,根据牛顿第二定律有qvB=m,解得R=,由于四种粒子的速度大小相同,满足qvB=qE,所以R越小,比荷越大,所以甲的比荷最大,故A正确。 5.(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒,两金属盒处于垂直于盒面的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时被加速,如图所示。现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的是(　BD　) A.增大狭缝间的距离 B.增大D形金属盒的半径 C.增大高频交流电压 D.增大磁场的磁感应强度 解析:带电粒子从D形盒中射出时的动能Ekm=m,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则qvmB=,联立可得Ekm=,当带电粒子q、m一定时,Ekm∝R2B2,即Ekm随磁场的磁感应强度B及D形金属盒的半径R的增大而增大,与加速电场的电压和狭缝间的距离无关,选项B、D正确。 6.(2022·湖北黄冈期末)(多选)如图所示,速度选择器两板间电压为U、距离为d,磁感应强度大小为B1。大量带电粒子从小孔O1射入板间,做直线运动从小孔O2射出,垂直进入磁感应强度大小为B2的偏转磁场,最终打在P1和P2两点。已知O2P2长度是O2P1的两倍,不考虑粒子间的相互作用。下列说法正确的是(　BD　) A.带电粒子都带正电 B.从O2进入下方偏转磁场的粒子速度都为 C.打到P1处的粒子动能相同 D.打到P1处的粒子的比荷是P2处粒子比荷的两倍 解析:根据左手定则,打在P1处的带电粒子带负电,打在P2处的带电粒子带正电,故A错误;在速度选择器中带电粒子所受的电场力和洛伦兹力平衡,qvB1=qE,其中E=,解得带电粒子的速度为v=,故B正确;在磁场中洛伦兹力提供向心力,qvB2=,得r=,直径d1=2r== ,得∝,打到P1处的粒子运动轨迹的直径是P2处粒子运动轨迹直径的,所以打到P1处的粒子的比荷是P2处粒子比荷的两倍,故D正确;由以上分析可知,进入磁场的带电粒子速度相同,打到同一位置比荷相同,由于质量不一定相同,所以打到P1处的粒子动能不一定相同,故C错误。 7.(多选)如图所示,回旋加