“4翼”检测评价（4） 洛伦兹力的应用（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

“四翼”检测评价（四） 洛伦兹力的应用 组—重基础·体现综合 1.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。粒子源S发出各种不同的正粒子束，粒子从S出来时速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示)，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点，测得P点到入口的距离为x。则以下说法正确的是(　 ) A．若粒子束不是同位素，则x越大，正粒子的质量一定越大 B．若粒子束是同位素，则x越大，质量一定越小 C．只要x相同，则正粒子的质量一定相同 D．只要x相同，则正粒子的比荷一定相同 解析：选D　粒子在加速电场被加速，有qU＝mv2，然后粒子进入磁场中偏转，其轨道为半圆，故有＝。由以上二式可解得：m＝。若粒子束为同位素，q相同，则x越大，m越大；若x相同，则粒子束比荷一定相同。D正确。 2．显像管的原理示意图如图所示，当没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由P点逐渐移动到Q点，下列磁场能够使电子束发生上述偏转的是(　 ) 解析：选A　根据左手定则，当电子束上偏时，磁场的方向垂直纸面向外为负，当电子束向下偏转时，磁场的方向垂直纸面向里为正；电子束由P点逐渐移动到O点过程，偏转半径变大，由r＝知，磁感应强度逐渐减小，直至为零，同理，电子束从O点逐渐移动到Q点过程，磁感应强度从零逐渐增大，故A正确，B、C、D错误。 3.如图所示为质谱仪测定带电粒子质量装置的示意图。速度选择器(也称滤速器)中电场强度E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直于纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1射入速度选择器中，若m甲＝m乙＜m丙＝m丁，v甲＜v乙＝v丙＜v丁，在不计重力的情况下，打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是(　 ) A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丁、乙、丙 C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙 解析：选B　对打在P1点的离子，有qvB1＜qE，v最小，故为甲离子；对打在P2点的离子，有qvB1＞qE，v最大，故为丁离子；打在P3点的离子与打在P4点的离子相比，r3＜r4，由r＝，又v乙＝v丙，故打在P3点的离子小，即为乙离子。B正确。 4．(2023·青岛高二检测)如图所示是速度选择器的原理图，已知电场强度为E、磁感应强度为B并相互垂直分布，某一带电粒子(重力不计)沿图中虚线水平通过。则该带电粒子(　 ) A．一定带正电荷 B．速度大小为 C．可能沿QP方向运动 D．若沿PQ方向运动的速度大于，将一定向下极板偏转 解析：选B　粒子从左射入时，不论带正电荷还是负电荷，静电力大小为qE，洛伦兹力大小为F＝qvB＝qE，两个力平衡，可得速度v＝，粒子做匀速直线运动，A错误，B正确；此粒子从右端沿虚线方向进入时，静电力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，C错误；若速度v＞，则粒子受到的洛伦兹力大于静电力，使粒子偏转，只有当粒子带负电荷时粒子向下偏转，D错误。 5.(多选)如图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(12H)和氦核(24He)，下列说法正确的是(　 ) A．它们的最大速度相同 B．两次所接高频电源的频率不同 C．若加速电压不变，则它们的加速次数相等 D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 解析：选AC　根据qvB＝m，得v＝，两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，A正确；带电粒子在磁场中运动的周期T＝＝，两粒子的比荷相等，所以周期和频率相等，B错误；最大动能Ek＝mv2＝，则加速次数n＝＝，两粒子的比荷相等，加速电压不变，则加速次数相同，C正确；根据Ek＝mv2＝知，仅增大高频电源的频率不能增大粒子动能，D错误。 6．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q(q＞0)的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转60°。不计重力，则为(　 ) A. B. C. D. 解析：选B　根据题意找出粒子做圆周运动的圆心，如图所示。设圆形磁场区域的半径为R，由几何关系可知，带电粒子以v1射入磁场时，在磁场中运动的轨迹半径r1＝R，带电粒子以v2射入磁场时，在磁场中运动的轨迹半径r2＝＝R，根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝，可得v＝，所以＝＝，B正确。 7.如图所示，平行金属板M、N之间的距离为d，其中匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，有带