课时作业(5)第一章 第四节 洛伦兹力与现代技术（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(5)　洛伦兹力与现代技术 [对应学生用书P124] 1．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 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 B　[粒子从左射入时，不论带正电还是负电，电场力大小为qE，洛伦兹力大小为F＝qvB＝qE，两个力平衡，速度v＝，粒子做匀速直线运动，故A错误，B正确；此粒子从右端沿虚线方向进入时，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，故C错误；若速度v>，则粒子受到的洛伦兹力大于电场力，使粒子偏转，只有当粒子带负电时粒子向下偏转，故D错误．故选B.] 2．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机．如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．下列说法不正确的是(　　) A．B板带正电 B．A板带正电 C．其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D．其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 B　[由左手定则，带正电的离子向下偏转打到B板，使B板带正电，带负电的离子向上偏转打到A板，使A板带负电，故A正确，B错误；设A、B两板之间的距离为d，达到稳定时飞入的带电离子二力平衡qvB＝，所以UAB＝Bdv，故C、D正确．本题选不正确的，故选B. ] 3．(多选)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是(　　) A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关 BD　[由左手定则知正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，前表面的电势一定低于后表面的电势，与离子的多少无关，故B正确，A错误；最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡：qvB＝q，解得U＝Bbv，此时电压表的示数与离子浓度无关，故C错误；由流量Q＝vbc，U＝Bbv，解得U＝，则Q与U成正比，与a、b无关，故D正确．故选B、D.] 4．(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(H)和氦核(He)，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 AC　[根据qvB＝m，得v＝，两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，故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，故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，选项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，故D错误；故选A、C.] 5．(多选)利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n.现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是(　　) A．上表面电势高 B．下表面电势高 C．该导体单位体积内的自由电子数为 D．该导体单位体积内的自由电子数为 BD　[画出侧视图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，B正确，A错误；根据e＝evB，I＝neSv＝nebdv，得n＝，故D正确，C错误． ] 6．质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动．求： (1)粒子的速度v为多少？ (2)速度选择器的电压U2为多少？ (3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？ 解析　(1)在a中，粒子被加速电场U1加速，由动能定理有eU1＝mv2， 可得：v＝ (2)在b中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，即 ＝evB1，故U2＝B1d (3)在c中，粒子受洛伦兹力作用而做圆周运动，半径 R＝. 代入v值