(练习)课时分层作业4 洛伦兹力的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)

课时分层作业(四)　洛伦兹力的应用 题组一　质谱仪 1．如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点，出现一个光斑。在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r的圆弧运动，打在荧光屏上的P点，然后在磁场区域再加一竖直向下，电场强度大小为E的匀强电场，光斑从P点又回到O点，关于该粒子(不计重力)，下列说法正确的是(　　) A．粒子带负电 B．初速度为 C．比荷为 D．比荷为 2．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。离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断(　　) A．若离子束是同位素，则x越小，离子质量越大 B．若离子束是同位素，则x越小，离子质量越小 C．只要x相同，则离子质量一定相同 D．x越大，则离子的比荷一定越大 3．(多选)如图所示，质谱仪由两部分区域组成，左侧M、N是一对水平放置的平行金属板，分别接到直流电源两极上，板间在较大范围内存在着电场强度为E的匀强电场和磁感应强度大小为B1的匀强磁场，右侧是磁感应强度大小为B2的另一匀强磁场。一束带电粒子(不计重力)由左端射入质谱仪后沿水平直线运动，从S0点垂直进入右侧磁场后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，两束粒子最后分别打在乳胶片的P1、P2两个位置，S0、P1、P2三点在同一条竖直线上，且S0P1＝S0P2。则下列说法正确的是(　　) A．两束粒子的速度都是 B．甲束粒子的比荷小于乙束粒子的比荷 C．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4∶3 D．若甲、乙两束粒子的质量相等，则甲、乙两束粒子的电荷量比为4∶3 4．(多选)如图所示，电容器两极板相距d，两板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，一束电荷量相同的带正电的粒子从图示方向射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，结果分别打在a、b两点，两点间距为ΔR。粒子所带电荷量为q，且不计粒子所受重力。则粒子进入B2磁场时的速度和打在a、b两点的粒子的质量之差Δm分别是(　　) A．v＝ B．v＝ C．Δm＝ D．Δm＝ 题组二　回旋加速器 5．(多选)如图是回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电压，A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速。两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，粒子在半圆盒中做匀速圆周运动。不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，则下列说法正确的是(　　) A．粒子在D形盒中的运动周期与两盒间交变电压的周期相同 B．回旋加速器是靠电场加速的，因此其最大能量与电压有关 C．回旋加速器是靠磁场加速的，因为其最大能量与电压无关 D．粒子在回旋加速器中运动的总时间与电压有关 6．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的有(　　) A．粒子被加速后的最大速度随磁感应强度和D形盒半径的增大而增大 B．粒子被加速后的最大动能随高频电源的加速电压的增大而增大 C．粒子可以在回旋加速器中一直被加速 D．粒子从磁场中获得能量 7．(多选)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于D1圆心处的粒子源A能不断产生α粒子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速。当α粒子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出。忽略α粒子在电场中的运动时间，则下列说法正确的是(　　) A．α粒子第n次被加速前、后的轨道半径比为∶ B．若只增大交变电压U，则α粒子在回旋加速器中运行的时间会变短 C．若不改变交流电压的周期，仍可用此装置加速氘核 D．若是增大交变电压U，则α粒子的最大动能Ek会变大 8．如图所示，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形盒，两盒间构成一狭缝，两D形盒处于垂直于盒面的匀强磁场中。下列有关回旋加速器的描述正确的是(　　) A．粒子由加速器的边缘进入加速器 B．粒子由加速器的中心附近进入加速器 C．粒子在狭缝和D形盒中运动时都能获得加速 D．交流电源的周期必须等于粒子在D形盒中运动周期的2倍 9．回旋加速器原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在交流电源上，位于D1圆心处的离子源A能不断产生正离子，它们在两盒之间被电场加速