(练习)课时分层作业3 洛伦兹力与现代技术-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

课时分层作业(三)　洛伦兹力与现代技术 题组一　带电粒子在磁场中的运动 1．(多选)(2022·辽宁卷)粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是(　　) A．粒子1可能为中子 B．粒子2可能为电子 C．若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点 D．若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点 2．如图所示，在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v。忽略电子重力及两电子间相互作用力，则(　　) A．a先回到出发点　　　 B．b先回到出发点 C．a、b同时回到出发点　 D．不能确定 3．如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速度不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直，穿过b点的粒子，其速度方向与MN成60°角，忽略粒子重力及粒子间相互作用力，设两粒子从S到a、b所需的时间分别为t1、t2，则t1∶t2为(　　) A．1∶3　　　　　　 B．4∶3 C．1∶1　 D．3∶2 4．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是(　　) A．仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大 B．仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大 C．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大 D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 5．(2021·全国乙卷)如图所示，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°。不计粒子重力，则为(　　) A．　　　 C． 6．如图所示，一个质量为m，电量为－q，不计重力的带电粒子从x轴上的P(a，0)点以速度v，沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，求： (1)匀强磁场的磁感应强度B； (2)穿过第一象限的时间。 题组二　回旋加速器 7．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法错误的是(　　) A．带电粒子由加速器的中心附近进入加速器 B．带电粒子由加速器的边缘进入加速器 C．电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转 D．带电粒子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关 题组三　质谱仪 8．(2022·湖北黄冈中学高二期中)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的粒子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子H)在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若换作α粒子He)在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的倍数是(　　) A． B． C．2　 D． 9．(多选)如图所示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的场强分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场，不计粒子重力。下列表述正确的是(　　) A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 10．(多选)如图所示，两个匀强磁场的方向相同，磁感应强度分别为B1、B2，虚线MN为理想边界。现有一个质量为m、电量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中，其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线不计电子重力，下列说法正确的是(　　) A．电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→P B．电子运动一周回到P点所用的时间T＝ C．B1＝4B2 D．B1＝2B2 11．(2022·四川华阳高二期中)如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向下极板偏转；设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B；不计粒子重力，欲使电子沿直线从电场和