（作业本）第3节 洛伦兹力的应用（PPT课件）-【顶尖课课练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版 2019）

1 作业本 第1章 安培力与洛伦兹力 第3节 洛伦兹力的应用 《顶尖课课练·物理（选择性必修 第二册）（鲁科版）》配套课件 2 （限时30分钟） 1.1930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、 构成，其间留有空隙，下列说法正 确的是( ) C A. 离子由回旋加速器的边缘进入加速器 B. 离子在磁场中加速 C. 离子由回旋加速器的中心附近进入加速器 D. 离子在电场中偏转 解析 离子由回旋加速器的中心附近进入加速器，在电场中加速，磁场 中偏转，选项C正确，A、B、D错误。 3 2.（多选）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变电流两极相连接的两个D形金属 盒，在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场， 使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于 垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的 磁感应强度为，D形金属盒的半径为，狭缝间的距离为 ，匀强电场 间的加速电压为，要增大带电粒子（电荷量为、质量为 ，不计重 力）射出时的动能，则下列方法中可行的是( ) 4 增大匀强电场间的加速电压 B. 减小狭缝间的距离 C. 增大磁场的磁感应强度 D. 增大D形金属盒的半径 √ √ 5 解析 由，解得 。则粒子射出时的动 能 ,知动能与加速电压无关，与狭缝间 的距离无关， 与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强 度和D形盒的半径，可以增加粒子的最大动能，故C、D 正确，A、B错误。 3.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子， 其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入 口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转 后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从 静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场 D A. 11 B. 12 C. 121 D. 144 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12倍。此 离子和质子的质量比约为 ( ) 7 解析 带电粒子在加速电场中运动时，有 ，在磁场中偏转时，其半径 ，由 以上两式整理得 。由于质子与一价正离 子的电荷量相同， ，当半径相等时， 解得 ，选项D正确。 8 4.如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置示意 图。速度选择器（也称滤速器）中场强 的方向竖 直向下，磁感应强度 的方向垂直于纸面向里， 分离器中磁感应强度 的方向垂直于纸面向外。 在处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于 和 射入速度选择器中，若 B A. 甲、乙、丙、丁 B. 甲、丁、乙、丙 C. 丙、丁、乙、甲 D. 甲、乙、丁、丙 ， ，在不计重力的情况下， 则打在、、、 四点的离子分别是( ) 9 解析 对打在点的离子，， 最小， 故为甲离子；对打在点的离子，， 最大，故为丁离子；对打在点的离子与打在 点的离子相比，，由，又 ， 故打在点的离子 小，即为乙离子。故选项B正 确。 10 5.质谱仪原理如图所示， 为粒子加速器，电压 为； 为速度选择器，磁场与电场正交，磁感 应强度为，板间距离为； 为偏转分离器， 磁感应强度为。现有一质量为、电荷量为 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半径为 的匀速圆周运动，问： 11 （1）粒子的速度 为多少？ 答案 解析 在中，被加速电场 加速，由动能定理 有，得 。 12 （2）速度选择器的电压 为多少？ 答案 解析 在中， 受的电场力和洛伦兹力大小相等， 即，代入值得 。 13 （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 为多大？ 答案 解析 在中， 受洛伦兹力作用而做匀速圆周运 动，由牛顿第二定律 ,做匀速圆周运 动的半径，代入值得 。 14 6.如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速 电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电 分析器通道中心线的半径为 ，通道内均匀 辐射电场在中心线处的电场强度大小为 ， 磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁 最终打到胶片上的 点。不计粒子重力。求： 感应强度大小为、方向垂直于纸面向外。一质量为、电荷量为 的 粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由 点垂 直边界进入磁分析器， 15 （1）加速电场的电压； 答案 解析 由题意知粒子在辐射电场中做圆周运 动，由电场力提供向心力，则 。 在加速电场有 。 解得 。 16 （2）、两点间的距离 。 答案 解析 在磁分析器中，粒子所受洛伦兹力提供向心力， 则由 。 解得 。 、两点间的距离 。 17 $$