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1、精品教案可编辑5 洛伦兹力的应用(建议用时：45 分钟)学业达标 1(多选)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果粒子又垂直进入另一个磁感应强度是原来2 倍的匀强磁场中，则()A粒子的速率加倍，周期减半B粒子的速率不变，轨道半径减半C粒子的速率减半，轨道半径为原来的四分之一D粒子的速率不变，周期减半【解析】由于洛伦兹力不做功，故粒子速率不变，再由rmvqB和T2mqB，可知r减半，T减半【答案】BD2如图 3-5-12所示，带负电的粒子以速度v从粒子源P处射出，若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面向里)，则带电粒子的可能轨迹是()图 3-5-12AaBbCcDd【解析】粒子带负电、磁
2、场方向垂直于纸面向里，根据左手定则，粒子应沿顺时针旋转，故 D 正确【答案】D3如图 3-5-13所示，一电子束垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向A极板，为了精品教案可编辑使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是()【导学号：33410136】图 3-5-13A将变阻器滑动头P向右滑动B将变阻器滑动头P向左滑动C将极板间距离适当减小D将极板间距离适当增大【解析】电子入射极板后，偏向A板，说明EqBvq，由EUd可知，减小场强E的方法有增大板间距离，和减小板间电压，故C 错误，D 正确；而移动滑动头P并不能改变板间电压，故A、B 均错误【答案】D4回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图3-
3、5-14所示，它的核心部分是两个D 形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的狭缝中形成的电场使带电粒子每次通过狭缝都得到加速两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的狭缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出如果用同一回旋加速器分别加速氚核(31H)和 粒子(42He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有()图 3-5-14A加速氚核的电源的周期较大，故获得最大动能较大B加速氚核的电源的周期较大，故获得最大动能较小精品教案可编辑C加速氚核的电源的周期较小，故获得最大动能较大D加速氚核的电源的周期较小
4、，故获得最大动能较小【解析】交流电源的周期等于粒子在D 形盒中做匀速圆周运动的周期T2mqB，因为氚核比荷小，所以加速氚核的交流电源的周期较大粒子在回旋加速器中获得的最大动能Ekmq2B2R22m，而氚核q2m小，所以氚核获得的最大动能较小故B 正确，A、C、D 错误【答案】B5(多选)如图 3-5-15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和匀强电场的强度分别为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的匀强磁场则下列表述正确的是()图 3-5-15A质谱仪是分析同位素的重要工
5、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EBD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【解析】本题考查速度选择器及质谱仪的有关知识由加速电场可知粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场水平向右，洛伦兹力水平向左，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，B 正确；粒子经过速度选择器时满足qEqvB，可知能通过狭缝P的带电粒子的速率等于EB，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动时有RmvqB，可见当v精品教案可编辑相同时，Rmq，所以可以用来区分同位素，且R越大，比荷就越小，D 错误【答案】ABC6.如图 3-5-16所示，在边长为2a的正三角形区域内
6、存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60，若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场的大小B需满足()图 3-5-16AB3mv3aqBB3mv3aqCB3mvaqDB3mvaq【解析】粒子刚好达到C点时，其运动轨迹与AC相切，则粒子运动的半径为r0acot 30.由rmvqB得，粒子要能从AC边射出，粒子运动的半径rr0，解得B3mv3qa，选项 B 正确【答案】B7(2016新泰高二检测)一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又
7、进入匀强磁场区域设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示在图所示的几种情况中，可能出现的是()【解析】A、C 选项中粒子在电场中向下偏转，所以粒子带正电，再进入磁场后，A精品教案可编辑图中粒子应逆时针转，正确；C 图中粒子应顺时针转，错误同理可以判断B 错，D 对【答案】AD8如图 3-5-17所示，质量为m、电荷量为e的电子，由a点以速率v竖直向上射入匀强磁场，经过一段时间后由b点以不变的速率v反方向飞出，已知ab长为L.试求：图 3-5-17(1)电子在匀强磁场中飞行时的加速度，并说明电子在磁场中做什么运动；(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向【解
8、析】(1)电子的加速度大小av2r2v2L，方向不断变化，电子从ab做匀速圆周运动(2)evBmv2r，解得B2mveL，由左手定则知B的方向垂直纸面向里【答案】(1)2v2L，匀速圆周运动(2)2mveL，垂直纸面向里能力提升 9MN板两侧都是磁感强度为B的匀强磁场，方向如图3-5-18所示，带电粒子从a位置以垂直磁场方向的速度开始运动，依次通过小孔b、c、d，已知abbccd，粒子从a运动到d的时间为t，则粒子的比荷为()【导学号：33410137】图 3-5-18A.3tBB.43tB精品教案可编辑C.tBD.tB2【解析】粒子从a运动到d依次经过小孔b、c、d，经历的时间t为 3 个T
9、2，由t 3T2和T2mBq可得：qm3tB，故 A 正确【答案】A10(多选)环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图3-5-19所示正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.(两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞)为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确是()图 3-5-19A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷qm越大，磁感应强度B越大B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷qm越大，磁感应强度B越小C对于给定的带电粒子，
10、加速电压U越大，粒子运动的周期越小D对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变【解析】在加速器中qU12mv2，在环状空腔内做匀速圆周运动的半径rmvqB，即r1B2mUq，所以在半径不变的条件下qm越大，B越小，选项B 正确；粒子在空腔内的周期T2rv，故加速电压越大，粒子的速率v越大，其周期越小，选项C 正确精品教案可编辑【答案】BC11 质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图 3-5-20所示 已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计
11、求：匀强磁场的磁感应强度B.【导学号：33410138】图 3-5-20【解析】作粒子经电场和磁场中的轨迹图，如图所示设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，由动能定理得：qU12mv2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：qvBmv2r由几何关系得：r2(rL)2d2联立求解式得：磁感应强度B2LL2d22mUq.【答案】2LL2d22mUq精品教案可编辑12 如图 3-5-21，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为R2.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60，则粒子的速率为多大？(不计粒子的重力)图 3-5-21【解析】带电粒子运动轨迹如图所示，由题意进出磁场速度的偏向角为60，带电粒子运动圆弧所对圆心角 60，由题意 cos OCD12，OCD 60，又OCD2COO1，故COO1 30，所以粒子做匀速圆周运动的半径rR，由qvBmv2r得vqBrmqBRm，粒子速率为qBRm.【答案】qBRm