沪科版 (2019)选择性必修 第二册1.2 洛伦兹力课后作业题

这是一份沪科版 (2019)选择性必修 第二册1.2 洛伦兹力课后作业题，共13页。


A. 2个B. 10个C. 100D. 1000个
2．如图所示，从同一粒子源O发出的粒子以相同的速度垂直射入某磁场中，结果分成了a． b．c三束，下列说法正确的是（ ）
A. a粒子带正电B. b粒子带正电
C. c粒子带正电D. 以上说法均不正确
3．如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上。两个相同的带正电小球（可视为质点）同时分别从轨道的左端最高点由静止释放，M．N分别为两轨道的最低点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两小球到达轨道最低点时的速度相等
B. 两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力FM>FN
C. 两小球从释放到第一次到达轨道最低点的时间tM>tN
D. 两小球在运动过程中都机械能守恒
4．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要设备，构造原理如图所示。离子源S能产生各种不同的离子束，飘入（初速度可视为零）MN间的加速电场后从小孔O垂直进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，P点到小孔O的距离为x。对于一质量m和电荷量q各不相同的离子，它们的x2—图像应是（ ）
A. B. C. D.
5．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的．两小孔中，为．连线的中点，连线上．两点关于点对称．导线均通有大小相等．方向向上的电流．已知长直导线周围产生的磁场的磁感应强度，式中是常数，是导线中的电流，为对应点到导线的距离．一带正电的小球以初速度从点出发沿连线运动到点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A. 小球先做加速运动后做减速运动
B. 小球一直做变速直线运动
C. 小球对桌面的压力先减小后增大
D. 小球对桌面的压力一直在增大
6．下图是磁流体发电机原理示意图，A．B极板间的磁场方向垂直于纸面向里，等离子束从左向右进入板间，下述正确的是( )
A. A板电势高于B板，负载R中电流向上
B. B板电势高于A板，负载R中电流向上
C. A板电势高于B板，负载R中电流向下
D. B板电势高于A板，负载R中电流向下
7．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m．电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（ ）
A．B．C．D．
8．在匀强磁场B中一带电粒子做匀速圆周运动半周后又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中，B的方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子速率加倍，周期减半
B. 粒子的半径加倍，周期加倍
C. 粒子的半径减半，周期减半
D. 粒子在磁感应强度为2B的匀强磁场中仍沿逆时针方向运动
9．如图所示，在足够长的水平线上方有方向垂直纸面向里的范围足够大的匀强磁场区域，一带负电的粒子 P 从 a 点沿 θ ＝45°方向以初速度 v 垂直磁场方向射入磁场中，经时间 t 从 b 点出磁场。不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子射出磁场时与水平线的夹角（锐角）为 θ
B. 若P的初速度增大为2v，则射出磁场所需时间为2t
C. 若 P 的初速度增大为 2v，粒子射出磁场时与水平线的夹角（锐角）为 2θ
D. 若磁场方向垂直纸面向外，粒子 P 还是从 a 点沿 θ＝45°方向以初速度 v 垂直磁场方向射入磁场中，则射出磁场所需时间为 2t
10．水平长直导线中有恒定电流I通过，导线正下方的电子初速度方向与电流方向相同，如图所示，则电子的运动情况是( )
A. 沿路径Oa运动
B. 沿路径Ob运动
C. 沿路径Oc运动
D. 沿路径Od运动
11．1930年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，工作原理示意图如图所示。关于回旋加速器，下列说法正确是（ ）
A. 粒子从磁场中获得能量
B. 交流电的周期随粒子速度的增大而增大
C. 要使粒子获得的最大动能增大，可以增大D形盒的半径
D. 不改变交流电的频率和磁感应强度B，加速质子的回旋加速器也可以用来加速α粒子
12．如图所示，在圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场。有一束速率各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中（ ）
A. 速度越大的，运动时间越短
B. 运动时间越长的，其轨迹越长
C. 速度越大的，速度的偏转角越大
D. 所有质子在磁场中的运动时间相同
13．四根等长的导线固定在正方体的四条沿x轴方向的棱上，并通以等大的电流，方向如图所示。正方体的中心O处有一粒子源在不断地沿x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向为（ ）
A. 沿y轴负方向B. 沿y轴正方向
C. 沿z轴正方向D. 沿z轴负方向
14．如图所示，在竖直平面内有一个半径为R的圆，O为圆心，AB．CD分别为圆的水平直径和竖直直径，在圆内有与该圆所在竖直面垂直的匀强磁场（图中未画出），PP'是与AB平行的一条弦。在圆的左边放置一能够发射某种带电粒子的发射装置，若该装置从A点沿AB方向射出一个速度为v的带电粒子（不计重力），并恰好从D点沿CD方向离开磁场。如果让该装置从P点沿PP'方向射出一个速度也为v的同种带电粒子，该带电粒子从P点进入磁场区域后，关于该粒子离开磁场的位置，下列说法正确的是（ ）
A．该粒子从D点左侧附近某点离开磁场B．该粒子仍从D点离开磁场
C．该粒子从D点右侧附近某点离开磁场D．该粒子从B点离开磁场
15．如图所示，两个带同种电荷的粒子a．b（不计重力）垂直射入匀强磁场。运动轨迹可能是（ ）
A. B.
C. D.
参考答案与试题解析
1．【答案】B
【解析】
【详解】粒子带负电，在磁场中从A运动到B过程中，洛伦兹力提供向心力，有
可得
设吸收个电子后，运动半径为，同理可得
由几何关系得
代入数据联立解得
故选B。
2．【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】根据左手定则可知，a粒子带正电，b粒子不带电，c粒子带负电。
故选A。
3．【答案】B
【解析】
【详解】ACD．由于小球在磁场中运动，只有重力做功，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球在电场中运动时除重力做功外还受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度较小，在电场中运动的时间也较长，同时小球的机械能减小，选项ACD错误；
B．小球在磁场中运动，在最低点进行受力分析可知
解得
小球在电场中运动，在最低点受力分析可知
解得
因为
可知
故B正确；
故选B。
4．【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】在加速电场中有
进入磁场，根据牛顿第二定律得
解得
故选A。
5．【答案】D
【解析】
【详解】AB.由于桌面光滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，故AB错误．
CD.由安培定则可知，M处的通电导线在MO区域产生的磁场垂直于MO向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由M到O逐渐减弱；N处的通电导线在ON区域产生的磁场垂直于ON向外，由O到N逐渐增强，带正电的小球由a点沿连线MN运动到b点，受到的洛伦兹力为变力，则从M到O洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱而减小，从O到N洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以对桌面的压力一直在增大，故D正确，C错误；
6．【答案】C
【解析】
【详解】根据左手定则，正电荷所受洛伦兹力向上，负电荷所受洛伦兹力向下，所以A板带正电，为电源正极，B板带负电，为电源负极；所以电流方向从上到下，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．【答案】 B
【解析】
根据题意做出粒子的圆心如图所示
设圆形磁场区域的半径为R，根据几何关系有第一次的半径
第二次的半径
根据洛伦兹力提供向心力有
可得
所以
故选B。
8．【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】ABC．粒子在磁场中运动，洛伦兹力不做功，故粒子进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场中速率不变；
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
带电粒子进入2B的磁场中时，洛仑兹力加倍，但速度不变，可得粒子的半径减为原来的一半．周期减半，选项AB错误，C正确；
D．根据左手定则可判断粒子带负电，进入磁感应强度为2B的匀强磁场中将沿顺时针方向运动，选项D错误。
故选C。
9．【答案】A
【解析】
【详解】A．根据粒子做匀速圆周运动的对称性，当负粒子从b点射出时，速度方向与水平线的夹角为θ，故A正确；
BC．若速度增大为2v，虽然负粒子做匀速圆周运动的半径加倍，但速度方向仍与水平线夹角为θ，粒子的偏转角度为不变，粒子射出磁场所需时间仍为t，故BC错误；
D．磁场垂直于纸面向里时，粒子的偏转角为90°，若磁场反向，负粒子逆时针方向做匀速圆周运动，由运动的对称性，当粒子从磁场射出时与边界成45°，此时粒子偏转了
360°-2×45°=270°
粒子在磁场中的运动时间
粒子偏向角变为原来的3倍，则粒子运动时间为原来的3倍，为3t，故D错误。
故选A。
10．【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：根据右手定则可得在导线下方的磁感线强度方向为垂直纸面向外，根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力反向向下，由于越远离导线，磁感应强度越弱，根据半径公式可得粒子运动的半径越来越大，故D正确
考点：考查了右手定则和左手定则，以及带电粒子在磁场中的运动
【名师点睛】该题考查的知识点较多，首先是右手定则，知道通电直导线周围的磁场的分布；其次是左手定则，会熟练的判断带电粒子受到的洛伦兹力的方向，尤其是电子的受力方向的判断；再者是当磁场变化后，会用来判断半径的变化．
11．【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子从加速电场中获得能量，故A错误；
B．粒子每个运动周期内被加速两次，交流电每个周期方向改变两次，所以交流电的周期等于粒子的运动周期T，根据牛顿第二定律有
解得
由上式可知T与粒子速度无关，所以交流电的周期不随粒子速度的增大而增大，故B错误；
C．设回旋加速器D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为vm，根据牛顿第二定律有
解得
粒子的最大动能为
由上式可知要使粒子获得的最大动能增大，可以增大D形盒的半径，故C正确；
D．根据B项分析可知，交流电的频率与磁感应强度B以及粒子的比荷有关，由于质子和α粒子的比荷不同，所以在不改变交流电的频率和磁感应强度B的情况下，无法同时满足加速上述两种粒子，故D错误。
故选C。
12．【答案】A
【解析】
【详解】ACD．设质子的电荷量和质量分别为e和m，速率为v，匀强磁场的磁感应强度为B，根据牛顿第二定律有
①
解得
②
质子运动的周期为
③
设质子速度的偏转角为θ，则质子在磁场中运动的时间为
④
设圆形区域的半径为R，根据几何关系有
⑤
由②④⑤式综合可知，v越大，r越大，θ越小，t越小，故A正确，CD错误；
B．质子运动的轨迹长度为
⑥
根据数学知识可知s随θ的增大而减小，所以运动时间越长的，其轨迹越短，故B错误。
故选A。
13．【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】由安培定则可知，通电直导线．在O点处的磁感应强度均斜向左下方，大小相同，设为B，通电直导线．在O点处的磁感应强度均斜向右下方，大小相同，均为B，由平行四边形定则可知，O点的合磁感应强度竖直向下，故电子受到的洛伦兹力沿y轴正方向。
故选B。
14．【答案】B
【解析】【来源】2021届河南省许昌市济源平顶山高三（下）第一次模拟考试理综物理试题
由题意可知，，从A点射入的带电粒子从D点沿CD方向离开磁场，由几何关系可得，粒子的轨道半径与圆形磁场的半径相等，轨迹图如图所示。所以从P点射入的粒子速度不变，则轨道半径也是R，由磁聚焦定义，平行带电粒子射向圆形匀强磁场，并且轨道半径与圆形磁场半径相同，那么所有粒子将从同一点射出圆形磁场，所以从P点射入的粒子仍从D点离开磁场，轨迹如图所示，则B正确；ACD错误；
故选B。
15．【答案】C
【解析】
【详解】两个带同种电荷的粒子，在磁场中都会受洛伦兹发生偏转且偏转方向相同，故选C。