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1、学业分层测评(十) 洛伦兹力的应用学业分层测评(十) 洛伦兹力的应用 (建议用时：45 分钟) 学业达标 1.如图 3310 所示是阴极射线管的示意图， 接通电源后， 会有电子从阴极K射向阳极A， 并在荧光屏上形成一条亮线要使荧光屏上的亮线向下偏转，下列措施中可行的是( ) 图 3310 A加一方向平行纸面向上的磁场 B加一方向平行纸面向下的磁场 C加一方向垂直纸面向里的磁场 D加一方向垂直纸面向外的磁场 【解析】 要使荧光屏上的亮线向下偏转， 就是使电子向下偏转， 由左手定则由于电子 带负电，所以四指应指向左，拇指指向下，可得手心朝外，即应加一方向垂直纸面向里的磁 场 【答案】 C 2(多选
2、)带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中，下 面利用了此物理原理的装置有( ) A磁流体发电机 B电子显像管 C回旋加速器 D洗衣机 【解析】 磁流体发电机是利用带电粒子在磁场中受洛伦兹力向A、B两极偏转，从而 保证A、B两极间有足够的正负电荷形成电源两极；电子显像管是利用磁场中电子受洛伦兹 力偏转打到荧光屏上显像 ； 回旋加速器是利用带电粒子在磁场中偏转半周达到回旋再加速的 目的；洗衣机是磁场对电流产生安培力，从而使洗衣机转动，故选 A、B、C. 【答案】 ABC 3如图 3311 所示，平行金属板上板带负电，下板带等量正电，两板间还有垂直纸面 向外的匀强磁场一带电粒
3、子(不计重力)以速度v0垂直于电场线和磁感线射入，恰能沿直 线穿过此区域若使磁场增强，其他条件不变，粒子仍以v0垂直射入，则粒子落到极板 上设落到极板上时速度为v，则( ) 图 3311 Avv0 Bvv0 Cvv0D因为粒子电性未知，所以不能确定 【解析】 磁场增强、洛伦兹力大于电场力，电场力做负功，动能减小，速度减小，故 选 C. 【答案】 C 4.显像管的结构如图 3312 所示，电子枪是由安装在真空玻璃管内的一个阴极、一个 阳极而组成的，阴极接高压电源的负极，阳极接正极从阴极产生的电子，在两极之间的电 场力的作用下从阴极加速飞向阳极， 并从阳极射进由偏转线圈产生的磁场内， 电子束在竖直
4、 方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向( ) 图 3312 A垂直纸面向外 B竖直向上 C垂直纸面向内D竖直向下 【解析】 由图知，电子束受到的洛伦兹力方向向上，电子带负电，应用左手定则时注 意四指的指向应该是电子运动的反方向，所以由左手定则可判定，磁场方向垂直纸面向外 【答案】 A 5.如图 3313 所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电子流方向向上，由 于磁场作用，则( ) 图 3313 A板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势 B板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势 C板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势 D板右侧聚集较多电子，使a点电势高于
5、b点电势 【解析】 由左手定则判断，电子向右侧偏转 【答案】 D 6(多选)在回旋加速器中，下列说法正确的是( ) A电场用来加速带电粒子，磁场使带电粒子偏转 B电场和磁场同时用来加速带电粒子 C在确定的交流电压下，回旋加速器 D 形金属盒的半径越大，同一带电粒子获得的动 能就越大 D同一带电粒子获得的最大动能只与交流电源的电压有关，而与交流电的频率无关 【解析】 回旋加速器中，电场使带电粒子加速，磁场只使带电粒子偏转，故 A 对，B 错；同一粒子获得的最大动能Ekmmv2知取决于回旋半径，与交流电压、频率均无 1 2 q2B2R2 2m 关，故 C 对，D 错 【答案】 AC 7. (多选)
6、目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机， 如图 3314 表示它的 原理：将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，于是 金属板上就会聚集电荷，产生电压以下说法正确的是( ) 【导学号：18152073】 图 3314 AB板带正电 BA板带正电 C其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 【解析】 根据左手定则， 正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下， A 正确， B 错误 最后， 离子受力平衡有qBvq，可得UABBvd，C、D 正确 UAB d 【答案】 ACD 8 如图 3315 所示， 一带负电的粒子从上
7、向下射入相互垂直的匀强电场和匀强磁场并 存的区域，磁感应强度为B，若使该粒子做匀速运动，电场强度方向应(不计重力)( ) 图 3315 A与磁场方向平行且向里 B与磁场方向平行且向外 C与磁场方向垂直且向左 D与磁场方向垂直且向右 【解析】 由左手定则可知， 此粒子所受洛伦兹力方向水平向左， 要使粒子做匀速运动， 粒子所受电场力应向右，由于粒子带负电，故电场强度方向与磁场方向垂直且向左 【答案】 C 能力提升 9.医生做某些特殊手术时， 利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度 电磁血流计由 一对电极a和b以及一对磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b 均与血管壁接触，
8、两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图 3316 所 示由于血液中的正、负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势 差在达到平衡时，血管内部的电场可看做匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力 的合力为零在某次监测中，两触点间的距离为 3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的 电势差为 160 V，磁感应强度的大小为 0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负 为( ) 图 3316 A1.3 m/s，a正、b负B2.7 m/s，a正、b负 C1.3 m/s，a负、b正D2.7 m/s，a负、b正 【解析】 依据左手定则， 正离子在磁场中受到洛伦兹力作用
9、向上偏， 负离子在磁场中 受到洛伦兹力作用向下偏，因此电极a、b的正负为a正、b负；当稳定时，血液中的离子 所受的电场力和磁场力的合力为零，则qEqvB，可得v 1.3 m/s，A 对 E B U Bd 【答案】 A 10 (多选)如图 3317 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 3317 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
10、缝P的带电粒子的速率等于B E D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】 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 ，C 错误带电 E B 粒子进入磁场做匀速圆周运动时有R，可见当v相同时，R ，所以可以用来区分同位 mv qB m q 素，且R越大，比荷就越小，A 正确，D 错误 【答案】 AB 11如图 3318 所示，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直于纸面 向里，三个油滴a、
11、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀 速运动，则三个油滴中_最重，_最轻 图 3318 【解析】 由a静止知， 三个球带的是负电， 再由左手定则和物体的平衡条件对a球有Ga qE，对b球有GbqvbBqE，对c球有GcqEqvcB，比较以上三式知最重的是c球，最 轻的是b球 【答案】 c b 12回旋加速器 D 形盒中央为质子流，D 形盒间的加速电压为U2104V.静止质子经 电场加速后，进入 D 形盒，其最大轨道半径R1 m若磁场的磁感应强度B1.5 T，问 ： 质 子最初进入 D 形盒的动能多大？质子经回旋加速器得到的最大动能多大？(已知质子的质量 m1.671027kg，电荷量q1.6 1019C) 【导学号：18152074】 【解析】 质子从静止加速进入 D 形盒时的动能 EkqU1.610192104J3.21015J， 当半径达最大时，动能最大 由qvBm得最大速度vm，最大动能 v2 R qBRm m Ekmmv 1 2 2 m B2q2R2 m 2m J1.721011J. 1.52 1.6 10192 12 2 1.67 1027 【答案】 3.21015J 1.721011J