2024-2025学年高二物理选择性必修第二册（粤教版）第1章 磁场 分层作业4 洛伦兹力与现代技术.docx

分层作业4洛伦兹力与现代技术

A组必备知识基础练

1.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.某款质谱仪的原理示意图如图所示,现利用该质谱仪对氢元素进行测量.让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场.离子加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中.氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”,则下列判断正确的是()

A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

B.进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

C.在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚

D.a、b、c三条“质谱线”分别是氕、氘、氚产生的

2.(2024广东茂名开学考试)美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,为人类在获得高能粒子方面前进了一大步.一种改进后的回旋加速器示意图如图所示,其中盒缝间的加速电场的电场强度大小恒定,且被限制在MN板间,带正电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,经多次加速后从D形盒右侧离开.下列说法错误的是()

A.带电粒子每运动一周被加速一次

B.不做任何改变,该回旋加速器可以加速其他比荷不同的带正电粒子

C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关

D.仅增大加速电场的电压,加速粒子的最大速度不变

3.(多选)一带负电的粒子(不计重力)能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中沿水平直线匀速穿过.设产生匀强电场的两极板间电压为U,距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,粒子所带的电荷量为q,进入速度为v,下列说法正确的是()

A.若同时增大U和B,其他条件不变,则粒子一定能够沿直线穿过

B.若同时减小d和增大v,其他条件不变,则粒子可能沿直线穿过

C.若粒子向下偏,能够飞出极板间,则粒子动能一定减小

D.若粒子向下偏,能够飞出极板间,则粒子的动能有可能不变

4.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、b和磁极N、S构成,磁极间的磁场是匀强磁场.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正、负离子随血流一起在磁场中运动,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作是匀强电场,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,两触点的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160μV,磁感应强度的大小为0.040T,则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()

A.1.3m/s,a正极、b负极

B.2.7m/s,a正极、b负极

C.1.3m/s,a负极、b正极

D.2.7m/s,a负极、b正极

5.(多选)利用如图所示的装置可以测量金属导体中单位体积内的自由电子数n,现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向电流I时,在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是()

A.上表面电势高

B.下表面电势高

C.该导体单位体积内的自由电子数为1

D.该导体单位体积内的自由电子数为BI

6.(2024广东揭阳高二阶段练习)世界上第一台回旋加速器如图甲所示,其原理如图乙所示,加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,现对氚核(13H)加速,所需的高频电源的频率为f,已知元电荷为e,下列说法正确的是(

A.被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大

B.高频电源的电压越大,氚核最终射出回旋加速器的速度越大

C.氚核的质量为eB

D.该回旋加速器接频率为f的高频电源时,也可以对氦核(24

7.电磁流量计的示意图如图所示.圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场.当管中的导电液体流过磁场区域时,测出管壁上MN两点的电动势E,就可以知道管中液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积).已知管的直径为d,磁感应强度为B,则关于Q的表达式正确的是()

A.Q=πdEB B.

C.Q=πdE2B D.

8.如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子的重力.

(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T.

(2)为使该粒子做匀速直线运动,还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场,求电场强度E的大小.

B组关键能力提升练

9.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场,质谱仪的原理图如图所示.设想有一个静止的质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上