1.4洛伦兹力与现代技术基础巩固（word 含答案）

1.4洛伦兹力与现代技术基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
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D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)
A．离子回旋周期逐渐增大
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量
D．离子从电场中获得能量
2．有一质量为m、电荷量为-q的小球停在绝缘水平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示。为了使小球飘离水平面，下面可行的办法有（　　）
A．使小球向左水平运动，速度大小为 B．使小球向右水平运动，速度大小为
C．使磁场以向左水平运动 D．使磁场以竖直向上运动
3．如图所示，竖直平面内的平面直角坐标系的y轴竖直向上、x轴水平向右，电场方向斜向右上，磁场方向水平向里，带正电小球在磁场中做直线运动，则（　　）
A．小球可能沿x轴正方向运动 B．小球可能沿x轴负方向运动
C．小球可能沿y轴正方向运动 D．小球可能沿y轴负方向运动
4．图是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处．图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则 （ ）
A．若a与b有相同的质量，打在感光板上时，b的速度比a大
B．若a与b有相同的质量，则a的电量比b的电量小
C．若a与b有相同的电量，则a的质量比b的质量大
D．若a与b有相同的电量，则a的质量比b的质量小
5．如图所示，在第二象限中有水平向右的匀强电场，电场强度为E，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。有一重力不计的带电粒子以垂直于x轴的速度v0＝10m/s从x轴上的P点进入匀强电场，恰好与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限。已知OP之间的距离为d＝0.5m，则关于带电粒子的下列说法不正确的是（　　）
A．带正电荷
B．在电场中运动的时间为0.1s
C．在磁场中做圆周运动的半径为m
D．在磁场中运动的时间为s
6．如图所示，两金属板间有水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，一带正电、质量为m的小球垂直于电场和磁场方向从O点以速度飞入此区域，恰好能沿直线从P点飞出此区域，如果只将电场方向改为竖直向上，则小球做匀速圆周运动，加速度大小为，经时间，从板间的右端a点飞出，a与P间的距离为：如果同时撤去电场和磁场，小球加速度大小为，经时间从板间的右端b点以速度v飞出，b与P间的距离为，A．b两点在图中未标出，则一定有（ ）
A． B． C． D．
7．我国探月工程的重要项目之一是探测月球含量。如图所示，（2个质子和1个中子组成）和（2个质子和2个中子组成）组成的粒子束经电场加速后，进入速度选择器，再经过狭缝P进入平板S下方的匀强磁场，沿半圆弧轨迹抵达照相底片，并留下痕迹M、N。下列说法正确的是（　　）
A．速度选择器内部的磁场垂直纸面向外
B．平板S下方的磁场垂直纸面向里
C．经过狭缝P时，两种粒子的速度不同
D．痕迹M是抵达照相底片上时留下的
8．汤姆生用来测定电子比荷的实验装置如图所示．从真空管中K极发射的一束电子初速度近似为零经KA间的电场加速后，穿过中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块平行极板P和P间的区域最后打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点．已知KA间加速电压大小为U，电子电荷量大小为e、质量为m．下列说法正确的是　　
A．电子到达A点时的速度大小为
B．若在PP间加向下的匀强电场，则亮点将出现在点下方
C．若在间加向下的匀强电场，则电子通过间的时间比不加电场时长
D．若在间同时加向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，则亮点仍可能出现在点
9．如图所示，在相互正交的水平匀强磁场的混合场区域内，有一质量为m、电荷量为q的微粒以垂直于磁场方向且与水平方向成θ角的速度v从O点进入混合场区，该微粒在电场力、磁场力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A点．下列说法中正确的是(　 　)
A．该微粒一定带负电荷
B．该电场的场强大小为Bvcos θ
C．微粒从O到A的运动可能是匀变速运动
D．该磁场的磁感应强度大小为
10．如图所示，场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里，磁感应强度B2的方向垂直纸面向外，在S处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁垂直于场强E和磁感应强度B1的方向射入，若四个离子质量m甲=m乙＜m丙=m丁，v甲＜v乙=v丙＜v丁，则运动到P1，P2，P3，P4四个位置的正离子分别为（不计离子所受重力）
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丁、乙、丙
C．丙、乙、丁、甲
D．丁、甲、乙、丙
11．利用霍尔效应制作霍尔元件，广泛应用与测量和自动控制等领域，如图是活儿元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，CD两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是
A．电势差仅与材料有关
B．仅增大磁感应强度时，C D两面的电势差变大
C．若霍尔元件中定向移动的是自由电子，则侧面C电势比侧面D电势高
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平方向
12．如图所示，等腰直角三角形abc区域中有垂直纸面向里的匀强磁场B，速度为v0的带电粒子，从a点沿ab方向射入磁场后恰能从c点射出，现将匀强磁场B换成垂直ac边向上的匀强电场E，其他条件不变，结果粒子仍能从c点射出，粒子的重力不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．粒子带正电
B．
C．粒子从磁场中离开时的速度方向与从电场中离开时的速度方向不同
D．粒子从磁场中离开时的速度大小与从电场中离开时的速度大小不同
13．霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
14．如图，竖直面内建一直角坐标系xOy。在第一象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出）和平行于y轴，竖直向上的匀强电场，在第二象限内存在水平向右的匀强电场，两个象限中的电场强度大小均为E。有一带电微粒（质量为m，电荷量为q），以速率垂直于x轴从轴上S点射入第二象限，在y轴上的M点（未画出），以速率垂直于y轴射入第一象限，然后在x轴上的N点（未画出）与x轴正方向成60°角射出。已知重力加速度为g，则（　　）
A．OM与ON比值为1：1
B．带电微粒在第二象限和第一象限中运动的时间之比为
C．磁感应强度的大小为
D．电场强度的大小为
15．磁流体发电是一项新兴技术．如图表示了它的原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性)喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体速度均为v，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间，其电阻率为ρ，当发电机稳定发电时，A、B就是一个直流电源的两个电极．下列说法正确的是 （ ）
A．图中A板是电源的正极
B．A、B间的电压即为该发电机的电动势
C．正对面积S越大，该发电机电动势越大
D．电阻R越大，该发电机输出效率越高
二、填空题（共4题）
16．如图所示，两平行板间有场强为E的匀强电场，方向竖直向下，一带电荷量为q的负粒子（不计重力），垂直于电场方向以速度v飞入两板间。为了使粒子沿直线飞出，应在垂直于纸面内加一方向为________的匀强磁场，其磁感应强度B=_______。
17．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，在科学研究中具有重要应用．如图所示是质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为d，两端电压为U，板间匀强磁场磁感应强度为B1 ， 一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入，沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2 ， 结果分别打在a、b两点，测得两点间的距离为△R，由此可知，打在两点的粒子质量差为△m=________．（粒子重力不计）
18．如下图所示，是一种质谱仪的示意图，从离子源S产生的正离子，经过S1和S2之间的加速电场，进入速度选择器，P1和P2间的电场强度为E，磁感应强度为B1，离子由S3射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场区域，由于各种离子轨迹半径R不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线。
(1)若已知S1S2间加速电压为U，并且磁感应强度B2半径R也是已知的，则离子的比荷__________。
(2)若已知速度选择器中的电场强度E和磁感应强度B1，R和B2也知道，则离子的比荷为________。
(3)要使氢的同位素氘和氚经加速电场和速度选择器以相同的速度进入磁感应强度为B2的匀强磁场。（设进入加速电场时速度为零）
A．若保持速度选择器的E和B1不变，则加速电场S1S2间的电压比应为______。
B．它们谱线位置到狭缝S3间距离之比为____________。
19．如图甲所示，排污管道的污水中常含有大量正、负离子，某兴趣小组的同学为探究该管道的污水排放量，利用废旧材料与0刻度线在表盘中央的电压表自制了一简易电磁流量计进行测量，原理如图乙所示。该组同学将横截面为圆形的塑料弯管插入排污管道后密封，污水充满竖直管道后经水平管口排出，图乙中A、B分别为两竖直紧贴塑料管内壁的金属探针，两针间距离恰等于塑料管道内直径D，将两探针用导线自管壁引出后，分别与电压表（图中未画出）两接线柱相连，对竖直管道施加垂直两探针所在平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。已知该管道单位时间内排出污水的体积Q不变，探针与污水接触良好，两引线处无渗漏，电压表可视为理想电表，导线及污水电阻不计，则：
（1）若发现电压表的指针偏向0刻度线的左侧，说明探针_______（选填“A”或“B”）与电压表正接线柱相连，要使电压表指针正常显示时偏向0刻度线右侧，可采取的一条措施是___________；
（2）经调整，电压表指针正常偏转，则电压表稳定后的示数U与该管道单位时间内排出污水的体积Q的关系式为_________；（用题中所给物理量符号表示）
（3）若发现测量时电压表的指针偏转角度太小．要使指针偏转角度适当大些，可采取的一条措施是___________。
三、综合题（共4题）
20．如题图所示，真空室内足够长的水平边界O1O2上方、竖直虚线P2左侧区域存在范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，O1O2上方、竖直虚线P1左侧区域还存在竖直向下的匀强电场，矩形区域磁场宽度为d=0.08m。一群质量、 电荷量的带负电粒子，从P1左侧以相同速度，水平向右飞入距离O1O2边界高度为0.02m~0.10m的水平区域S1S2内。已知粒子在P1左侧空间恰好能沿直线运动，磁场的磁感应强度大小0.4T，不计粒子间的相互作用以及粒子所受重力影响。求∶
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）从S2处水平飞入的粒子经过P1P2区域时偏转的角度θ的正弦值；
（3）粒子过边界O1O2的范围长度。
21．如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g，求
（1）电场强度E的大小和方向；
（2）小球从A点抛出时初速度v0的大小；
（3）A点到x轴的高度h。
22．如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，已知，，不计粒子重力。求：
（1）电场强度大小E；
（2）带电粒子从N点进入磁场时的速度大小和方向；
（3）磁感应强度大小B。
23．如图所示，在平面直角坐标系内，第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿轴正方向的匀强电场，第Ⅰ、Ⅳ象限内存在磁场感应强度的大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为、电荷量为的带正电粒子从第象限中的点以速度沿轴正方向射入，恰好从坐标原点进入磁场，经过轴上的点（未画出），不计粒子重力，求：
（1）点与点之间的距离
（2）粒子从点出发到经过点的时间
参考答案
1．D
2．A
3．C
4．D
5．C
6．C
7．D
8．D
9．A
10．B
11．B
12．B
13．D
14．C
15．D
16．垂直纸面向里
17．
18．
19．B 将探针A、B分别与电压表正、负接线柱相连，也可以将匀强磁场的方向改为垂直于A、B所在平面向外 适当增大匀强磁场的磁感应强度大小，也可换用直径小一些的塑料管，还可换用量程小一些的电压表
20．（1）；（2）；（3）0.065m
21．（1），电场强度方向竖直向上；（2）；（3）
22．（1）；（2），夹角=60°；（3）
23．（1）；（2）