2.3洛伦兹力和显像管 同步练习 (含答案) (3)

2.3洛伦兹力和显像管 同步练习
一、单选题
1．下列说法中正确的是（）
A．回旋加速器可以将带电粒子的速度加速到无穷大
B．回旋加速器的两个D形盒之间应加上高压直流电源
C．回旋加速器的两个D形盒之间应加上高频交流电源
D．带电粒子在D形盒中的轨迹半径是不变的
2．如图所示，两块平行金属板中间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入两板间，不计重力，射出时它的动能减小了，为了使粒子动能增加，应采取的办法是（）
A．使粒子带电性质相反
B．使粒子带电量增加
C．使电场的场强增大
D．使磁场的磁感应强度增大
3．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图1所示，则下列说法中正确的是（）
A．只增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子射出时的动能
B．只增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子在回旋加速器中的运动时间
C．只增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能
D．用同一回旋加速器可以同时加速质子（）和氚核（）
4．一束带电粒子（可能含有多种电荷量和质量不同的粒子），从容器A下方的小孔S1飘入加速电场，然后让粒子经小孔S2、S3垂直进入匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上的同一点D，如图所示．则关于这束粒子中各种粒子的电荷量、质量关系，下列说法中正确的是（）
A．电荷量与质量的比值一定相同
B．电荷量一定不同
C．质量一定相同
D．电荷量一定相同
5．如图5，在加有匀强磁场的区域中，一垂直于磁场方向射入的带电粒子轨迹如图，由于带电粒子与沿途的气体分子发生碰撞，带电粒子的能量逐渐减小，从图中可以看出：( )
A．带电粒子带正电，是从B点射入的
带电粒子带负电，是从B点射入的
C．带电粒子带负电，是从A点射入的
D．带电粒子带正电，是从A点射入的
6．如图所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电量为q的液滴作半径为R的匀速圆周运动，已知电场强度为E，磁感强度为B，则液滴的质量和环绕速度分别为（）
A．Eq/g，BgR/E B. B2qRE，E/B
C. B，BRq/E D. Eq/g，E/B
7．如图所示，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平指向纸内，三个带等量同种电荷的微粒处在这一正交的电、磁场中，已知a处于静止状态，b沿水平方向匀速向右运动，c沿水平方向匀速向左运动，则三个微粒质量大小关系应为( )
A.ma〈mb〈mc B.mb〈ma〈mc
C.ma=mb=mc D.mc〈mb〈ma
二、双选题
8．如图所示，质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，磁感应强度为B，电场强度为E．已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径R为（）
A． B．C． D．
9.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图1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．离子由加速器的中心附近进入加速器
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
10.图中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO'运动，由O'射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是　　
A.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里
B.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里
C.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外
D.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外
三、填空题
11.如图所示，电子射线管（A为其阴极），放在蹄形磁轶的N、S两极间，射线管的阴极A接在直流高压电源的_____________填(正或负)极，此时，荧光屏上的电子束运动径迹________________偏转。（填“向上”、“向下”“不”）
13.如图所示，一束β粒子(即电子)自下而上进人一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转，则磁场方向向，进人磁场后，p粒子的动能（填“增加”、“减少”或“不变”）
12．目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能。图12表示出了它的发电原理。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，从整体来说是呈电中性）喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块面积为S，相距为的平行金属板A、B与外电阻R相连构成一电路，设气流的速度为v，气体的电导率（电阻率的倒数）为，则电流表的示数为；流过外电阻R的电流的方向为 。
四、计算题
15．如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质为m，电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后由A孔射出，求：
（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小。
（2）设两D形盒间距离为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周数。
（3）加速到上述能量所需的时间。
16.如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上y＝－2h处的P3点。不计重力。求
（l）电场强度的大小。
（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。
（3）磁感应强度的大小。
17.如图所示，竖直平面上有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度Ｅ1=2500N/C，方向
竖直向上；磁感应强度Ｂ=103T，方向垂直纸面向外；有一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×
10-5C的带正电小球自Ｏ点沿与水平线成45°以v0=4m/s的速度射入复合场中，之后小球恰
好从Ｐ点进入电场强度Ｅ2=2500N/C，方向水平向左的第二个匀强电场中．不计空气阻力，g
取10m/s2．求：
⑴Ｏ点到Ｐ点的距离s1；
⑵小球经过Ｐ点的正下方Ｑ点时与Ｐ点的距离s2．
18.如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场，左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，其宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感强度大小为B、方向垂直纸面向外；右侧匀强磁场的磁感强度大小也为B、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量m，电量q，不计重力)从电场左边缘a点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到了a点，然后重复上述运动过程.求：
(1)中间磁场区域的宽度d.
(2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t.
答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
A
A
C
A
B
AC
AD
AD
填空题
11.
12.
13.
计算题
15．解：（1）由左手定则判定B的方向垂直纸面向里
（2）E=nuq转一周加速两次旋转周数为（3）
16．
17.解析：（１）带电小球在正交的匀强电场和匀强磁场中因受到的重力Ｇ＝mg＝0.1N
电场力Ｆ1＝qＥ1＝0.1N，即Ｇ＝Ｆ1，故小球在正交的电磁场中由Ａ到Ｃ做匀速圆周运动．
根据牛顿第二定律得：
解得：　　Ｒ＝
由几何关系得：
（２）带电小球在Ｃ点的速度大小仍为v0=4m/s，方向与水平方向成45°．由于电场力Ｆ2＝qＥ2＝0.1N，与重力大小相等，方向相互垂直，则合力的大小为Ｆ＝，方向与初速度垂直，故小球在第二个电场中作平抛运动．
建立如图所示的x、y坐标系．
沿y方向上，
小球的加速度a=Ｆ/m＝
位移y=
沿x方向上，小球的位移x=v0t
由几何关系有：
即：＝v0t，解得：t＝0.4s
Ｑ点到Ｐ点的距离s2＝
18.解：(1)电场中加速，由
∴ 3分
磁场中偏转，由牛顿第二定律得
∴ 2分
可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图，三段圆弧的圆心组成的三角形△O1O2O3是等边三角形，其边长为2r 1分
∴ 2分
(2)电场中， 2分
中间磁场中， 2分
右侧磁场中， 2分
则 2分