2017-2018学年高二物理粤教版选修3-1自我检测：3.6.洛伦兹力与现代技术（含解析）

自我检测
1.有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（）和α粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在图3-6-6
中，哪个图能正确地表示出这三束粒子的运动轨迹（　　）
图3-6-6
答案:C　
2.电子以初速v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（　　）
A.磁场对电子的作用力始终不变
B.磁场对电子的作用力始终不做功
C.电子的动量始终不变
D.电子的动能始终不变
答案:BD　
3.三个相同的带电小球1、2、3，在重力场中从同一高度由静止开始落下，其中小球1通过一附加的水平方向匀强电场，小球2通过一附加的水平方向匀强磁场.设三个小球落到同一高度时的动能分别为E1、E2和E3，忽略空气阻力，则 （　　）
A.E1＝E2＝E3?　　　　
B.E1＞E2＝E3?
C.E1＜E2＝E3?
D.E1＞E2＞E3?
答案:B　
4.两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中.设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则（　　）
A.r1＝r2，T1≠T2
B.r1≠r2，T1≠T2
C.r1＝r2，T1＝T2
D.r1≠r2，T1＝T2
答案:D　
5.如图3-6-7有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的…… （　　）
图3-6-7
A.速度
B.质量
C.电荷
D.比荷?
答案:AD　
6.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图3-6-8所示.已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法中正确的是（　　）
图3-6-8
A.此离子必带正电荷
B.A点和B点位于同一高度
C.离子在C点时速度最大
D.离子到达B点后，将沿原曲线返回A点 答案:ABC　
7.如图3-6-9，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里.一质量为m的带电质点，沿场区内的一竖直圆周匀速运动，则可判知该带电质点…（　　）
图3-6-9
A.带有电荷量为的负电荷
B.沿圆周顺时针运动
C.运动的角速度为
D.运动的速率为
答案:ABC??
8.两块长5d、相距d的水平平行金属板，板间有垂直于纸面的匀强磁场.一大群电子从平行于板面的方向、以相等大小的速度v从左端各处飞入（图3-6-10）.为了不使任何电子飞出，板间磁感应强度的最小值为___________________.
图3-6-10
答案:　
9.如图3-6-11所示，M、N为水平位置的两块平行金属板，板间距离为d，两板间电势差为U.当带电荷量为q、质量为m的正离子流以速度v0沿水平方向从两板左端的中央O点处射入，因受电场力作用，离子做曲线运动，偏向M板（重力忽略不计）.今在两板间加一匀强磁场，使从中央O处射入的正离流在两板间做直线运动.则磁场的方向_______________，磁感应强度B＝_______________.
图3-6-11
答案:垂直于纸面向外　?
10.一电视显像管的电子束里电子的动能Ek＝12
000
eV.这个显像管的位置取向刚好使电子水平地由南向北运动.已知电视机所在地的地磁场竖直向下分量B＝5.5×10-5T，试问： （1）电子束偏向什么方向？
（2）电子束在显像管里由南向北通过y＝20
cm的路程，受洛伦兹力作用将偏转多少距离？（电子质量m＝9.1×10-31
kg，电荷量e＝1.6×10-19
C）
答案:（1）向东　（2）约3
?mm??
11.如图3-6-12所示，一束电子（电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为30°.求:
图3-6-12
(1)电子的质量m；
(2)电子在磁场中的运动时间.
答案:（1）　（2）　
12.一群带相同电荷量的带电粒子在磁场中运动的轨迹相同，则（　　）
A.它们具有相同的速度大小
B.它们的动能相等
C.它们的质量相等
D.它们的动量大小相等 答案:D　
13.如图3-6-13所示，绝缘光滑斜槽轨道与一竖直放置的半径为R=0.5
m的绝缘光滑圆形轨道相接，圆形轨道处在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5
T.有一质量m=1×10-4
kg、电荷量q=1.6×10-3
C的带正电小球，从斜槽上A点由静止滑下，当A距地面高度H为_________________，小球恰能通过圆轨道的最高点.
图3-6-13
答案:1.05
m??
14.同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图3-6-14所示，则可知
图3-6-14
（1）带电粒子进入磁场的速度值有_______________个；
（2）这些速度的大小关系为_______________；
（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为_______________.
答案:（1）三　（2）v115.一带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动轨迹如图3-6-15
所示，中央MN是一块薄金属板，粒子在穿过金属板时损失了一些动能.设粒子所带的电荷量不变，由图可知，该粒子应是带______________电，粒子运动的方向应是沿______________方向.
图3-6-15
答案:负　edcba　
16.已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2=1∶4，电荷量之比q1∶q2=1∶2，当氢核与氦核以相同的动量垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比r1∶r2=_______________，周期之比T1∶T2=_______________.若它们以相同的动能射入磁场后，其半径之比r1′∶r2′=_______________，周期之比T1′∶T2′=_______________. 答案:2∶1　1∶2　1∶1　1∶2?
17.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图3-6-16
所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？
图3-6-16
答案:
18.如图3-6-17所示,在直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为q的粒子，沿与MN成45?°?角的方向由O点垂直于磁场方向飞入磁场，t
?s?后达到MN直线上的某一点P，OP=r，则该带电粒子带______________，匀强磁场的磁感应强度为______________，粒子的速度为______________.
图3-6-17
答案:负电荷　??
19.在一个倾角为θ=30°的绝缘光滑斜面上，如图3-6-18所示.磁感应强度B=4
T，垂直穿过斜面，要使一质量为0.1
g、带电荷量为q=-2×10-3
C的小球在斜面上做半径为R=5
cm的匀速圆周运动.求：
图3-6-18
(1)应加什么方向的电场？大小如何？
(2)小球运动的速度大小是多大？
答案:（1）0.25
?N/C，方向沿斜面向下　（2）4
m/s??
20.如图3-6-19所示，在xOy平面的上、下方，分别有磁感强度为B1、B2的匀强磁场，已知B2=3B1，磁场方向均沿z轴正方向.今有一质量为m、带电荷量为q的带正电荷粒子，自图中O点出发，在xOy平面内，沿与x轴成30°角方向，以初速度v0射入磁场.求：
图3-6-19
(1)粒子从O点射出到第一次通过x轴的过程中所经历的时间，并确定粒子第一次通过x轴的点的坐标；
(2)粒子从O点射出到第六次通过x轴这段时间内粒子沿x轴方向的平均速度是多少 并画出粒子运动轨迹示意图.
答案:（1）　(2)　图略?
21.如图3-6-20所示，初速度为零、所带电荷量为q的离子经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中，沿半圆周运动而达到记录它的照相底片P上，测得它在P上的位置到入口处的距离为d，求该离子的质量.
图3-6-20
答案:.
　
22.回旋加速器的磁场B=1.5
T,它的最大回旋半径r=0.50
m,当分别加速质子和α粒子时,求:
(1)加在两D形盒间交变电压频率之比;
(2)粒子的最大速率之比.
答案:（1）2∶1　（2）2∶1?
23.我们知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异种电荷.物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在.1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图3-6-21所示，PQ、MN是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点.已知氢核质量为m，电荷量为e，PQ与MN间的距离为L，磁场的磁感应强度为B.
图3-6-21
(1)指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹.(不要求写出判断过程)
(2)求出氢核在磁场中运动的轨道半径；
(3)反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少
答案:
(1)a、b、c、d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹　（2）　（3）?