人教版高中物理选修31电荷在磁场中受到的力 第1课时名师精编作业.docx

人教版高中物理选修31电荷在磁场中受到的力 第1课时名师精编作业.docx

《人教版高中物理选修31电荷在磁场中受到的力 第1课时名师精编作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修31电荷在磁场中受到的力 第1课时名师精编作业.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

人教版高中物理选修31电荷在磁场中受到的力第1课时名师精编作业

高中人教版物理选修3-1第三章

第五节电荷在磁场中受到的力同步测试

一、单选题（共10题；共20分）

1.如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强大小和方向的说法中，正确的是（  ）

A. 大小为，粒子带正电时，方向向上                B. 大小为，粒子带负电时，方向向上

C. 大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关    D. 大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关

2.以下说法正确的是（  ）

A. 电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越大，导电性能越好

B. 欧姆定律对非纯电阻元件也适用

C. 同一电容器两极板间电势差越大，电容的带电量越大

D. 回旋加速器通过洛仑兹力做功达到加速粒子的目的

3.如图所示，一个带正电的粒子以一定速度进入匀强磁场中，匀强磁场的方向竖直向下，关于此时带电粒子所受的洛伦兹力的方向，下列说法正确的是（  ）

A. 向左                           B. 向右                           C. 垂直纸面向里                           D. 垂直纸面向外

4.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，如图所示．它的工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量．图中虚线为某粒子运动轨迹，由图可知（  ）

A. 此粒子带负电                                                     B. 下极板S2比上极板S1电势高

C. 若只增大加速电压U，则半径r变大                     D. 若只增大入射粒子的质量，则半径r变小

5.用同一回旋加速器分别对质子和氘核（氘核的质量是质子质量的2倍，电量与质子的电量相同）加速后（  ）

A. 质子获得的动能大于氘核获得的动能                  B. 质子获得的动能小于氘核获得的动能

C. 质子获得的动能等于氘核获得的动能                  D. 条件不足，无法判断

6.如图所示，水平直导线M、N中通以相反方向的电流，则导线M对N的作用力的方向为（  ）

A. 垂直纸面向里                  B. 垂直纸面向外                  C. 平行纸面向上                  D. 平行纸面向下

7.如图所示，带电粒子进入磁场时所受的洛伦兹力的方向正确的是（  ）

A.              B.              C.              D. 

8.1930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形合D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（  ）

A. 粒子从磁场中获得能量                                       B. 粒子从电场中获得能量

C. 加速电压越大，获得的能量越大                         D. 加速的次数越多，获得的能量越大

9.如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是（  ）

A. 高频电源的变化周期应该等于tn﹣tn﹣1

B. 在Ek﹣t图中应有t4﹣t3=t3﹣t2=t2﹣t1

C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大

D. 要想粒子获得的最大动能越大，则只要求D形盒的面积也越大

10.如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核（H）和氦核（He）（认为这两种粒子比荷相等）．下列说法中正确的是（  ）

A. 它们的最大速度不相等                                       B. 它们的最大动能相等

C. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能    D. 它们在D形盒的磁场中运动一圈的时间相等

二、多选题（共4题；共12分）

11.回旋加速器的核心部分是分别与高频交流电源两极连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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，如图所示，设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电周期为T．下列说法正确的是（  ）

A. 质子被加速后的最大速度不可能超过

B. 如加速电场的电压增加到原来的4倍，则质子加速后的最大速度增加到原来的2倍

C. 当磁感应强度B改为原来的4倍时，要使粒子在通过狭缝时都能得到加速，则交流电周期应改为原来的倍

D. 不改变B和T，该回旋加速器也能用于加速α粒子

12.将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说呈电中性）喷入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压．在图示磁极配置的情况下，下列表述正确的是（  ）

A. 金属板A的电势较高

B. 通过电阻R的电流方向是b→R→a

C. 等离子体在A，B间运动时，磁场力对等离子体做正功

D. 等离子体在A，B间运动时，磁场力对等离子体不做功

13.关于回旋加速器中电场和磁场作用的叙述，正确的是（  ）

A. 电场和磁场都对带电粒子起加速作用    B. 只有电场对带电粒子做功的

C. 磁场只对带电粒子起偏转作用              D. 带电粒子在磁场中的运动周期会随运动半径的增大而增大

14.如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频交流电源相连，则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关（  ）

A. D形盒半径              B. 加速电压的大小              C. 交流电的频率              D. 匀强磁场的磁感应强度

三、综合题（共2题；共25分）

15.如图是测定带电粒子比荷的一种装置．图中点划线PQ是装置的轴线，A是粒子源，某一带电粒子（不计重力）自小孔飞出，经电场加速后沿轴线PQ进入装置C；装置C中有一对平行金属板，板间存在正交的电磁场，已知磁场的磁感应强度为B1，两极板间距为d，极板间的电势差为U；装置D是一半径为r、磁感应强度为B2、圆心在PQ上的圆形匀强磁场区域．若某带电粒子（不计重力）经电场加速后，恰好沿轴线PQ直线通过装置C，并沿轴线PQ方向进入装置D，经D中的磁场发生偏转，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知G点到轴线PQ的距离为r．求：

（1）粒子离开装置C的速度大小；

（2）粒子的比荷．

16.1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求：

（1）所加交流电的频率；

（2）粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；

（3）粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t．

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】D

【解析】【解答】解：

为使粒子不发生偏转，粒子所受到电场力和洛伦兹力是平衡力，即为qvB=qE，所以电场与磁场的关系为：

E=vB，所以选项AB错误．假设粒子带正电，则受到向下的洛伦兹力，则电场力就应向上，电场向上；若粒子带负电，洛伦兹力向上，电场力向下，电场仍然向上．所以电场力的方向始终向上，与粒子的电性无关．选项C错误，选项D正确．

故选D．

【分析】首先根据粒子做匀速直线运动，可判断粒子的电场力和洛伦兹力相等，即可得知电场强度和磁场强度的关系．再分别假设粒子带正电或负电，可知电场的方向，并发现电场的方向与电性无关．

2.【答案】C

【解析】【解答】解：

A、电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越大，电阻越大，导电性越差，故A错误；

B、欧姆定律只适用于纯电阻元件，不适用非纯电阻元件，故B错误；

C、根据Q=UC可知，同一电容器两极板间电势差越大，电容的带电量越大，故C正确；

D、回旋加速器通过电场力做功达到加速粒子的目的，洛仑兹力对粒子不做功，只起到偏转的作用，故D错误．

故选：

C

【分析】根据R=ρ可知，电阻率越大，电阻越大，导电性越差，欧姆定律只适用于纯电阻元件，洛仑兹力对粒子不做功，只改变粒子的运动方向．

3.【答案】C

【解析】【解答】解：

带正电的粒子向右运动，所以电流的方向就是向右的，磁场的方向是向下的，根据左手定则可知，受到的洛伦兹力的方向是垂直纸面向里，所以C正确．ABD错误．

故选：

C

【分析】根据左手定则，让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向．根据左手定则来判断洛伦兹力即可．

4.【答案】C

【解析】【解答】解：

根据动能定理得：

qU=mv2，由qvB=m得：

r=．A、由图结合左手定则可知，该电荷带正电．故A错误．

B、粒子经过电场要加速，因正电粒子，所以下极板S1比上极板S2电势低．故B错误．

C、若只增大加速电压U，由上式可知，则半径r变大，故C正确，

D、若只增大入射粒子的质量，q不变，由上式可知，则半径也变大．故D错误．

故选：

C．

【分析】根据动能定理求出粒子进入磁场的速度，根据牛顿第二定律求出轨道半径，从而得知x与什么因素有关．

5.【答案】A

【解析】【解答】解：

回旋加速器的工作原理是经过电场对带电粒子加速，在磁场中洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，这样周而复始的加速和匀速圆周运动，使粒子的动能增大；最终的轨道半径最大为R．  据洛伦兹力提供向心力求得r=，由于最大轨道半径为R，所以加速后带电粒子的动量相同，即P=mv=RqB，

据p2=2mEk和氘核的质量是质子质量的2倍，电量与质子的电量相同，所以质量小的质子获得动能大，故A正确，BCD错误．

故选：

A．

【分析】两种粒子经同一个回旋加速器加速后，最终的轨道半径相同；据洛伦兹力提供向心力，求得r=，据此可判断两种粒子的动量相等；再据动量与动能间的关系求解．

6.【答案】D

【解析】【解答】解：

根据通电直导线产生磁场的特点，两条导线周围都产生圆形磁场，根据安培定则可知，直导线M的电流在N处产生的磁场的方向向里，所以，根据左手定则，N受到的安培力的方向垂直于N向下．即平行于纸面向下，故D正确，ABC错误．

故选：

D

【分析】电导线M的周围有磁场，通电导体N放在了通电导线M的磁场内，受到磁场的作用，根据左手定则就可以判断出相互作用力．

7.【答案】A

【解析】【解答】解：

A、图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该竖直向下，故A正确；

B、图中根据左手定则可知洛伦兹力方向应该竖直向下，故B错误；

C、图中所受洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸外，故C错误；

D、图中粒子所受洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内，故D错误．

故选：

A