第6節(jié) 洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)
基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)
一、選擇題(在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～4題只有一項(xiàng)符合題目要求，第5～6題有多項(xiàng)符合題目要求)
1．有電子、質(zhì)子、氘核和氚核，以同樣的速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們?cè)诖艌?chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道半徑最大的是( )
A．氘核 B．氚核
C．電子 D．質(zhì)子
【答案】B
【解析】因?yàn)?i>qvB＝，故r＝，因?yàn)?i>v、B相同，所以r∝，而氚核的最大，故選B．
2．如圖所示，帶負(fù)電的粒子以速度v從粒子源P處射出，若圖中勻強(qiáng)磁場(chǎng)范圍足夠大(方向垂直紙面向外)，則帶電粒子的可能軌跡是( )
A．a B．b
C．c D．d
【答案】B
【解析】粒子的出射方向必定與它的運(yùn)動(dòng)軌跡相切，故軌跡a、c、d均不可能，正確答案為B．
3．(2018西安名校模擬)如圖所示為質(zhì)譜儀的工作原理圖，初速度忽略不計(jì)的帶電粒子進(jìn)入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入速度選擇器，在速度選擇器中直線運(yùn)動(dòng)后通過(guò)平板S的狹縫P點(diǎn)進(jìn)入平板S下方的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，粒子最終打在膠片A1A2上，粒子打往膠片上的位置離P點(diǎn)距離為L，加速電場(chǎng)兩板間的電壓為U，速度選擇器兩板的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，不計(jì)粒子的重力，則下列判斷正確的是( )
A．速度選擇器兩板間磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里
B．平板S下面的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里
C．粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后獲得的速度大小為
D．速度選擇器兩板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
【答案】C
【解析】粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速，根據(jù)加速電壓可知，粒子帶正電，要使粒子沿直線運(yùn)動(dòng)，粒子在速度選擇器中受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力應(yīng)大小相等，方向相反，由此可以判斷出速度選擇器中磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，故A錯(cuò)誤；粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外，故B錯(cuò)誤；粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速，有qU＝mv2，在速度選擇器中有qE＝qvB1，粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有qvB2＝，聯(lián)立解得v＝，B1＝，故C正確，D錯(cuò)誤．
4．(2018·德州一模)如圖裝置可粗略測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度．原理如圖所示，有一水平的圓柱狀金屬導(dǎo)體，它的橫截面半徑為r，放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)導(dǎo)體中通有沿如圖方向、大小為I的電流．已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子所做的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)．兩電極a、b均與導(dǎo)體上、下兩側(cè)接觸良好，用電壓表測(cè)出兩電極間的電勢(shì)差為U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極a、b的正負(fù)為( )
A．，下正、上負(fù) B．，下正、上負(fù)
C．，上正、下負(fù) D．，上正、下負(fù)
【答案】A
【解析】根據(jù)左手定則可知，電子受洛倫茲力向上，則a為負(fù)，b為正；根據(jù)I＝neSv，S＝πr2，平衡時(shí)e＝Bev，解得B＝.故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．
