第6節(jié) 洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)
1. 電荷在磁場(無其他場)中,不可能做的運(yùn)動是( )
A.勻速圓周運(yùn)動 B.平拋運(yùn)動
C.靜止 D.勻速直線運(yùn)動
【答案】B
【解析】若運(yùn)動電荷平行磁場方向進(jìn)入磁場,則電荷做勻速直線運(yùn)動,若運(yùn)動電荷垂直磁場方向進(jìn)入磁場,則電荷做勻速圓周運(yùn)動,A、D正確;由于電荷的質(zhì)量不計,故電荷不可能做平拋運(yùn)動,B錯誤;靜止的電荷不受洛倫茲力,在沒有其他力時,電荷只能靜止.
2.(2019·濱州期末)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量或分析同位素的重要設(shè)備,它的構(gòu)造原理如圖所示,含有兩種不同帶電粒子的離子束(所有粒子帶電荷量相同)經(jīng)MN間的同一加速電壓U從下底板由靜止加速后從小孔S垂直于磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,運(yùn)動半周后,打在照相底片上的P點(diǎn)和Q點(diǎn),已知=,則打在P點(diǎn)和Q點(diǎn)的兩種粒子的質(zhì)量之比是( )

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】加速過程qU=mv2,在磁場中運(yùn)動Bqv=m,由兩式可得r=,則===,則=.故D正確,A、B、C錯誤.
3.(2018·張家界名校模擬)如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖,一束粒子以速度v沿直線穿過相互垂直的勻強(qiáng)電場(電場強(qiáng)度為E)和勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1)的重疊區(qū)域,然后通過狹縫S0垂直進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2),最后打在照相底片上的三個不同位置,粒子的重力可忽略不計,則下列說法正確的是( )

A.該束粒子帶負(fù)電
B.P1板帶負(fù)電
C.粒子的速度v滿足關(guān)系式v=
D.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場中,運(yùn)動半徑越大的粒子,荷質(zhì)比越小
【答案】D
【解析】根據(jù)粒子在右側(cè)磁場中的運(yùn)動,利用左手定則,可判斷出該束粒子帶正電,故A錯誤;根據(jù)粒子在左側(cè)運(yùn)動可知,洛倫茲力方向向上,則電場力方向向下,P1板帶正電,故B錯誤;由粒子做直線運(yùn)動,粒子平衡,有qvB1=qE,得粒子的速度v滿足關(guān)系式v=,故C錯誤;在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場中,根據(jù)R=,運(yùn)動半徑越大的粒子,荷質(zhì)比越小,故D正確.
4.(2019·河南模擬)如圖所示,平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi),x軸上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T,y軸上一點(diǎn)P(0,16)有一粒子源,能向各個方向釋放出比荷為4×108 C/kg的正粒子,粒子初速度v0=8×106 m/s,不計粒子重力,求x軸上有粒子穿過的坐標(biāo)范圍.

【答案】-8 cm≤x≤12 cm
【解析】粒子帶正電,由左手定則可知,粒子在磁場中沿順時針方向轉(zhuǎn)動,粒子做圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得qv0B=m
代入數(shù)據(jù)解得r=0.1 m=10 cm
粒子臨界運(yùn)動軌跡如圖所示,由幾何知識得
xA=,xB=-
代入數(shù)據(jù)解得xA=12 cm,xB=-8 cm
x軸上有粒子穿過的坐標(biāo)范圍是-8 cm≤x≤12 cm.