高中物理 第三章 第5节 洛伦兹力的应用课时作业 教科版选修3-1VIP免费

第5节洛伦兹力的应用1.粒子进入磁场后做匀速圆周运动，射出磁场时速度仍为v0，如图1所示，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了θ角，由几何关系知：tan＝__________＝____________.利用磁场控制粒子的运动方向时磁场只改变粒子的运动____________，不改变粒子的速度________．图12．质谱仪的原理和应用(1)原理图：如图2所示．图2(2)加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：________＝mv2①(3)偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：________＝②(4)由①②两式可以求出粒子的________、________、________等，其中由r＝可知电荷量相同时，半径将随________变化．(5)质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析________．3．回旋加速器的原理及应用(1)构造图：如图3所示．回旋加速器的核心部件是两个____________．图3(2)原理回旋加速器有两个铜质的D形盒D1、D2，其间留有一________，加以________电压，离子源处在中心O附近，匀强磁场________D形盒表面．粒子在两盒空间的匀强磁场中，做______________，在两盒间的空隙中，被__________加速．如果交变电场的周期与粒子______________________相同，粒子在空隙中总被__________，半径r逐渐增大，达到预定速率后，用静电偏转极将高能粒子引出D形盒用于科学研究．(3)用途加速器是使____________获得高能量的装置，是科学家探究________的有力工具，而且在工、农、医药等行业得到广泛应用．【概念规律练】知识点一利用磁场控制带电粒子的运动1．长直螺线管中通有电流，沿螺线管中心轴线射入一电子，若螺线管中电流增大，方向不变，电子在螺旋管中心轴线上运动情况是()A．做匀速直线运动B．做变加速直线运动C．做变减速直线运动D．做间距变大的螺旋运动2.如图4所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面，并且指向纸外．有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子()图4A．只有速度v大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B．只有质量m大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C．只有m、v的乘积大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D．只有动能Ek大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管知识点二洛伦兹力与其他性质力的结合3.如图5所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是()图5A．若撤去磁场，P可能做匀加速直线运动B．若撤去电场，P一定做匀加速直线运动C．若给P一初速度，P可能做匀速直线运动D．若给P一初速度，P一定做曲线运动4．如图6所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时()图6A．小球的动能相同B．丝线所受的拉力相同C．小球所受的洛伦兹力相同D．小球的向心加速度相同知识点三质谱仪5.质谱仪原理如图7所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动．求：图7(1)粒子的速度v为多少？(2)速度选择器的电压U2为多少？(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？知识点四回旋加速器6．在回旋加速器中()A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋B．电场和磁场同时用来加速带电粒子C．在交流电压一定的条件下，回旋加速器的半径越大，则带电粒子获得的动能越大D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关．7．有一回旋加速器，它的高频电源的频率为1.2×107Hz，D形盒的半径为0.532m，求加速氘核时所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多少？(氘核的质量为3.3×10－27kg，氘核的电荷量为1.6×10－19C)【方法技巧练】一、速度选择器问题的分析方法8．在两平行金属板间，有如图8所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v0从两...