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1、第5节 洛伦兹力的应用【测控导航】知识点题号1.带电粒子在匀强磁场中的运动1(易),6(易),8(中),9(中),11(难)2.洛伦兹力在实际中的应用2(易),3(易),4(易),5(易),7(中),10(中)1.处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直于磁场开始运动,经磁场偏转后,哪个电子先回到原来的出发点( D )A.条件不够无法比较B.A先到达C.B先到达D.同时到达解析:由周期公式T=可知,运动周期与速度v无关.两个电子各自经过一个周期又回到原来的出发点,故同时到达,选项D正确.2.(
2、多选)用回旋加速器来加速质子,为了使质子获得的动能增加为原来的4倍,原则上可以采用下列哪几种方法( AC )A.将其磁感应强度增大为原来的2倍B.将其磁感应强度增大为原来的4倍C.将D形盒的半径增大为原来的2倍D.将D形盒的半径增大为原来的4倍解析:质子在回旋加速器中做圆周运动的半径r=,故动能Ek=,所以要使动能变为原来的4倍,应将磁感应强度B或D形盒半径增大为原来的2倍,选项A,C正确,B,D错误.3.(多选)图为某磁谱仪部分构件的示意图.图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动
3、的轨迹.宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是( AC )A.电子与正电子的偏转方向一定不同B.电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D.粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小解析:电子、正电子和质子垂直进入磁场时,所受的重力均可忽略,受到的洛伦兹力的方向与其电性有关,由左手定则可知选项A正确;由关系式r=知,若电子与正电子在磁场中运动速度不同,则其运动的轨迹半径也不相同,故选项B错误.由r==知,
4、选项D错误.因质子和正电子均带正电,且半径大小无法确定,故依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子,选项C正确.4.(2017·巢湖高二期末)(多选)目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的原理:将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场,在磁场中有两块金属板A,B,于是金属板上就会聚集电荷,产生电压.以下说法正确的是( ACD )A.B板带正电B.A板带正电C.其他条件不变,只增大射入速度,UAB增大D.其他条件不变,只增大磁感应强度,UAB增大解析:根据左手定则,正离子进入磁场
5、受到的洛伦兹力向下,B板带正电,选项A正确,B错误;最后,离子受力平衡有qBv=q,可得UAB=Bvd,选项C,D正确.5.(2017·浙江校级学业考试)如图所示,粒子源P会发出电荷量相等的带电粒子.这些粒子经装置M加速并筛选后,能以相同的速度从A点垂直磁场方向沿AB射入正方形匀强磁场ABCD.粒子1,粒子2分别从AD中点和C点射出磁场.不计粒子重力,则粒子1和粒子2( B )A.均带正电,质量之比为4∶1B.均带负电,质量之比为1∶4C.均带正电,质量之比为2∶1D.均带负电,质量之比为1∶2解析:由图示
6、可知,粒子刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向左,由左手定则可知,粒子带负电;设正方形的边长为L,由图示可知,粒子轨道半径分别为r1=L,r2=L,粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得qvB=m,m=∝r,则==,故选B.6.(多选)如图所示,A点的离子源沿纸面垂直OQ方向向上射出一束负离子,离子的重力忽略不计.为把这束负离子约束在OP之下的区域,可加垂直纸面的匀强磁场.已知O,A两点间的距离为s,负离子的比荷为,速率为v,OP与OQ间的夹角为30°,则所加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可能是( B
7、D )A.B>,垂直纸面向里B.B>,垂直纸面向里C.B>,垂直纸面向外D.B>,垂直纸面向外解析:当磁场方向垂直纸面向里时,其临界轨迹即圆弧与OP相切于M点,如图(甲)所示,由几何关系得s+r1=,所以r1=s,又因r1=,所以B1=;当磁场方向垂直纸面向外时,其临界轨迹即圆弧与OP相切于N点,如图(乙)所示,由几何关系,s=+r2,得r2=,r2=,所以B2=,选项B,D正确,A,C错误.7.(多选)如图所示,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长都为a和b,内有带电荷量为q的某种自由运动电荷.导电材料
8、置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的恒定电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U(设材料内部公式E=仍适用),且上表面的电势比下表面的低.由此可得( AD )A.自由运动电荷为负电荷B.自由运动电荷为正电荷C.自由运动电荷的速率v=D.自由运动电荷的速率v=解析:导电材料上表面的电势比下表面的低,自由电荷在磁场中定向移动,由于洛伦兹力作用,上表面积聚负电荷,下表面
