- 2021-05-24 发布 |
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文档介绍
【物理】2020届一轮复习人教版第九章磁场第3课时课时作业
2020届一轮复习人教版 第九章 磁场 第3课时 课时作业 1.在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子( ) A.一定带正电 B.速度v= C.若速度v>,粒子一定不能从板间射出 D.若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动 B 解析:粒子带正电和负电均可,选项A错误;由洛伦兹力等于电场力,qvB=qE,解得速度v=,选项B正确;若速度v>,粒子可能从板间射出,选项C错误;若此粒子从右端沿虚线方向进入,所受电场力和洛伦兹力方向相同,不能做直线运动,选项D错误. 2.(多选)如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源的两极上,使a、b两板间产生匀强电场E,右边有一块挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力),这些正离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成三束,则下列判断正确的是( ) A.这三束正离子的速度一定不相同 B.这三束正离子的比荷一定不相同 C.a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b D.若这三束离子改为带负电而其他条件不变,则仍能从d孔射出 BCD 解析:因为三束正离子在两极板间都是沿直线运动的,电场力等于洛伦兹力,可以判断三束正离子的速度一定相同,且电场方向一定由a指向b,A错误,C正确;在右侧磁场中三束正离子运动轨迹半径不同,可知这三束正离子的比荷一定不相同,B项正确;若将这三束离子改为带负电,而其他条件不变的情况下分析受力可知,三束离子在两板间仍做匀速直线运动,仍能从d孔射出,D项正确. 3.(2018·山东济宁模拟)为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示.在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场,在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M、N与内阻为R的电流表相连.污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况.下列说法中错误的是( ) A.M板比N板电势低 B.污水中离子浓度越高,则电流表的示数越小 C.污水流量越大,则电流表的示数越大 D.若只增大所加磁场的磁感应强度,则电流表的示数也增大 B 解析:污水从左向右流动时,正、负离子在洛伦兹力作用下分别向N板和M板偏转,故N板带正电,M板带负电,A正确.稳定时带电离子在两板间受力平衡,qvB=q,此时U=Bbv==,式中Q是流量,可见当污水流量越大、磁感应强度越强时,M、N间的电压越大,电流表的示数越大,而与污水中离子浓度无关,B错误,C、D正确. 4.(多选) 如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是( ) A.质谱仪是分析同位素的重要工具 B.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小 ABC 解析:质谱仪是分析同位素的重要工具,A正确.在速度选择器中,带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向,结合左手定则可知B正确.由qE=qvB可得v=,C正确.粒子在平板S下方的匀强磁场中做匀速圆周运动,由qvB=得R=,所以=,D错误. 5.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看做是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点间的距离为3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160 μV,磁感应强度的大小为0.040 T.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( ) A.1.3 m/s,a正、 b负 B.2.7 m/s,a正、b负 C.1.3 m/s,a负、b正 D.2.7 m/s,a负、b正 答案:A 6.利用霍尔效应制作的元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧就会形成电势差UCD,下列说法中正确的是( ) A.电势差UCD仅与材料有关 B.仅增大磁感应强度时,C、D两面的电势差变大 C.若霍尔元件中定向移动的是自由电子,则电势差UCD>0 D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平方向 B 解析:设霍尔元件的厚度为d,长为a,宽为b,稳定时有Bqv=q,又因为I=nqSv,其中n为单位体积内自由电荷的个数,q为自由电荷所带的电荷量,S=bd,联立解得:UCD=·,可知选项A错误;若仅增大磁感应强度B,则C、D两面的电势差增大,选项B正确;若霍尔元件中定向移动的是自由电子,由左手定则可知,电子将向C侧偏转,则电势差UCD<0,选项C错误;地球赤道上方的地磁场方向为水平方向,元件的工作面要与磁场方向垂直,故元件的工作面应保持竖直方向,选项D错误. 7.(多选)(2018·四川成都调研)如图,为探讨霍尔效应,取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体,给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是( ) A.M板比N板电势高 B.导体单位体积内自由电子数越多,电压表的示数越大 C.导体中自由电子定向移动的速度为v= D.导体单位体积内的自由电子数为 CD 解析:电流方向向右,电子定向移动方向向左,根据左手定则判断可知,电子所受的洛伦兹力方向向上,则M板积累了电子,M、N之间产生向上的电场,所以M板比N板电势低,选项A错误.电子定向移动相当于长度为d的导体垂直切割磁感线产生感应电动势,电压表的读数U等于感应电动势E,则有U=E=Bdv,可见,电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关,选项B错误;由U=E=Bdv得,自由电子定向移动的速度为v=,选项C正确;电流的微观表达式是I=nevS,则导体单位体积内的自由电子数n=,S=db,v=,代入得n=,选项D正确. 【素能提升】 8.(多选)(2014·新课标全国Ⅱ·20)图8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磁场方向进入磁场时,下列说法正确的是( ) 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 AC 解析:根据左手定则,电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相反,故两者的偏转方向不同,选项A正确;根据qvB=,得r=,若电子与正电子在磁场中的运动速度不相等,则轨迹半径不相同,选项B错误;对于质子、正电子,它们在磁场中运动时不能确定mv的大小,故选项C正确;粒子的m v越大,轨道半径越大,而mv=,粒子的动能大,其mv不一定大,选项D错误. 9.如图所示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).下列说法中正确的是( ) A.它们的最大速度相同 B.它们的最大动能相同 C.两次所接高频电源的频率不相同 D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 A 解析:根据qvB=m,得v=.两粒子的比荷相等,所以最大速度相等.故A正确.最大动能Ek=mv2=,两粒子的比荷相等,但质量不相等,所以最大动能不相等.故B错.带电粒子在磁场中运动的周期T=,两粒子的比荷相等,所以周期相等.做圆周运动的频率相等,因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率,故两次所接高频电源的频率相同,故C错误.由Ek=可知,粒子的最大动能与加速电压的频率无关,故仅增大高频电源的频率不能增大粒子的最大动能.故D错. 10.速度相同的一束粒子(不计重力)由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是( ) A.该束粒子带负电 B.速度选择器的P1极板带负电 C.能通过狭缝S0的粒子的速度等于 D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,则粒子的比荷越小 C 解析:根据该束粒子进入匀强磁场B2时向下偏转,由左手定则判断出该束粒子带正电,选项A错误;粒子在速度选择器中做匀速直线运动,受到电场力和洛伦兹力作用,由左手定则知洛伦兹力方向竖直向上,则电场力方向竖直向下,因粒子带正电,故电场强度方向向下,速度选择器的P1极板带正电,选项B错误;粒子能通过狭缝,电场力与洛伦兹力平衡,有qvB1=qE,得v=,选项C正确;粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律有qvB2=m,得r=,可见v、B2一定时,半径r越小,则越大,选项D错误. 11.(多选)如图所示为一种质谱仪的示意图,由加速电场、静电分析器和磁分析器组成.若静电分析器通道中心线的半径为R,通道内均匀辐射电场,在中心线处的电场强度大小为E,磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外.一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器,由P点垂直边界进入磁分析器,最终打到胶片上的Q点.不计粒子重力.下列说法正确的是( ) A.极板M比极板N的电势高 B.加速电场的电压U=ER C.直径PQ=2B D.若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点,则该群粒子具有相同的比荷 AD 解析:粒子在静电分析器内沿电场线方向偏转,说明粒子带正电荷,极板M比极板N的电势高,选项A正确;由Uq=mv2和Eq=可得U=,选项B错误;在磁场中,由牛顿第二定律得qvB=m,即r=,直径PQ=2r==2,可见只有比荷相同的粒子才能打在胶片上的同一点,选项C错误,D正确. 12.(多选)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理图如图所示.D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上.位于D1的圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略),它们在两盒之间被电场加速.当质子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出.忽略质子在电场中的运动时间,则下列说法中正确的是( ) A.若只增大交变电压U,则质子的最大动能Ek会变大 B.若只增大交变电压U,则质子在回旋加速器中运行的时间会变短 C.若只将交变电压的周期变为2T,仍可用此装置加速质子 D.质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为∶ BD 解析:由qvB=m得r=,质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关,而与交变电压U无关,故A错误;增大交变电压,质子加速次数减小,所以质子在回旋加速器中的运行时间变短,B正确;为了使质子能在回旋加速器中加速,质子的运动周期应与交变电压的周期相同,C错误;由nqU=mv以及rn=可得质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为∶,D正确. 13.一台质谱仪的工作原理图如图所示,电荷量均为+q 、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零.这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上.已知放置底片的区域MN=L,且OM=L.某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧区域QN仍能正常检测到离子.在适当调节加速电压后,原本打在MQ区域的离子即可在QN区域检测到. (1)求原本打在MN中点P点的离子质量m; (2)为使原本打在P点的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围. 解析:(1)离子在电场中加速qU0=mv2,在磁场中做匀速圆周运动qvB=m,解得r0= ,代入r0=L,解得m=. (2)由(1)知,U=,离子打在Q点r=L,U=,离子打在N点r=L,U=,则电压的范围为≤U≤ 答案:(1) (2)≤U≤查看更多