《（通用版）高二物理专题09洛仑兹力带电粒子在磁场中的运动暑假作业（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（通用版）高二物理专题09洛仑兹力带电粒子在磁场中的运动暑假作业（含解析）（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、（通用版）2016版高二物理专题09洛仑兹力带电粒子在磁场中的运动暑假作业（含解析）专题09洛仑兹力 带电粒子在磁场中的运动【知识回顾】一、洛伦兹力1洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向（1）判定方法左手定则：掌心磁感线垂直穿入掌心；四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；拇指指向洛伦兹力的方向（2）方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的平面（注意：洛伦兹力不做功）3洛伦兹力的大小（1）vB时，洛伦兹力F=0.（=0或180）（2）vB时，洛伦兹力F=qvB.（=90）（3）v=0时，洛伦兹力F=0.二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若vB，带电粒子不受洛伦兹力
2、，在匀强磁场中做匀速直线运动2若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动3基本公式：（向心力由洛伦兹力提供）4半径公式：；周期公式：想一想【例题1】如图所示，X1、X2，Y1、Y2，Z1、Z2分别表示导体板左、右，上、下，前、后六个侧面，将其置于垂直Z1、Z2面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流I通过导体板时，在导体板的两侧面之间产生霍耳电压UH。已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为。实验中导体板尺寸、电流I和磁感应强度B保持不变，下列说法正确的是： （ ）A. 导体内自由电子只受洛
3、伦兹力作用B. UH存在于导体的Z1、Z2两面之间C. 单位体积内的自由电子数n越大，UH越小D. 通过测量UH，可用求得导体X1、X2两面间的电阻 【例题2】如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的直径。一带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v、方向与ab成30角时，恰好从b点飞出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t；若同一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为： （ ）A B C D 【例题3】如图所示，带异种电荷的粒子 a、b 以相同的动能同时从 O 点射入宽度为 d 的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为 30和 60，且同
4、时到达 P 点。a、b 两粒子的质量之比为： （ ）A12 B21C34 D43 【例题4】（多选）如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a（0，L）。一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度的方向与x轴正方向的夹角为60，下列说法正确的是： （ ）A、电子在磁场中运动的时间为B、电子在磁场中运动的时间为C、磁场区域的圆心坐标为D、电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为（0，-2L）【例题5】如图所示，在区域足够大的空间中充满磁感应强度大小为B的匀强磁场，其方向垂直于纸面向里，在纸面内固
5、定放置一绝缘材料制成的边长为L的等边三角形框架DEF，DE中点S处有一粒子发射源，发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下如图（a）所示，发射粒子的电荷量为+q质量为m，但速度v有各种不同的数值。若这些粒子与三角形框架碰撞时均无能量损失，并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边，试求：（1）带电粒子的速度v为多大时能够不与框架碰撞打到E点？（2）为使S点发出的粒子最终又回到S点，且运动时间最短，v应为多大？最短时间为多少？（3）若磁场是半径为a的圆柱形区域如图（b）所示（图中圆为其横截面），圆柱的轴线通过等边三角形的中心O，且，要使S点发出的粒子最终又回到S点带电粒子速度v的大小应取哪些
6、数值？练一练1、（多选）如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中， O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是： （ ）A小球先做加速运动后做减速运动 B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先减小后增大 D小球对桌面的压力一直在增大 2如图所示是某粒子速度选择器截面的示意图，在一半径为R=10cm的圆柱形桶内有的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱桶某一
7、截面直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔，粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出。现有一粒子源发射比荷为的正粒子，粒子束中速度分布连续。当角时，出射粒子速度v的大小是 （ ）A B C D 3、如图在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为B/2的匀强磁场一带负电的粒子从原点O以与x轴成30角斜向上射入磁场，且在上方运动半径为R则： （ ） A粒子经偏转一定能回到原点OB粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2:1C粒子完在成一次周期性运动的时间为D粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3R 4、（多选）如图所示，在x0、y
8、0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面向里，大小为B现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从在x轴上的某点P沿着与x轴成30角的方向射入磁场。不计重力影响，则下列说法中正确的是： （ ） A粒子在磁场中运动所经历的时间可能为B粒子在磁场中运动所经历的时间可能为C粒子在磁场中运动所经历的时间可能为 D粒子一定不能通过坐标原点 5、（多选）如图所示，半径为R的一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q（q0）。质量为m的粒子沿正对co中点且垂直于CO方向射入磁场区域. 不计重力，则： （ ）A若要使带电粒子能从b d之间飞出
9、磁场，射入粒子的速度大小的范围是B若要使带电粒子能从b d之间飞出磁场，射入粒子的速度大小的范围是C若要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期，射入粒子的速度为D若要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期，射入粒子的速度为 6、如图为洛伦兹力演示仪的结构示意图。由电子枪产生电子束，玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流I来调节。适当调节U和I，玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹。下列调节方式中，一定能让圆形径迹半径增大的是： （ ）A增大
10、U，减小IB减小U，增大IC同时增大U和ID同时减小U和I7、在垂直纸面的匀强磁场中，有不计重力的甲、乙两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。则下列说法中正确的是：（ ）甲乙A甲、乙两粒子所带电荷种类不同B若甲、乙两粒子所带电荷量及运动的速率均相等，则甲粒子的质量较大C若甲、乙两粒子的动量大小相等，则甲粒子所带电荷量较大D该磁场方向一定是垂直纸面向里 8、圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是： （ ）Aa粒子速率最小，在磁
11、场中运动时间最长Bc粒子速率最大，在磁场中运动时间最长Ca粒子速度最小，在磁场中运动时间最短Dc粒子速率最小，在磁场中运动时间最短 9、如图，某带电粒子由静止开始经电压为的电场加速后，射入水平放置、电势差为的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁感线方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子进入磁场和射出磁场的M，N两点间的距离d随着和的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应）： （ ）A. d随变化，d随变化 B. d随变化，d与无关C. d与无关，d与无关 D. d与无关，d随变化10、如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的
12、直径。一带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v、方向与ab成30角时，恰好从b点飞出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t；若同一带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为：（ ）A B C D 11、如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第II、III象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第I、IV象限内存在半径为L的圆形匀强磁场，磁场圆心在M（L，0）点，磁场方向垂直坐标平面向外，一带正电的粒子从第III象限中的Q（-2L，-L）点以速度沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入磁场，从P（2L，0）点射出磁场，不计粒子重力，求：（1）粒子进入磁场时的速度大小和方向；（2）电场强
13、度与磁感应强度大小之比；（3）若L=1m，则粒子在磁场与电场中运动的总时间是多少？12、如图所示，在无限长的水平边界AB和CD间有一匀强电场，同时在AEFC、BEFD区域分别存在水平向里和向外的匀强磁场，磁感应强度大小相同，EF为左右磁场的分界线。AB边界上的P点到边界EF的距离为。一带正电微粒从P点的正上方的O点由静止释放，从P点垂直AB边界进入电、磁场区域，且恰好不从AB边界飞出电、磁场。已知微粒在电、磁场中的运动轨迹为圆弧，重力加速度大小为g，电场强度大小E（E未知）和磁感应强度大小B（B未知）满足E/B=，不考虑空气阻力，求：（1）O点距离P点的高度h多大；（2）若微粒从O点以v0=水
14、平向左平抛，且恰好垂直下边界CD射出电、磁场，则微粒在电、磁场中运动的时间t多长？ 阅读广角比尔盖茨说人工智能有喜有忧【英国每日邮报网站6月1日报道】比尔盖茨宣布人工智能梦终于到来”，但承认这可能是人类未来的一大忧患。盖茨今天和妻子一起在南加州参加编码大会时说：“这个梦终于到来。” 据“重构”网站介绍，盖茨在会上说，现已取得的进步足以确保在今后10年内有机器人承担驾驶和管理仓库等任务，有的机器可能在某些知识领域超越人类。今年早些时候，盖茨曾在接受CNBC电视台采访时表示，今后一二十年内，人工智能将在管理我们的生活方面“非常有帮助”。另外，盖茨在红迪网站的“有问必答”（AMA）栏目中说，他怀有疑虑：“我属于对超级智能感到担忧的那类人。” “起初，机器会替我们做很多工作，但并不是超级智能。” “但在那之后再过几十年，智能就会强大得足以引起担忧。我在这一点上赞成埃隆马斯克和其他一些人的看法，不明白为什么有些人对此无动于衷。” 因此，现在越来越多的民众对人工智能构成的威胁心怀恐惧大概不足为奇。最新调查显示。如今有三分之一的人认为，人工智能计算的兴起将在下个世纪对人类构成严重威胁。超过60%的人担心机器人会导致今后十年里就业机会减少。有27%的
